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铝合金热处理
高频热处理/表面淬火
油桶盖
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铝合金热处理工艺
发布者:admin  发布时间:2019-7-30 7:49:12  点击:1794
铝合金热处理原理 铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范,控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,改变其合金的组织,其主要目的是提高合金的力学性能raybet雷竞技app,增强耐腐蚀性能,改善加工型能raybet雷竞技appraybet雷竞技app,获得尺寸的稳定性raybet雷竞技app。 铝合金热处理特点 众所周知,对于含碳量较高的钢raybet雷竞技app,经淬火后立即获得很高的硬度raybet雷竞技appraybet雷竞技app,而塑性则很低raybet雷竞技app。然而对铝合金并不然raybet雷竞技appraybet雷竞技app,铝合金刚淬火后raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,强度与硬度并不立即升高raybet雷竞技appraybet雷竞技app,至于塑性非但没有下降raybet雷竞技app,反而有所上升。但这种淬火后的合金raybet雷竞技app,放置一段时间(如4~6昼夜后),强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象raybet雷竞技app,称为时效raybet雷竞技appraybet雷竞技app。时效可以在常温下发生raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,称自然时效,也可以在高于室温的某一温度范围(如100~200℃)内发生raybet雷竞技appraybet雷竞技app,称人工时效raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app。 铝合金时效强化原理 铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程,它不仅决定于合金的组成raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app、时效工艺raybet雷竞技app,还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷,特别是空位raybet雷竞技appraybet雷竞技app、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果raybet雷竞技app。 铝合金在淬火加热时,合金中形成了空位raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,在淬火时raybet雷竞技app,由于冷却快,这些空位来不及移出raybet雷竞技appraybet雷竞技app,便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起raybet雷竞技appraybet雷竞技app。由于过饱和固溶体处于不稳定状态raybet雷竞技app,必然向平衡状态转变,空位的存在raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,加速了溶质原子的扩散速度,因而加速了溶质原子的偏聚raybet雷竞技app。 硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度raybet雷竞技app。淬火温度越高,空位浓度越大raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,硬化区的数量也就越多,硬化区的尺寸减小raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app。淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多raybet雷竞技app,有利于增加硬化区的数量,减小硬化区的尺寸。 沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度-温度关系,可用铝铜系的Al-4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化raybet雷竞技app。图3-1铝铜系富铝部分的二元相图raybet雷竞技app,在548℃进行共晶转变L→α+θ(Al2Cu)raybet雷竞技app。铜在α相中的极限溶解度5.65%(548℃),随着温度的下降raybet雷竞技appraybet雷竞技app,固溶度急剧减小,室温下约为0.05%raybet雷竞技app。 在时效热处理过程中raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,该合金组织有以下几个变化过程: 形成溶质原子偏聚区-G·P(Ⅰ)区 在新淬火状态的过饱和固溶体中raybet雷竞技app,铜原子在铝晶格中的分布是任意的raybet雷竞技app、无序的。时效初期raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,即时效温度低或时效时间短时,铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集raybet雷竞技appraybet雷竞技app,形成溶质原子偏聚区raybet雷竞技app,称G·P(Ⅰ)区。G·P(Ⅰ)区与基体α保持共格关系raybet雷竞技appraybet雷竞技app,这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区,故使合金的强度、硬度升高raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app。 G·P区有序化-形成G·P(Ⅱ)区 随着时效温度升高或时效时间延长,铜原子继续偏聚并发生有序化,即形成G·P(Ⅱ)区。它与基体α仍保持共格关系raybet雷竞技app,但尺寸较G·P(Ⅰ)区大raybet雷竞技app。它可视为中间过渡相raybet雷竞技app,常用θ”表示raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app。它比G·P(Ⅰ)区周围的畸变更大raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,对位错运动的阻碍进一步增大raybet雷竞技appraybet雷竞技app,因此时效强化作用更大raybet雷竞技app,θ”相析出阶段为合金达到*强化的阶段raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app。 形成过渡相θ′ 随着时效过程的进一步发展raybet雷竞技app,铜原子在G·P(Ⅱ)区继续偏聚raybet雷竞技appraybet雷竞技app,当铜原子与铝原子比为1:2时raybet雷竞技app,形成过渡相θ′raybet雷竞技app。由于θ′的点阵常数发生较大的变化raybet雷竞技appraybet雷竞技app,故当其形成时与基体共格关系开始破坏raybet雷竞技appraybet雷竞技app,即由完全共格变为局部共格raybet雷竞技app,因此θ′相周围基体的共格畸变减弱raybet雷竞技appraybet雷竞技app,对位错运动的阻碍作用亦减小raybet雷竞技appraybet雷竞技app,表现在合金性能上硬度开始下降raybet雷竞技appraybet雷竞技app。由此可见,共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。 形成稳定的θ相 过渡相从铝基固溶体中完全脱溶raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Curaybet雷竞技app,称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏raybet雷竞技app,并有自己独立的晶格raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,其畸变也随之消失raybet雷竞技app,并随时效温度的提高或时间的延长raybet雷竞技app,θ相的质点聚集长大raybet雷竞技appraybet雷竞技app,合金的强度、硬度进一步下降raybet雷竞技appraybet雷竞技app,合金就软化并称为“过时效”raybet雷竞技app。θ相聚集长大而变得粗大raybet雷竞技app。 铝-铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。但合金的种类不同raybet雷竞技appraybet雷竞技app,形成的G·P区、过渡相以及*析出的稳定性各不相同raybet雷竞技appraybet雷竞技app,时效强化效果也不一样raybet雷竞技app。几种常见铝合金系的时效过程及其析出的稳定相列于表3-1。从表中可以看到,不同合金系时效过程亦不完全都经历了上述四个阶段raybet雷竞技appraybet雷竞技app,有的合金不经过G·P(Ⅱ)区raybet雷竞技app,直接形成过渡相raybet雷竞技appraybet雷竞技app。就是同一合金因时效的温度和时间不同,亦不完全依次经历时效全过程raybet雷竞技appraybet雷竞技appraybet雷竞技app,例如有的合金在自然时效时只进行到G·P(Ⅰ)区至G·P(Ⅱ)区即告终了。在人工时效,若时效温度过高,则可以不经过G·P区raybet雷竞技app,而直接从过饱和固溶体中析出过渡相,合计时效进行的程度raybet雷竞技appraybet雷竞技app,直接关系到时效后合金的结构和性能。
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