鋁合金淬火工藝一．淬火原理溶熱處理和時(shí)效，便可提高強(qiáng)度，獲得有用的組織和性能?？蔁崽幚矶壬仙蟠笤黾印！不蚍Q淬火溫度要低于固相線溫度〔或共晶溫度，熱處理所需時(shí)間取決于合金中Mg

Si2

Si2肯定形態(tài)的MgSi2MgSiMgSi2效析出作好預(yù)備。二．?dāng)D壓在線淬火合金期望具有需要的特性所期望的固溶溫度范圍;1淬火敏感性低,可對(duì)各種不同斷面制品承受強(qiáng)制風(fēng)冷而不需承受水淬;三．適合擠壓在線淬火的合金應(yīng)具有的條件;合金可容許溶質(zhì)原子(合金元素)某種程度的分解析出,而不損害材料的使用性能;合金具有良好的可擠壓性,擠出制品能較好的流出模具到達(dá)淬火裝置,(合金元素)的某些析出很少,不至于到達(dá)不行承受的程度“合金最好具有低的臨界淬火速度,尤其在合金用于生產(chǎn)薄壁簡(jiǎn)單“鑒于迄今為止對(duì)現(xiàn)有鋁合金特性的了解,上述條件導(dǎo)致了擠壓在線淬火主要局限于Al-Mg-Si系和Al-Zn-Mg系合金“，一般認(rèn)為,高強(qiáng)度Al-Cu-Mg系合金(2024合金)和超高強(qiáng)度Al-Zn-Mg-Cu系合金(7075合金)需要到達(dá)最正確的工藝水平才,這樣高的工藝水平在目前還很難到達(dá),盡管有報(bào)道說這兩類合金曾在德國二戰(zhàn)期間成功地進(jìn)展了擠壓淬火。2四．淬火規(guī)程的選擇原則淬火加熱溫度下限為固溶度曲線，而上限為開頭熔化溫度。一般進(jìn)展淬火-時(shí)效處理的合金，含合金元素濃度的要求比較嚴(yán)格，容許的波動(dòng)范圍小，例如某些鋁合金淬火溫度僅容許有±2℃~±3℃的波動(dòng)，還要求在加熱火時(shí)均勻冷卻。固然，對(duì)于淬火溫度范圍較寬的合金，淬火加熱就易于掌握。淬火時(shí)金屬內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列物理-化學(xué)變化，除最主要的相態(tài)不同合金的特點(diǎn)予以考慮。例如，在不發(fā)生過燒的前提下，提高淬火應(yīng)限制最高的加熱溫度。過燒是淬火時(shí)易于消滅的缺陷。稍微過燒時(shí)，外表特征不明顯，反映在性能上，沖擊韌性降低，腐蝕速率大為增加。嚴(yán)峻過燒時(shí)，除3在制品外表，顏色發(fā)暗，有時(shí)也消滅氣泡等凸出顆粒。淬火加熱保溫時(shí)間保溫的目的在于使相變過程能夠充分進(jìn)展〔過剩相充分溶解時(shí)間應(yīng)當(dāng)自爐料最冷局部到達(dá)淬火溫度的下限算起。保溫時(shí)間的長(zhǎng)短，主要取決于成分、原始組成及加熱溫度。溫度越高，相變速率越大，所需保溫時(shí)間越短。材料的預(yù)先處理和原始組織〔包括強(qiáng)化相尺寸、分布狀態(tài)等〕對(duì)保溫時(shí)間也有很大影響。通常，鑄態(tài)合金中的其次相較為粗大，溶解金中，強(qiáng)化相尺寸較已淬火-時(shí)效后的合金粗大，故退火合金狀態(tài)合金淬火加熱保溫時(shí)間較重淬火保溫的時(shí)間長(zhǎng)得多。保溫時(shí)間還與裝爐量、工件厚度、加熱方式等因素有關(guān)。裝爐量越多、工件越厚，保溫時(shí)間越長(zhǎng)。浴爐加熱比氣體介質(zhì)加熱速度快，的前提下，盡量承受快速加熱及短的保溫時(shí)間是合理的。淬火速度合金淬火時(shí)的冷卻速度必需確保過飽和固溶體被固定下來不分4制品來確定。合金的淬火敏感性越強(qiáng)，選擇的淬火冷卻速率就越大。2A11、2A1250℃/s以上，而7A04鋁合170℃/s。五.淬火應(yīng)力均勻變形。對(duì)于鋁合金厚板〔厚度>=6mm，尤其是超厚板〔厚度>=50m，淬火應(yīng)力問題更加突出。淬火后的剩余應(yīng)力會(huì)影響到材料的力學(xué)性能，如抗應(yīng)力腐蝕性能、斷裂韌度和抗疲乏性能等。假設(shè)衡，使淬火制品產(chǎn)生扭擰、翹曲和彎折等缺陷。溫度低，心部溫度高，外表和心部存在溫度差。溫度梯度對(duì)淬火應(yīng)力加熱溫度、淬火速度、工件截面尺寸和工件截面外形。為了削減淬火就是將淬火介質(zhì)水的溫度提高至60-80℃，也可承受等溫淬火和中斷淬5卻速率是減小淬火應(yīng)力的有效方法。六.淬火敏感性冷卻速率條件下將過飽和形式從固溶溫度固定至室溫。有關(guān)爭(zhēng)論表出，這樣不但降低了合金的過飽和度，而且在時(shí)效過程中長(zhǎng)大，吸取四周的溶質(zhì)原子產(chǎn)生貧溶質(zhì)區(qū)，抑制了GP區(qū)和亞穩(wěn)相的脫溶析出，最終減弱了合金時(shí)效強(qiáng)化效果。淬火敏感性機(jī)理眾所周知，7000系鋁合金的高強(qiáng)度和高硬度主要是通過時(shí)效于鋁基體中析出高密度納米級(jí)沉淀強(qiáng)化相η′(MgZn2)來實(shí)現(xiàn)的。一般而言，ηη′相的體積分?jǐn)?shù)受到合金元素Zn和Mg含量的影響，Zn和Mg的含量越高，η′相的體積分?jǐn)?shù)越高。7000系鋁合金在固溶處理后，需快冷6ZnMg和CuAl基體中，溶體不穩(wěn)定，當(dāng)小于臨界冷卻速率時(shí)，會(huì)發(fā)生分解而在晶內(nèi)和(亞)晶大，幾乎沒有強(qiáng)化效果，同時(shí)消耗了很多的Zn、Mg合金元素，大大降低了Al導(dǎo)致時(shí)效后基體中可形成的η′強(qiáng)化相的體積分?jǐn)?shù)大大減小，而且平衡相四周存在無沉淀析出帶(PFZ)；空位濃度的減小降低了沉淀強(qiáng)化相的彌散程度、增加了尺寸，從而導(dǎo)致合金的強(qiáng)度和硬度降低。這寸和掩蓋率以及晶界無沉淀析出帶(PFZ)寬度，提高了合金變形時(shí)沿效后的韌性、塑性及抗晶間、剝落等腐蝕力量。影響淬火敏感性凹凸的因素7000系鋁合金淬火敏感性的因又會(huì)影響微觀組織，下面對(duì)此進(jìn)展了總結(jié)。合金元素的影響7000Zn、Mg和Cu，微合7Cr、Mn、Zr和ScFe和Si，其含量和比例對(duì)合金的淬火敏感性都有影響。主合金元素Zn和Mgη般而言，合金元素總含量越高，固溶后溶質(zhì)原子濃度上升，增加了冷ZnMg和Cu元DENG等通過末端淬火Mg7085型鋁合金淬火敏感性的影響，結(jié)果說明合金中Mg1.0%1.4%和2.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))100mm以上、65mm40mm，因此，該合金的淬火敏感性隨Mg含量的增加而增加。Mg含量的增加會(huì)降低其它主要元素在鋁中的溶解度，MgZn2相析出的驅(qū)動(dòng)力增大，析出的峰值溫度提高，溫度變化區(qū)間也增大，因而淬火敏感性增加。添加Cu元素會(huì)Cu會(huì)降低Zn和Mg在鋁基體中的溶ZnMgCu3種元素中，BRYANT和LI等認(rèn)為Cu元素對(duì)淬火敏感性的影響最大，其次是Mg和Zn，但GARCIA-CORDOVILLA和LOVIS依據(jù)Zn和Cu對(duì)固態(tài)相變的影響認(rèn)為Cu和ZnMg元素對(duì)ZnMgCu3種B95合金的淬火敏感性會(huì)因w(Zn)/w(Mg)比值增加而減小，降低Cu+Mg總量和提高w(Zn)/w(Mg)比值可顯著降低7175鋁合金的淬火敏感性w(Zn)/w(Mg)8比值增加可推遲固溶體的分解。從表1中一些低淬火敏感性合金的化學(xué)成分變化可知，Zn含量呈上升的趨勢(shì)，Mg和Cu含量呈下降的趨勢(shì)，w(Zn)/w(Mg)比值整體呈上升的趨勢(shì)，這說明這些成分的調(diào)Zn含量上升會(huì)增加合金的密度，如70502.83g/cm37085的約2.85g/cm3，這律及影響機(jī)理方面仍需開展更深入、系統(tǒng)的工作，為研發(fā)低密度、低淬火敏感性鋁合金奠定根底，滿足航空工業(yè)輕量化進(jìn)展的需求。微合金化元素7000Cr、Mn、Zr、Sc等，Cr和Mn可加速固溶體的分解，提高合金淬火時(shí)的臨界冷卻速率，增加淬火敏感性；相比之下，ZrZnMgCu7000Zr代替Mn和CrZr合金均勻化后常析出共格的Al3Zr相，而含Cr合金中析出非共格的E(Al18Cr2Mg3)相。冷卻速率較小時(shí)，粗大平衡相更易于非共格的E相上析出。在2~40℃/sZrZr代Cr125mm50MPa，同時(shí)保持?jǐn)嗔秧g性相當(dāng)。因此，低淬火敏感性合金中的Cr1所列。B93合金添加Zr后淬火敏感性增加，Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加9CoScAl-Zn-Mg-Cu合量越高時(shí)，保持的非再結(jié)晶組織越多，亞晶粒平均尺寸越小，亞晶界越多，而緩冷時(shí)，η平衡相形核的位置越多，合金的淬火敏感性越B95合金的淬火敏感性隨Cr和MnZr含量(0~0.15%)對(duì)7055型鋁合金淬火敏感性的影響，覺察和無Zr合金相比，含Zr合金的淬火敏感性增加，當(dāng)Zr含量為0.1%時(shí)，30%。雜質(zhì)元素眾所周知，F(xiàn)e和Si是7000系鋁合金中的主要雜質(zhì)元素，對(duì)，公開的報(bào)道很少。從表1可知，合金中的Fe、Si雜質(zhì)元素含量呈先降低再有所上升的趨勢(shì)，似乎對(duì)淬火敏感性沒有太大的影響。7000系鋁合金的淬火敏感性，有必要開進(jìn)一步改善材料綜合性能供給依據(jù)。微觀組織的影響就微觀組織對(duì)700010淬火過程中充當(dāng)平衡相非均勻形核的位置和數(shù)量，如晶界、亞晶界、彌散粒子及粗大金屬間化合物當(dāng)合金中僅有晶界和粗大金屬間化合物時(shí)，淬火敏感性很低。彌散粒子的影響不僅取決于粒子的種類，還取決于粒子的形態(tài)和尺寸。合金中添加Cr 形成非共格的E(Al18Cr2Mg3)相更簡(jiǎn)潔激發(fā)平衡相的形核因此淬火敏感性很高；在含Zr合金中，細(xì)小共格Al3Zr粒子的存在對(duì)淬火敏感性沒有明顯的影響，而大的非共格Al3Zr粒子的存在增加了合金的淬火敏感性合金中的再結(jié)晶程度對(duì)淬火敏感性有很大的影響如在7050鋁合金中再結(jié)晶分?jǐn)?shù)從15%增至80%時(shí)，合金時(shí)效后的強(qiáng)度下降程度從6%增至12%，而斷裂韌性下降程度從45%減小至32%，但伸長(zhǎng)率下降程度差異不大合金中亞晶界數(shù)量的增加導(dǎo)致緩冷時(shí)η 平衡相析出的數(shù)量增多提高淬火敏感性而亞晶界的取向差增大可增加η 平衡相形核率，從而提高淬火敏感性。僅考慮淬火敏感性時(shí)，合金中的界面(晶界，相界)越少越好，但會(huì)降低其它性能。因此，需要開展更深入的工作來探明最正確的微觀組織模式使合金具有低淬火敏感性的同時(shí)還具有高強(qiáng)度高韌性耐蝕及良好的抗疲乏性能。制備工藝的影響一般來講，7000系鋁合金的制備過程主要包括熔煉和鑄造、鑄錠均勻化、塑性變形、固溶、淬火和時(shí)效，每一個(gè)工序?qū)Υ慊鹈舾行远紩?huì)產(chǎn)生影響。鑄造工藝11鑄造工藝會(huì)影響固溶體的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響淬火敏感性。ZAKHAROV和LEVIN通過繪制TTP曲線爭(zhēng)論了鑄造條件對(duì)Al-Zn-Mg合金固溶體穩(wěn)定性的影響，覺察增加鑄錠的直徑、減小澆注速度及降低熔體的溫度可提高固溶體的穩(wěn)定性，降低淬火敏感性；92mm增加至370mm速率從35℃/s降至15℃/s；當(dāng)澆注速度從120mm/min減小至30mm/min42℃/s28℃/s析出。均勻化制度鑄錠均勻化是7000彌散粒子的析出狀態(tài)，進(jìn)而轉(zhuǎn)變合金中的晶粒組織(如再結(jié)晶分?jǐn)?shù))，必定對(duì)淬火敏感性產(chǎn)生影響。合理的均勻化制度可有效降低合7050合金鑄錠經(jīng)快速和慢速升溫均勻化之后，軋制板材空冷并時(shí)效后的硬度較水淬的分別下降了26.3%和21.8%；Al3Zr粒子析出最少的均勻化制度對(duì)應(yīng)淬火敏感性最低，空15.8%。熱變形70507055鋁合金熱軋變形后，其淬火敏感性極大地增加。變形程度越大，合金的淬火敏感性越高，如對(duì)70500%、1230%、50%85%時(shí)，空冷試樣時(shí)效后的硬度較20℃水淬的分別下降了4%12%28%和42%如對(duì)70505、8、15s1時(shí)，空19.2%、22.1%36.9%。塑含Zr和Hf合金的淬火敏感性隨變形程度增加而變大，但含Cr大小、亞晶界及彌散粒子的性質(zhì)因變形而被轉(zhuǎn)變。固溶處理7000系鋁合金固溶處理時(shí)，可溶其次相溶解的同時(shí)基體往往會(huì)淬火方法對(duì)7050鋁合金的爭(zhēng)論說明，當(dāng)固溶溫度從475℃提高至49055mm增加至75mm，提高了36%。一般來講，再結(jié)晶的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致彌散粒子與基體間的界面由(半)共格關(guān)系轉(zhuǎn)變成非共格關(guān)系，增加緩冷時(shí)平衡相的形核位置，提高淬火敏感性；因此，在固溶處理時(shí)如何掌握再結(jié)晶是格外重要的。時(shí)效制度合金的淬火敏感性凹凸是不同淬火條件下時(shí)效后性能的下降程度來表達(dá)的，因此，時(shí)效制度不同，性能的下降程度也有差異。如通7055鋁合金時(shí)效后性能的下降程度137055鋁金中沉淀強(qiáng)化相的析出狀態(tài)，慢速淬火后溶質(zhì)濃度和空位濃度都降相，分布也更均勻彌散，減小了空位濃度下降帶來的不利影響，降低了淬火敏感性效應(yīng)。CC曲線即合金中固溶體析出作用隨溫度和時(shí)間變化的關(guān)系曲線，C曲線向右移，表示其淬火敏感性較低。不均勻變形,較厚的型材需要比風(fēng)冷或水霧冷,因此必需進(jìn)展水淬來獲得令人滿足的拉伸強(qiáng)度性能“在水淬過程中可能會(huì)形成蒸氣薄層,,“這種狀況在靜止水淬火條件下最簡(jiǎn)潔消滅“因此最好承受涌流水來冷卻型材“即使如此,在擠壓速度較高或型材各部位厚度差很大時(shí),,也可能產(chǎn)生外形的扭曲“。而提出了“漸進(jìn)式”淬火工藝。在淬火裝置整個(gè)長(zhǎng)度上設(shè)置幾個(gè)不同14種多功能的冷卻裝置，包括有細(xì)霧噴射、低壓噴水、高壓噴水系統(tǒng)。使型材各部位的冷卻速度更加均勻。4mm4-8mm承受8mm時(shí)，必需承受水淬才能獲得均勻合格的性能。用水淬時(shí)要留意防止型材的變形。七．設(shè)計(jì)在線淬火主要考慮因素面因素考慮：1、足夠的冷卻速度，足夠的冷卻速度是在線淬火的必備條件。止強(qiáng)化相析出，才能保證型材淬火時(shí)效后的力學(xué)性能到達(dá)最正確水平。度越快，所要配置的風(fēng)機(jī)和水泵越大，風(fēng)口和噴頭的長(zhǎng)度就要越長(zhǎng)，15力。比方聚乙醇，通過調(diào)整聚乙醇水溶液的濃度來掌握冷卻速度。2、如何使型材整體〔型材截面的徑向和型材的縱向〕冷卻速度全都，從而保證型材性能的均勻性，有效削減型材的變形和彎扭。要通過淬火區(qū)的有效時(shí)間全都。3、如何適應(yīng)不同型材截面寬高比的變化。特別中大型擠壓機(jī)所100:11:1的距離適宜，從而保證有效的冷卻速度和削減能耗。45、在滿足以上四點(diǎn)的前提下，如何有效降低運(yùn)行的本錢。八．在線淬火系統(tǒng)降。當(dāng)擠第一根棒時(shí)，上部風(fēng)箱和水罩先升起來，讓型材通過