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铝,铝合金和强化热处理.doc 7页

浏览 97次 来源:【jake推荐】 作者:-=Jake=-    时间:2021-02-20 08:10:23
[摘要] 按合金状态图分:变形铝(分可热处理强化区和不可热处理强化区)和铸造铝。

铝合金的强化和热处理第1章铝及铝合金一、铝的物理性质,分子量2 6. 98,密度2. 7g / cm3,熔点66 0. 24℃(9 9. 996%),电导率和导热率仅次于铜,是铁的3-4倍。膨胀系数2 4. 58-2 5. 45um / m.K。合金化后,铝的强度是纯铝的3-4倍。由于铝合金的轻质和高强度,其强度几乎是所有金属和合金中最好的。铝在室温下很容易形成致密的氧化膜(氧化铝,比重2. 82- 3. 9 2),厚度为几纳米。二、铝的化学性质是双性的并且结合在一起。氧化膜在碱和盐溶液中的耐腐蚀性很差三、铝合金根据其特性分为不同类别:防锈铝(纯铝和铝锰,铝镁合金),硬质铝(铝-铜-镁-锰系列),超硬铝,锻造铝和特殊铝,根据合金状态图,分为:变形铝(分为热处理强化区和非耐热区) (可处理的强化区)和铸铝锻造铝合金:熔化和铸造然后将铸锭进行热挤压,合金总量通常少于5%,可以进行热处理和不可热处理。铸铝num合金:铸造或压力注入零件或毛坯中,合金含量通常为8-25%。 1.锻铝表示合金等级的方法工业纯铝(≥99. 00%)1XXX系列Al-Cu系列合金2XXX系列Al-Mn系列合金3XXX系列Al-Si系列合金4XXX系列Al-Mg系列合金5XXX系列Al-Si -Mg系列合金6XXX系列Al-Zn系列合金7XXX系列其他元素合金8XXX系列备用9XXX系列2.铸造铝合金的等级由化学元素和数字表示,例如ZAlSi7Mg表示铸造铝合金,平均硅含量为7%,平均镁含量小于1%。

也用合金代码表示,例如ZL108,ZL111等,Z和L是铸造的,铝是汉语拼音的第一个字母,其后的第一个数字表示合金系列,其中1、 2、 3、 4分别表示铝-硅,铝-铜,铝-镁,铝-锌系列合金,ZL之后的第二位数字,第三位的两个数字表示序列号。优质合金的数字后附有字母“ A”。第二章铝合金的强化方法:合金是基于一种金属(大于50%),添加一种或几种元素,使它们可以溶解在一起形成一种新的金属成分,以达到一定的特性或良好的总体性能而言,此过程也称为合金化。铝中存在以下三种杂质:与铝形成固溶体,以化合物形式存在,以及以游离态存在。纯铝的机械性能不高。将某些合金元素添加到纯铝中以制成铝合金。它的密度仍然很小,并且耐腐蚀性良好,而机械性能却比纯铝高得多。合金元素包括:铜,镁,锌,硅,锰,铬,镍,钴,钛,锶等,以及稀土元素。由于合金元素的高熔点,它们大多数被制成母合金铝合金强化热处理方法,例如Al-Si,Al-Ti等。母合金的成分接近于低共熔合金,并且其熔点与铝合金。金属材料的机械性能是指金属材料承受各种外力的能力。机械性能可分为室温静态性能(静态强度,弹性,可塑性,硬度等),室温动态性能(疲劳强度,冲击韧性等),高温机械性能,低温机械性能和断裂韧性。

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强度是指金属在外力作用下抵抗断裂的能力。弹性是指金属在外力作用下变形的能力。一旦去除外力,金属仍可以恢复其原始形状和尺寸。可塑性是指金属的永久变形但不会在外力作用下破坏的特性。其尺寸以伸长率和面积减小表示。硬度是指金属抵抗硬物侵入的能力。疲劳强度是指金属承受反复和交替载荷的能力。冲击韧性是指金属抵抗冲击载荷的能力。断裂韧性是现代金属材料提出的强度和韧性的综合性能指标。合金元素对铝的强化作用主要是通过固溶强化,时效强化,过剩相强化,细化结构强化和改性处理,冷变形强化等方面来实现的。 一、将固溶强化合金元素添加到纯铝中以形成铝基固溶体,该铝基固溶体起到固溶体强化的作用并增加其强度。固溶体是由溶剂晶格中的溶质原子组成的单一均质固体。通常,铝的合金化形成有限的固溶体,并且具有大的极限溶解度,这可以具有大的固溶体强化作用。常用铝合金元素在铝中的溶解度元素名称ZnMgCuMnSiCrFeNiTi在一定温度下的极限溶解度为380℃3 2. 8450℃1 4. 9550℃5. 65660℃1. 82580℃1. 65660℃ 0. 77655℃0. 052640℃0. 05665℃1. 00室温下的溶解度(20℃)22 0.20≤0. 1 0.05≤0. 1 0. 05 ≈0≤0.1≤0.1≤0. 16063和6061合金的强化相为Mg2Si,共晶转变温度为595度。

Mg2Si在铝合金中的溶解度为:温度℃转变点595550℃400℃300℃200℃溶解度%1. 85 1. 08 0. 25 0. 20 0. 08 二、时效通过热处理获得在铝上强化合金元素的另一种强化效果。铝合金的热处理强化主要是由于合金元素在铝中的固溶度大,并且随着温度的降低急剧降低。因此,将铝合金加热到一定温度,然后淬火以获得过饱和的铝基固溶体。当将该过饱和的铝基固溶体置于室温或加热至一定温度时,其强度和硬度随时间增加,但是其可塑性和韧性降低。此过程称为老化。自然老化:放置在室温下会老化。人工老化:加热(160-200℃)时产生的老化。淬火和时效是强化铝合金的重要手段。人工时效分为三种类型:不完全人工时效:相对较低的时效温度或较短的保持时间,以获得优异的综合机械性能,不仅获得相对较高的强度,良好的可塑性和韧性,而且耐腐蚀性可能相对较低。完全人工时效:使用更高的时效温度和更长的保持时间以获得最大的硬度和拉伸强度,但伸长率更低。过时效:在较高温度下进行时,合金保持较高的强度,同时可塑性得到改善,主要是为了获得良好的耐应力腐蚀性能。 三、过度阶段加强。当添加到铝中的合金元素的含量超过其极限溶解度时,淬火和加热过程中会出现一部分无法溶解到固溶体中的第二相,称为过量相。

在铝合金中,过量相是一种硬而脆的金属间化合物。它们在阻止合金中的滑动和位错运动,增加强度和硬度铝合金强化热处理方法,同时降低塑性韧性方面发挥作用。合金中过量相的数量越多,强化效果越好,但是当过量相过多时,合金变脆,导致强度和塑性急剧下降。 四、细化结构的强化和改性处理向铝合金中添加微量合金元素以细化结构(钛,锆,铍,锶和稀土元素),当形成合金时,它可以形成难熔化合物并充当非自发晶体。晶化晶核起到晶粒细化的作用,并改善合金的强度和可塑性。例如,如果向6063合金中添加0. 1- 0. 3%钛,如果同时添加B元素,则0. 05%Ti含量将具有明显的提纯效果,通常钛以以下形式存在Al-Ti-B合金的加入。将改性剂添加到铸造铝合金中进行改性。例如,通过添加痕量的钠或钠盐或锑作为改性剂来改性铝硅铸造铝合金,以改善结构并提高可塑性和强度。 五、冷变形强化冷变形强化也称为冷加工硬化,即低于结晶温度的金属材料的冷变形。不能通过热处理强化的纯铝合金,防锈铝合金主要通过冷变形来强化。在冷变形期间,金属内部的位错密度增加,并且它们彼此缠结以形成蜂窝结构,从而阻碍了位错的运动。冷变形强化的程度随变形程度,变形温度和材料本身的特性而变化。第三章铝合金热处理热处理是一种加热和冷却操作,用于改变金属产品的机械性能,冶金结构或残余应力状态。

对于铝合金亚博电子竞技俱乐部 ,通常仅限于增加可沉淀硬化的锻造和铸造铝合金的强度和硬度。这种铝合金被称为“可热处理和强化合金”。另一种类型不能通过加热和冷却来实现明显的强化,通常称为“非热处理强化合金”。在锻造形式中,冷加工主要用于增加硬度,例如防锈铝合金。铝合金的热处理特性:退火后,铝合金的强度和硬度不会立即增加。至于可塑性,它增加而不是减少。但是,放置一段时间后,该淬火合金的强度和硬度将显着提高,而可塑性将显着降低。淬火后铝合金的强度和硬度随时间显着增加的现象称为时效。我国变形铝合金材料状态的表示方法:无F加工状态O退火状态H加工硬化状态W固溶热处理状态T热处理状态(与F,O,H状态不同) Tx细分状态代码说明及应用:T0——固溶热处理后,自然老化后再冷加工后的状态;适用于冷加工以提高强度的产品。 T1——经高温成型工艺冷却后自然老化至稳定状态;它适用于通过高温成型过程冷却而无需冷加工的产品(可以进行矫直和矫直,但不影响机械性能极限)。 T2——经高温成型工艺冷却,冷加工后自然老化至基本稳定的状态;适用于通过高温成型工艺冷却后进行冷加工,拉直或矫平以提高强度的产品。 T3固溶热处理后冷加工,然后自然老化至基本稳定状态;适用于固溶热处理后经冷加工或拉直或矫平以提高强度的产品。

T4——固溶热处理后,自然老化到基本稳定的状态;它适用于在固溶热处理后不进行冷加工的产品(可以进行矫直和流平,但不影响机械性能极限)。 T5——高温成型过程冷却后人工老化的状态;它适用于通过高温成型工艺冷却后无需冷加工而进行人工时效的产品(可以进行矫直和矫直,但不影响机械性能极限)。 T6——固溶热处理后的人工时效状态;它适用于在固溶热处理后不再进行冷加工的产品(可以进行矫直和流平,但不影响机械性能极限)。 T7——固溶热处理后的老化状态;它适用于强度超过人工时效老化曲线上最高峰值的产品,以便在固溶热处理后获得一些重要的特性。 T8——固溶热处理后人工老化后的冷加工状态;适用于经过冷加工或拉直并矫平以提高强度的产品。 T9——固溶热处理后冷加工后的人工时效状态;适用于通过冷加工增加强度的产品。 T10——经高温成型工艺冷却后,进行冷加工,然后人工时效。它适用于经过冷加工,拉直或矫平以提高强度的产品。退火将铝合金加热到更高的温度,然后在将其保持一定时间后在炉中冷却到室温,这称为退火。结果是:固溶体分解,第二相颗粒聚集,可以消除铸件的内应力,稳定铸件的尺寸,减少变形,并增加铸件的可塑性。

退火分为完全退火,快速退火和低温退火。例如:6063型材硬度在13HV以上,加热到230-240℃,保持20-30分钟,硬度会下降1-2HV;保持30-40分钟,硬度下降2-3HV; 235-245℃,保持30-40分钟,硬度下降2-4HV。某些合金在冷却太快时会产生淬火作用。而过慢的冷却会沉淀出较粗的第二相,该第二相在加工过程中易于形成带状结构,并且在固溶处理过程中难以完全溶解,从而降低了时效强化效果。固溶处理将铸件加热到尽可能接近共晶熔点的最高温度,将其在此温度下保持足够长的时间,然后迅速冷却以使强化成分的溶解最大化。将该高温状态固定存储到室温,此过程称为固溶处理。固溶处理可以提高铸件的强度和可塑性,并改善合金的耐腐蚀性。但是,对于在高温下(例如6A02等)具有高晶粒长大趋势的合金,应限制最大淬火加热温度。当加热温度高于低熔点共晶的熔点时,将低熔点共晶和晶界再熔化的现象称为过烧。主要铝合金的过烧温度合金过烧温度/°C合金过烧温度/°C合金过烧温度/°C 2A125072A22A115222A76A025552A065104A115402A505482A165487A04489固溶体去溶剂化是加强热的热处理(淬火和时效)的基础处理可强化铝合金。

热处理可增强铝合金中含有大量可溶于铝的合金元素,例如铜,镁,锌,硅等,其含量超过室温下的平衡固溶极限,并且甚至可以超过共晶温度的最大溶解度。室温平衡组织为α+β。 α是基质固溶体,β是第二相。当将合金加热到接近共晶熔点的温度时,β相将溶解到基体中以获得单相α固溶体。该处理称为固溶处理。如果温度迅速下降到某个温度以下(淬火),则固溶体变得过饱和,并且超过平衡溶解量的溶质将有沉淀的趋势。在某些条件下,过量的溶质将以β相形式沉淀。这种现象称为沉淀或沉淀。大多数铝合金在室温下会发生增溶作用。这种现象称为自然老化。如果将淬火基体为过饱和固溶体的合金在高于室温的温度下加热,则可能会加速脱溶过程。此操作称为人工时效。 三、时效处理将固溶处理后的铸件加热至一定温度鸭脖娱乐官网 ,保持一定时间亚博yaboapp ,然后离开炉子,然后在空气中缓慢冷却至室温的过程称为时效。时效强化也称为降水强化。这是通过热处理实现的。它仅适用于固溶度随温度降低而降低的合金。老化理论:时效硬化是溶质原子分离形成硬化区的结果。它不仅取决于合金的成分,时效过程以及合金在生产过程中引起的缺陷,特别是空位和位错的数量和分布。等待。当铝合金被淬火和加热时,在合金中形成空位。在淬火过程中,由于冷却速度快,这些空位太晚了,无法去除并被“固定”在晶体中。

在过饱和固溶体中,大多数这些空位都与溶质原子结合。由于过饱和处于不稳定状态,因此不可避免地会变为平衡状态。空位的存在加速了溶质原子的扩散速率,从而加速了溶质原子的偏析。硬化区的大小和数量取决于淬火温度和淬火冷却速率。淬火温度越高,空位集中度越大,硬化区的数量将增加,硬化区的尺寸将减小。淬火冷却速度越大,固溶体中固定的空位越多,这有利于增加硬化区域的数量并减小硬化区域的尺寸。淬火冷却速率与合金中强化相的质量分数成正比。大多数可热处理铝合金与固溶度随温度升高而增加是一致的。时效初期,铝基体某些晶面上淬火前的合金元素固溶→淬火后的任意和无序分布→聚集,形成溶质原子偏析区。这些聚合物构成了一个相干应变,从而改善了抗变形区。→当时效温度升高且时间延长时,合金元素继续偏析并变得有序。它仍然与基体保持连贯的关系,但是尺寸比以前更大,并且对位错运动的阻碍进一步增加,因此时效强化效果更大,达到了最大强化阶段。 →时间效应过程进一步发展,原子继续分离。当与铝形成一定比例(原子比)时,形成过渡相,与基体的相干关系开始破裂,完全相干变为局部相干,硬度开始降低→过渡相从在铝基固溶体中形成独立的稳定相(例如铜铝合金中的CuAl2相),并与基体形成清晰的界面。破坏了相干关系,并具有自己独立的晶格,粒子聚集并生长凤凰体育 ,合金强度和硬度进一步降低,合金将软化并称为过时效。

影响衰老的因素:1)。从淬火到人工时效的停留时间的影响。 2)。合金化学成分的影响。 3)。固溶处理工艺的影响。 4)。时效温度的影响。 四、铝合金的回归现象淬火和低温时效后,铝合金在相对较高的温度(但低于固溶处理温度)下短时间加热,然后迅速冷却至室温,强度和性能恢复到刚刚淬火的状态几乎是一个事实,即小型GP区不再稳定并重新溶解到固溶体中。此时,它迅速冷却至室温,并恢复到新的淬火状态,并且仍然可以重新老化。但是,回归处理难以完全重新溶解沉淀相。 五、溶液热处理和淬火溶液热处理-溶解可溶相;淬火—形成过饱和固溶体;老化-溶质原子在室温或高温下的沉淀。 六、淬火和时效对铝合金性能的影响。铝合金淬火后性能的变化与一系列因素有关,例如相组成,合金的原始结构和淬火状态,淬火条件,预热热处理等的微观结构特征。不同合金的性能各不相同大大不一样。变形铝合金在淬火后最常见的情况是强度增加,同时保持了较高的可塑性,其可塑性与退火的合金相差不大。许多合金淬火后变化不大。淬火对强度和可塑性的影响取决于固溶强化的程度和过量相关材料的影响。如果过量相是硬而脆的粗颗粒,则其溶解必须伴随可塑性的增加。淬火后的时效过程将强化和软化合金。特征如下:1)。降低时效温度会阻碍或抑制时效效果; 2)。温度的升高增加了硬化峰之后的硬化速度和软化速度。 ; 3)。在具有峰值强度的温度范围内,强度的最大值随温度升高而降低。

淬火和时效处理是一种用于提高铝合金强度的综合热处理工艺。但是,某些合金(例如镁含量高的铝合金)经过固溶处理(淬火)后会抑制β相的析出,从而可以大大提高可塑性。附件:铝合金结构型材生产工艺:合金中的Mg2Si,Mg / Si = 1. 73,一般控制Mg / Si = 1. 3- 1. 5,Mg%= 0. 53- 0. 60%,Si%= 0. 39- 0. 43%。熔融温度为720-760℃,铸造温度为710-730℃。均质工艺参数:540-560℃,4-6h,均匀性和挤出性可以合二为一。挤出温度为450-480℃。挤出温度:500-550℃。挤出速度:实心型材的挤出速度为20-60m / min,中空型材的挤出速度为10-20m / min。挤出系数:30-150为宜,30-70为最佳。 6063合金型材的拉伸量0. 5- 1. 5%。 6063人工时效为180-200℃2-3h。用空气冷却淬火6063,而6061Mg2Si的质量分数高于6063,淬火敏感性高于6063,因此必须用水冷却。

老王
本文标签:固溶热处理,固溶强化,人工时效

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