發(fā)布時(shí)間：2020/5/17 10:28:55 來(lái)源:www.ykmpc.com 瀏覽次數(shù)：

影晌時(shí)效效果的因素

 

1、合金材料的化學(xué)成分影響

    時(shí)效強(qiáng)化效果取決于合金組元能否溶于固溶體以及固溶體隨溫度變化產(chǎn)生脫溶相的性質(zhì)和脫溶程度。如錳、硅在鋁中的固溶度較小，且隨溫度變化不大，鎂、鋅雖然在鋁基中有較大的固溶度，但它們與鋁形的化合物的結(jié)構(gòu)與鋁基體的差異較小，強(qiáng)化效果甚微。所以Al－Mn，Al－Si，Al－Mg，Al－Zn系合金通常都不采用時(shí)效強(qiáng)化處理。而Al－Cu，Al－Mg－Si和Al－Cu－Mg－Si系合金中的(CuAl2)相、Mg2Si相、S(Al2CuMg)相在高溫下能溶于固溶體中，溶解度隨溫度而變化，因而可以通過(guò)淬火、時(shí)效提高合金的強(qiáng)度。對(duì)于以θ(CuAl2)相、Mg：Si相和S(A12CuMg)相為強(qiáng)化相的合金而言，隨著CuAl2，Mg2Si和Al，CuMg的含量增加，時(shí)效強(qiáng)化效果逐漸增加。

2、時(shí)效溫度的影響

    不同時(shí)效溫度獲得較大強(qiáng)度值的保溫時(shí)間不同或在同一保溫時(shí)間下的強(qiáng)度值不同。這是因?yàn)樵诓煌瑴囟葧r(shí)效，析出相的臨界晶核大小、數(shù)量、成分以及富集區(qū)長(zhǎng)大速度不同。如溫度太低、擴(kuò)散困難，GP區(qū)不易形成或數(shù)量很少，因而時(shí)效后的強(qiáng)度低，而時(shí)效溫度過(guò)高時(shí)，擴(kuò)散容易產(chǎn)生，過(guò)飽和固溶體析出相粗大，使強(qiáng)度降低，即產(chǎn)生過(guò)時(shí)效現(xiàn)象。因此每種合金都有在某一保溫時(shí)間內(nèi)較好的時(shí)效溫度。不同的時(shí)效溫度對(duì)時(shí)效效果的影響不相同。

不同合金、不同溫度、不同時(shí)間對(duì)時(shí)效效果的影響

    應(yīng)當(dāng)指出，一定的時(shí)效溫度必須與一定的時(shí)效時(shí)間相結(jié)合，才能獲得滿意的強(qiáng)化效果。時(shí)效時(shí)間太短，將使合金時(shí)效不充分，降低強(qiáng)化效果。時(shí)效時(shí)間太長(zhǎng)，將會(huì)產(chǎn)生過(guò)時(shí)效，同樣降低強(qiáng)化效果，特別是時(shí)效溫度較高時(shí)，這種影響更為明顯。

3．淬火到人工時(shí)效中間停放時(shí)間的影響

       從淬火到人工時(shí)效中間停放時(shí)間，是指擠壓制品經(jīng)風(fēng)冷或水冷到人工時(shí)效開(kāi)始之間的時(shí)間，或擠壓制品從淬火爐出來(lái)進(jìn)行淬火后到人工時(shí)效開(kāi)始之間的時(shí)間。

       不同合金的中間停放時(shí)間，都會(huì)不同程度地影響時(shí)效后的強(qiáng)化效果，這種現(xiàn)象稱為“停放效應(yīng)”。對(duì)于Al—Mg—Si系合金而言，中間停放時(shí)間，根據(jù)其化學(xué)成分的不同，可以使合金的力學(xué)性能降低，也可以使合金的力學(xué)性能提高。如圖3—5—10所示，當(dāng)形成的Mg2Si含量在1.0%以下時(shí)，中間停放時(shí)間將引起人工時(shí)效后強(qiáng)度增加，Mg2Si含量高于l%時(shí)，將引起人工時(shí)效后強(qiáng)度降低。6063合金的Mg∶Si含量一般在0.8%～l.1%之間，因此室溫停放時(shí)間對(duì)人工時(shí)效后的強(qiáng)度影響不大，甚至還稍有提高。

       對(duì)于6061合金和硬鋁、超硬鋁合金如7A04，7075等合金，中間停放時(shí)間會(huì)使人工時(shí)效后的強(qiáng)度降低。實(shí)驗(yàn)證明在4～30 h的范圍內(nèi)影響較大。因此這類合金建議在淬火后立即進(jìn)行人工時(shí)效。規(guī)定中間停放時(shí)間應(yīng)在4h之內(nèi)。

      1)停放時(shí)間很短(1小時(shí)以內(nèi))，由于在停放時(shí)間內(nèi)自然時(shí)效產(chǎn)生的小尺寸GP區(qū)，在人工時(shí)效溫度下不穩(wěn)定而重新溶于固溶體，形核率降低，人工時(shí)效后的型材組織內(nèi)存在粗大過(guò)渡相，因而使型材抗拉強(qiáng)度不高。

      2)當(dāng)停放時(shí)間在2～3 h之內(nèi)，可獲得較好的時(shí)效效果。因?yàn)榇藭r(shí)獲得了尺寸適當(dāng)?shù)腉P區(qū)，它在人工時(shí)效開(kāi)始時(shí)穩(wěn)定，形核率高。人工時(shí)效時(shí)，Mg和Si的原子繼續(xù)向硅偏聚團(tuán)上遷移,大量的穩(wěn)定晶核繼續(xù)成長(zhǎng),形成彌散的Mg2Si強(qiáng)化相,同時(shí)CuAl2相也參加時(shí)效,型材性能達(dá)到峰值。

      3)如果停放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，合金內(nèi)產(chǎn)生大量的大尺寸偏聚團(tuán)，使固溶體內(nèi)溶質(zhì)原子濃度降低，人工時(shí)效過(guò)程中，大于臨界尺寸的GP區(qū)重新溶于固溶體而大量共格析出產(chǎn)物粗大，形成了較大的Mg2Si相粒子，使型材性能降低。

 

分級(jí)時(shí)效與形變時(shí)效

1、分級(jí)時(shí)效

    近年來(lái)隨著工業(yè)鋁材的應(yīng)用Et益廣泛，20世紀(jì)70年代研究開(kāi)發(fā)的一種新的時(shí)效方法，分級(jí)時(shí)效已越來(lái)越多被采用。分級(jí)時(shí)效又稱階段時(shí)效。它是把淬火后的制品放在不同溫度下進(jìn)行兩次以上加熱保溫的一種時(shí)效方法。在分級(jí)時(shí)效時(shí)，一般都是一階段采用較低的溫度，促使過(guò)飽和固溶體內(nèi)形成大量彌散的GP區(qū)作為向中間相過(guò)渡的核心，隨著GP區(qū)密度的增加，也等于加大了中間相的彌散度。二階段采用較高的溫度時(shí)效，促使在較低溫度下形成的GP區(qū)繼續(xù)長(zhǎng)大，得到密度較大的中間相，引起制品充分強(qiáng)化。

    分級(jí)時(shí)效與單級(jí)時(shí)效相比，可以縮短時(shí)效時(shí)間，并且可以改善超硬鋁合金Al—Zn—Mg和Al—Zn—Mg—Cu系合金的顯微結(jié)構(gòu)，可以保持力學(xué)性能不變的情況下，顯著提高合金的耐應(yīng)力腐蝕能力、疲勞強(qiáng)度和斷裂韌度。

    分級(jí)時(shí)效工藝一般都是一階段溫度較低，要保證形成GP區(qū)在短時(shí)間內(nèi)完成。二階段的時(shí)效溫度較高，促使GP區(qū)向中間相轉(zhuǎn)變，以獲得較高的強(qiáng)度和其他良好的性能。

 

2、形變時(shí)效

    形變時(shí)效是把時(shí)效硬化和加工硬化結(jié)合起來(lái)的一種新的熱處理方法。也稱低溫形變熱處理。通常的處理方式有：

    1)淬火——冷變形——人工時(shí)效

    2)淬火——自然時(shí)效——冷變形——人工時(shí)效

    3)淬火——人工時(shí)效(短時(shí))——冷變形——人工時(shí)效

    形變時(shí)效由于把時(shí)效硬化與加工硬化結(jié)合起來(lái)，增加了合金中的位錯(cuò)與空位，在固溶體中形成了穩(wěn)定的亞結(jié)構(gòu)，因而提高了鋁合金的強(qiáng)度和耐蝕性。

       對(duì)于不同的合金可以試用不同的低溫形變熱處理工藝組合。低溫形變使合金中形成較多的位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，使脫溶相形核更廣泛和均勻，利于合金強(qiáng)度提高。合金淬火后，經(jīng)過(guò)冷變形再加熱到時(shí)效溫度后，脫溶與回復(fù)過(guò)程同時(shí)發(fā)生，脫溶過(guò)程因冷變形而加速，脫溶相質(zhì)點(diǎn)更加彌散。冷變形使合金產(chǎn)生大量的位錯(cuò)塞積與纏結(jié)，有利于溶質(zhì)原子的聚集和強(qiáng)化相的形核和析出，使得時(shí)效過(guò)程加速。

       形變時(shí)效由于淬火和人工時(shí)效之間要進(jìn)行一次冷變形，對(duì)于鋁型材來(lái)說(shuō)是不太適用的，因此主要用于板材、管材和棒材。如2A12合金板材淬火后采用小于30%的冷變形，再人工時(shí)效，可以提高抗拉強(qiáng)度，在150℃的溫度下抗拉強(qiáng)度可提高13%～l8%。