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                                                          鋁材擠壓工藝
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                                                          鋁型材時效處理工藝
                                                          內容來源:http://www.writersmuseonline.com    作者:武將    發布日期:2019-10-24 09:14    閱讀次數:1824 次 點擊收藏

                                                          鋁型材經淬火呈亞穩定狀態的過飽和固溶體,有發生分解和析出過剩溶質院子的趨勢,在一定條件下,這種過飽和固溶體發生分解和析出的熱處理階段稱時效;在室溫條件下的時效稱自然時效,需要將鋁型材加熱一定溫度并保持一定時間的時效稱人工時效;

                                                           

                                                          一般來講,大多數鋁型材在室溫下就產生脫溶過程即發生自然時效,自然時效可在淬火后立即開始,也可經過一定的“孕育期”才開始;不同材質鋁型材自然時效的速度相差很大,有的合金材質僅需數天,如硬鋁合金型材(2A11、2A12等)在淬火后室溫停放48h以后,性能開始趨于穩定;有的鋁型材需要經過數月或數年性能才能趨于穩定,如7A04合金即使自然時效3個月也難以達到穩定狀態,只有在升高溫度(通常高于120℃)的條件下,過飽和固溶體的分解和析出才可能加速;

                                                           

                                                          時效硬化過程是過飽和固溶體分解和析出的過程,這個過程在時效整個階段可分為三個階段:第一階段是溶質原子沿基體的一定晶面產生富集,形成濃度偏聚,即G.P區的階段;這個階段中,G.P區與母相共格,結構與母相之間的表面能小,鋁型材的強度、硬度開始升高;第二階段G.P區長大并轉化為一種中間相(θ”);θ”相完全與基體共格,在基體中均勻分布;但θ”相的結構與基體有差別,在相周圍會產生較大的晶格畸變,導致鋁型材顯著強化,其強化效果比G.P區要大;第三個階段是中間過渡相(θ”)轉變為具有獨立晶體結構的穩定相,鋁型材的強度、硬度開始降低,也就是過時效開始;如果時效時間再延長或溫度升高,平衡相θ聚集長大,鋁型材就會過時效,過時效的鋁型材強度、硬度顯著降低;

                                                           

                                                          鋁型材的時效硬化能力與固溶體的濃度和時效溫度有關,理論上固溶體的濃度越高,時效效果越強烈,以接近極限溶解度的鋁型材強化效果最大;反之,則效果越低;時效溫度對時效效果的影響可用不同溫度下的等溫時效曲線來表示,見下圖:

                                                          AI-4.5Cu-0.5Mg-0.8Mn鋁型材等溫時效曲線

                                                          從曲線上可觀察到以下特點:

                                                           

                                                          (1)降低時效溫度,可以阻礙或抑制時效硬化效應(如在-18℃時);

                                                          (2)時效溫度提高,則時效硬化速度加快,時效時間縮短,但硬化峰值的軟化速度也較快;

                                                          (3)在具有強度峰值的溫度范圍內,強度最高值隨時效溫度升高而降低;

                                                          (4)在人工時效時,強度才會出現峰值,當鋁型材的強度達到最高值時,如果繼續延長時效時間,強度不僅不會升高,反而開始下降,出現“過時效”;

                                                          (5)自然時效不會出現過時效現象;

                                                           

                                                          實效的目的是使淬火得到的過飽和固溶體發生分解并均勻析出,用來提高鋁型材的強度性能;根據時效硬化曲線可以確定時效工藝制度,也可避免過時效現象;

                                                           

                                                          從時效硬化曲線得知,在時效初期鋁型材強度升高很慢或不升高且塑性很高,可利用這一特性對鋁型材進行矯直操作,對生產非常有利;

                                                           

                                                          對一般鋁型材來說,采用自然時效時,其屈服強度稍低,而耐腐蝕性能較好;采用人工時效時,鋁型材的屈服強度較高,而伸長率和耐腐蝕性能都降低,但對于AI-Zn-Mg-Cu系鋁型材(7A04則)相反,當采用人工時效時,鋁型材的耐腐蝕性能反而比自然時效的高;人工時效時,屈服強度較抗拉強度有更大的提高,因此,與同一鋁型材的自然時效狀態比較,人工時效后有更高的強度和較低的塑性;過時效降低抗拉強度及屈服強度,但塑性不能相應成比例升高;

                                                           

                                                          鋁型材經時效后會發生時效硬化,但時效的硬化是可逆的,若將經過自然時效的鋁型材放在比較高的溫度(但低于淬火加熱溫度)下短時間加熱,然后在迅速冷卻到室溫,這時其強度將立即下降到和剛淬火時的差不多,即又回復到新淬火狀態,其他性質的變化也往往相似,這種現象稱回歸;回歸后的鋁型材還能進行自然時效,可以重復多次,這種可逆效應稱“回歸效應”;但應指出,回歸操作每重復一次,都會發生一部分不可逆的分解,使再時效的能力減弱;硬鋁型材自然時效后在200~250℃短時間加熱后迅速冷卻,其性能變化如下圖所示:


                                                          硬鋁型材回歸現象(處理溫度214℃)


                                                          自然時效后鋁型材一般只生成G.P區,但G.P區是熱力學不穩定的沉淀相,如在較高溫度下短時間加熱,即會迅速向固溶體中回溶而消失,冷卻后又變成過飽和固溶體而恢復再時效的能力,這就是回歸效應產生的原因;

                                                           

                                                          回歸效應在工業生產中很有實用價值,例如對自然時效后因塑性降低零件的整形與修復處理困難,可以利用回歸處理來恢復塑性,但應注意以下幾點:

                                                           

                                                          (1)回歸處理的溫度必須高于原先的時效溫度,兩者差別愈大、回歸愈快、愈徹底;相反,如果兩者差別很小,則回歸很難發生,甚至不發生;

                                                          (2)回歸處理的加熱時間一般很短,只要低溫脫溶相完全溶解即可,如果時間過長,會使硬度重新升高或過時效,達不到回歸效果;

                                                          (3)在回歸過程中,僅預脫溶期的G.P區重新溶解,脫溶期產物往往難以溶解;由于低溫時效時不可避免地總有少量脫溶期產物在晶界等處析出,因此,即使在最有利的情況下鋁型材也不可能完全回歸到新淬火狀態,總有少量性質的變化是不可逆的;這樣,既會造成力學性能一定的損失,也易使鋁型材產生晶間腐蝕,使鋁型材耐腐蝕性有所降低,因而有必要控制回歸處理的次數;

                                                           

                                                          對于某些鋁型材來說,淬火和人工時效之間的間隔時間對其時效效果有一定影響;如AI-Mg-Si系鋁型材,在淬火后必須立即進行人工時效,才能得到高的強度,如果在室溫停放一段時間再時效,對強度有不利影響;wMg2Si)>1%鋁型材在室溫停放24h后再時效,強度比淬火后立即時效的低約10%,這種現象稱“停放效應”或“時效滯后現象”;因此,對于有“停放效應的”鋁型材,應盡可能縮短淬火與人工時效的間隔時間;下表列出了某些鋁型材時效工藝制度:


                                                          鋁型材時效工藝制度
                                                          鋁型材規格
                                                          時效種類
                                                          時效規范
                                                          時效后狀態
                                                          金屬溫度/℃
                                                          時效時間/h
                                                          2A11、2A12
                                                          自然時效
                                                          室溫
                                                          96
                                                          T4
                                                          6A02
                                                          自然時效
                                                          室溫
                                                          96
                                                          T4
                                                          人工時效
                                                          155~165
                                                          8~10
                                                          T6
                                                          2A50
                                                          自然時效
                                                          室溫
                                                          96
                                                          T4
                                                          人工時效
                                                          150~160
                                                          8~12
                                                          T6
                                                          2A14
                                                          自然時效
                                                          室溫
                                                          96
                                                          T4
                                                          人工時效
                                                          155~165
                                                          8~15
                                                          T6
                                                          6061
                                                          人工時效
                                                          160~170
                                                          8~10
                                                          T6
                                                          6063
                                                          人工時效
                                                          195~205
                                                          1.5~2
                                                          T6
                                                          7A04、7A09
                                                          人工時效
                                                          135~154
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                                                          天津艾普斯工業鋁型材股份有限公司
                                                          聯系電話:022-87920088
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                                                          服務熱線:13702119190 (24小時服務熱線)
                                                          Q        Q:534973906
                                                          企業郵箱: lxc@apas.com.cn
                                                          企業地址:天津市西青經濟技術開發區賽達國際工業城A3-2
                                                          采購意向留言:*  為必填


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