铝合金的热处理 816.doc

铝合金的热处理 81—6 【日本】马场义雄 1、前言 　　铝合金能够采用冷加工、淬火、时效和退火等方法，进行调正强度、成型性以及其他性质。按着这样的操作工艺得到所要求的性质，把这种操作称为调质处理，调质的分类称为调质类型。一般来说，铝变形材料大体分为非热处理型和热处理型两大类别：纯铝(1000系)、Al-Mn系合金(3000系)、Al-Si系合金(4000系)及Al-Mg系合金(5000系)属于非热理型合金；Al-Cu-Mg系合金(2000系)、Al-Mg-Si系合金(6000系)及Al-Z n-Mg系合金(7000系)属于热处理型合金。非热处理型合金是由成型制造或轧制、拉伸等冷加工获得制品，而热处理型合金是由淬火、时效等处理得到各自规定的强度。对于热处理型合金，为了获得比由热处理所获得的强度还高的强度，往往采用冷加工。另一方面，对非热处理型合金，也可以进行像退火、稳定化处理的热处理。　　本讲座主要是关于对变形铝合金热处理的讨论。首先，将调质符号做以详细说明，之后，论述结合处理目的的实际热处理工艺和热处理时的注意事项等。 2、调质符号的说明 　　在现行的JIS标准中，把规定的调质及其符号列于第1表。符号H是表示由改变材料冷加工度而调正机械性能的标记。同一合金如果比较H1n和H2n，例如H14和H24，在JIS标准中表现为同一值。但是实际上，H14和H24的拉伸强度虽然相同，可是H24的屈服强度稍低，延伸率稍大，成型性也是H24最好。H3n适用于含Mg的3000系及5000系合金。这些合金在冷加工H1n状态，如果长时间放置，屈服强度就稍有降低，延伸率增加。为了防止这种随时间变化的倾向，冷加工后在130～170℃进行热处理，这称之为稳定化处理。　　在JIS标准中，没有采用美国铝业协会所采用的下述调质类型，这些调质类型即使在我国使用也很方便【2、3】。　　 　　1)H1n、H2n、H3n的n值采用奇数1、3、5、7。这些数字表示0和H12、H12和H14、H14和H16等各自中间的调质状态，它表明比JIS标准状态分类更细。另外，H19为超硬化状态，它是比通常的H18实行更高的冷加工所得的状态。H111、H311、H321比各自的H11、H31、H32承受较轻的加工硬化，即经过拉伸矫直、矫平机矫正等。H343是改善了含镁量高的Al-Mg系合金H34的抗应力腐蚀开裂性能的符号。具体的处理方法是因合金而异。但实际上，在比过去稳定化处理更高的温度范围内180～275℃，保温一定时间冷却到室温后，强度下降(因为比过去的稳定化温度高，所以强度下降)，为了弥补强度损失，进行10%以上的冷加工。还有，为了防止强度随时间变化，再在130℃左右加热处理数小时。　　2)相当的热处理符号T的调质类型表示如下：　　W：为淬火后室温时效的不稳定状态，通常在W后标出时效时间。　　T1：从高温加工冷却，经室温时效达稳定状态。　　T7：淬火后，在比得到最高强度所必需的时效温度更高的温度下和比所必需的时效时间更长的时间内，进行稳定化处理的状态。与T6相比牺牲了部分强度。例如，7075-T73【5】改善了7075合金的抗应力腐蚀性能(特别是壁厚方向的)。T76是为了防止剥落腐蚀而进行的热处理。介于中间的符号是T736。　　T9：经淬火、时效之后进行冷加工的材料。在9的后面附加数字往往表示冷加工程度。　　T10：经T5处理后，再进行加工硬化的材料。　　3)此外，对用T3、T4、T6、T8等表示的热处理材料，再进行消除残余应力处理，也用这种热处理符号、。　　TX51：淬火后经1～3%的永久变形的拉伸矫直而消除残余应力的材料。只做拉伸矫直时，采用TX510表示。拉伸矫直后又进行曲度矫正，而给予微量加工时，用TX511符号表示。最近对飞机也逐渐采用T73510、T73511五位数字符号表示。　　TX52：淬火后经1～5%永久变形的压缩矫正，以消除残余应力的材料，多用于表示锻件。　　TX53：淬火后经急剧的温度变化品热变形来消除残余应力的材料。 3、提高强度的热处理 3.1　固溶和淬火处理 　　固溶处理是使起主要硬化作用的合金成分固溶在基体中，随后进行淬火和时效达到必要硬化的处理。典型的时效硬化型铝合金的固溶温度和溶化温度范围列于表2。从表中明显地看出，固溶温度的上限接近熔化温度的下限，所以必须十分注意控制固溶温度。 　　 　　因为固溶处理是以固相间元素的扩散为基础，所以温度越高越有利，可是，如果超过规定的最高温度就有共晶熔化和由此引起材料的物理性能变坏的危险。另外，过分地加热往往会使材料表面产生重气泡。如果固溶处理温度比规定的最低值还低，固溶就不完全，也就得不到最高的机械性能，第1图是2014-T4和T6材