工業(yè)鋁型材生產(chǎn)加工廠家

鋁型材經(jīng)淬火呈亞穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)飽和固溶體，有發(fā)生分解和析出過(guò)剩溶質(zhì)院子的趨勢(shì)，在一定條件下，這種過(guò)飽和固溶體發(fā)生分解和析出的熱處理階段稱(chēng)時(shí)效；在室溫條件下的時(shí)效稱(chēng)自然時(shí)效，需要將鋁型材加熱一定溫度并保持一定時(shí)間的時(shí)效稱(chēng)人工時(shí)效；

一般來(lái)講，大多數(shù)鋁型材在室溫下就產(chǎn)生脫溶過(guò)程即發(fā)生自然時(shí)效，自然時(shí)效可在淬火后立即開(kāi)始，也可經(jīng)過(guò)一定的“孕育期”才開(kāi)始；不同材質(zhì)鋁型材自然時(shí)效的速度相差很大，有的合金材質(zhì)僅需數(shù)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(kāi)始趨于穩(wěn)定；有的鋁型材需要經(jīng)過(guò)數(shù)月或數(shù)年性能才能趨于穩(wěn)定，如7A04合金即使自然時(shí)效3個(gè)月也難以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，只有在升高溫度（通常高于120℃）的條件下，過(guò)飽和固溶體的分解和析出才可能加速；

時(shí)效硬化過(guò)程是過(guò)飽和固溶體分解和析出的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程在時(shí)效整個(gè)階段可分為三個(gè)階段：第一階段是溶質(zhì)原子沿基體的一定晶面產(chǎn)生富集，形成濃度偏聚，即G.P區(qū)的階段；這個(gè)階段中，G.P區(qū)與母相共格，結(jié)構(gòu)與母相之間的表面能小，鋁型材的強(qiáng)度、硬度開(kāi)始升高；第二階段G.P區(qū)長(zhǎng)大并轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)與基體有差別，在相周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生較大的晶格畸變，導(dǎo)致鋁型材顯著強(qiáng)化，其強(qiáng)化效果比G.P區(qū)要大；第三個(gè)階段是中間過(guò)渡相（θ”）轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂歇?dú)立晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定相，鋁型材的強(qiáng)度、硬度開(kāi)始降低，也就是過(guò)時(shí)效開(kāi)始；如果時(shí)效時(shí)間再延長(zhǎng)或溫度升高，平衡相θ聚集長(zhǎng)大，鋁型材就會(huì)過(guò)時(shí)效，過(guò)時(shí)效的鋁型材強(qiáng)度、硬度顯著降低；

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

從曲線上可觀察到以下特點(diǎn)：

 

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

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

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

（4）在人工時(shí)效時(shí)，強(qiáng)度才會(huì)出現(xiàn)峰值，當(dāng)鋁型材的強(qiáng)度達(dá)到最高值時(shí)，如果繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)效時(shí)間，強(qiáng)度不僅不會(huì)升高，反而開(kāi)始下降，出現(xiàn)“過(guò)時(shí)效”；

（5）自然時(shí)效不會(huì)出現(xiàn)過(guò)時(shí)效現(xiàn)象；

 

實(shí)效的目的是使淬火得到的過(guò)飽和固溶體發(fā)生分解并均勻析出，用來(lái)提高鋁型材的強(qiáng)度性能；根據(jù)時(shí)效硬化曲線可以確定時(shí)效工藝制度，也可避免過(guò)時(shí)效現(xiàn)象；

 

從時(shí)效硬化曲線得知，在時(shí)效初期鋁型材強(qiáng)度升高很慢或不升高且塑性很高，可利用這一特性對(duì)鋁型材進(jìn)行矯直操作，對(duì)生產(chǎn)非常有利；

 

對(duì)一般鋁型材來(lái)說(shuō)，采用自然時(shí)效時(shí)，其屈服強(qiáng)度稍低，而耐腐蝕性能較好；采用人工時(shí)效時(shí)，鋁型材的屈服強(qiáng)度較高，而伸長(zhǎng)率和耐腐蝕性能都降低，但對(duì)于AI-Zn-Mg-Cu系鋁型材（7A04則）相反，當(dāng)采用人工時(shí)效時(shí)，鋁型材的耐腐蝕性能反而比自然時(shí)效的高；人工時(shí)效時(shí)，屈服強(qiáng)度較抗拉強(qiáng)度有更大的提高，因此，與同一鋁型材的自然時(shí)效狀態(tài)比較，人工時(shí)效后有更高的強(qiáng)度和較低的塑性；過(guò)時(shí)效降低抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度，但塑性不能相應(yīng)成比例升高；

 

鋁型材經(jīng)時(shí)效后會(huì)發(fā)生時(shí)效硬化，但時(shí)效的硬化是可逆的，若將經(jīng)過(guò)自然時(shí)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(shí)間加熱，然后在迅速冷卻到室溫，這時(shí)其強(qiáng)度將立即下降到和剛淬火時(shí)的差不多，即又回復(fù)到新淬火狀態(tài)，其他性質(zhì)的變化也往往相似，這種現(xiàn)象稱(chēng)回歸；回歸后的鋁型材還能進(jìn)行自然時(shí)效，可以重復(fù)多次，這種可逆效應(yīng)稱(chēng)“回歸效應(yīng)”；但應(yīng)指出，回歸操作每重復(fù)一次，都會(huì)發(fā)生一部分不可逆的分解，使再時(shí)效的能力減弱；硬鋁型材自然時(shí)效后在200~250℃短時(shí)間加熱后迅速冷卻，其性能變化如下圖所示：

自然時(shí)效后鋁型材一般只生成G.P區(qū)，但G.P區(qū)是熱力學(xué)不穩(wěn)定的沉淀相，如在較高溫度下短時(shí)間加熱，即會(huì)迅速向固溶體中回溶而消失，冷卻后又變成過(guò)飽和固溶體而恢復(fù)再時(shí)效的能力，這就是回歸效應(yīng)產(chǎn)生的原因；

回歸效應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中很有實(shí)用價(jià)值，例如對(duì)自然時(shí)效后因塑性降低零件的整形與修復(fù)處理困難，可以利用回歸處理來(lái)恢復(fù)塑性，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）回歸處理的溫度必須高于原先的時(shí)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(fā)生，甚至不發(fā)生；

（2）回歸處理的加熱時(shí)間一般很短，只要低溫脫溶相完全溶解即可，如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使硬度重新升高或過(guò)時(shí)效，達(dá)不到回歸效果；

（3）在回歸過(guò)程中，僅預(yù)脫溶期的G.P區(qū)重新溶解，脫溶期產(chǎn)物往往難以溶解；由于低溫時(shí)效時(shí)不可避免地總有少量脫溶期產(chǎn)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(tài)，總有少量性質(zhì)的變化是不可逆的；這樣，既會(huì)造成力學(xué)性能一定的損失，也易使鋁型材產(chǎn)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(shù)；

對(duì)于某些鋁型材來(lái)說(shuō)，淬火和人工時(shí)效之間的間隔時(shí)間對(duì)其時(shí)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(jìn)行人工時(shí)效，才能得到高的強(qiáng)度，如果在室溫停放一段時(shí)間再時(shí)效，對(duì)強(qiáng)度有不利影響；w（Mg2Si）＞1%的鋁型材在室溫停放24h后再時(shí)效，強(qiáng)度比淬火后立即時(shí)效的低約10%，這種現(xiàn)象稱(chēng)“停放效應(yīng)”或“時(shí)效滯后現(xiàn)象”；因此，對(duì)于有“停放效應(yīng)的”鋁型材，應(yīng)盡可能縮短淬火與人工時(shí)效的間隔時(shí)間；下表列出了某些鋁型材時(shí)效工藝制度：