發(fā)布時間：2020/5/17 10:28:55 來源:nfcphone.cn 瀏覽次數(shù)：

影晌時效效果的因素

 

1、合金材料的化學(xué)成分影響

    時效強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效強化處理。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，因而可以通過淬火、時效提高合金的強度。對于以θ(CuAl2)相、Mg：Si相和S(A12CuMg)相為強化相的合金而言，隨著CuAl2，Mg2Si和Al，CuMg的含量增加，時效強化效果逐漸增加。

2、時效溫度的影響

    不同時效溫度獲得較大強度值的保溫時間不同或在同一保溫時間下的強度值不同。這是因為在不同溫度時效，析出相的臨界晶核大小、數(shù)量、成分以及富集區(qū)長大速度不同。如溫度太低、擴散困難，GP區(qū)不易形成或數(shù)量很少，因而時效后的強度低，而時效溫度過高時，擴散容易產(chǎn)生，過飽和固溶體析出相粗大，使強度降低，即產(chǎn)生過時效現(xiàn)象。因此每種合金都有在某一保溫時間內(nèi)較好的時效溫度。不同的時效溫度對時效效果的影響不相同。

不同合金、不同溫度、不同時間對時效效果的影響

    應(yīng)當指出，一定的時效溫度必須與一定的時效時間相結(jié)合，才能獲得滿意的強化效果。時效時間太短，將使合金時效不充分，降低強化效果。時效時間太長，將會產(chǎn)生過時效，同樣降低強化效果，特別是時效溫度較高時，這種影響更為明顯。

3．淬火到人工時效中間停放時間的影響

       從淬火到人工時效中間停放時間，是指擠壓制品經(jīng)風(fēng)冷或水冷到人工時效開始之間的時間，或擠壓制品從淬火爐出來進行淬火后到人工時效開始之間的時間。

       不同合金的中間停放時間，都會不同程度地影響時效后的強化效果，這種現(xiàn)象稱為“停放效應(yīng)”。對于Al—Mg—Si系合金而言，中間停放時間，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，當形成的Mg2Si含量在1.0%以下時，中間停放時間將引起人工時效后強度增加，Mg2Si含量高于l%時，將引起人工時效后強度降低。6063合金的Mg∶Si含量一般在0.8%～l.1%之間，因此室溫停放時間對人工時效后的強度影響不大，甚至還稍有提高。

       對于6061合金和硬鋁、超硬鋁合金如7A04，7075等合金，中間停放時間會使人工時效后的強度降低。實驗證明在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行人工時效。規(guī)定中間停放時間應(yīng)在4h之內(nèi)。

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

      2)當停放時間在2～3 h之內(nèi)，可獲得較好的時效效果。因為此時獲得了尺寸適當?shù)腉P區(qū)，它在人工時效開始時穩(wěn)定，形核率高。人工時效時，Mg和Si的原子繼續(xù)向硅偏聚團上遷移,大量的穩(wěn)定晶核繼續(xù)成長,形成彌散的Mg2Si強化相,同時CuAl2相也參加時效,型材性能達到峰值。

      3)如果停放時間過長，合金內(nèi)產(chǎn)生大量的大尺寸偏聚團，使固溶體內(nèi)溶質(zhì)原子濃度降低，人工時效過程中，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。

 

分級時效與形變時效

1、分級時效

    近年來隨著工業(yè)鋁材的應(yīng)用Et益廣泛，20世紀70年代研究開發(fā)的一種新的時效方法，分級時效已越來越多被采用。分級時效又稱階段時效。它是把淬火后的制品放在不同溫度下進行兩次以上加熱保溫的一種時效方法。在分級時效時，一般都是一階段采用較低的溫度，促使過飽和固溶體內(nèi)形成大量彌散的GP區(qū)作為向中間相過渡的核心，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效，促使在較低溫度下形成的GP區(qū)繼續(xù)長大，得到密度較大的中間相，引起制品充分強化。

    分級時效與單級時效相比，可以縮短時效時間，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、疲勞強度和斷裂韌度。

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

 

2、形變時效

    形變時效是把時效硬化和加工硬化結(jié)合起來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——人工時效

    2)淬火——自然時效——冷變形——人工時效

    3)淬火——人工時效(短時)——冷變形——人工時效

    形變時效由于把時效硬化與加工硬化結(jié)合起來，增加了合金中的位錯與空位，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度和耐蝕性。

       對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網(wǎng)絡(luò)，使脫溶相形核更廣泛和均勻，利于合金強度提高。合金淬火后，經(jīng)過冷變形再加熱到時效溫度后，脫溶與回復(fù)過程同時發(fā)生，脫溶過程因冷變形而加速，脫溶相質(zhì)點更加彌散。冷變形使合金產(chǎn)生大量的位錯塞積與纏結(jié)，有利于溶質(zhì)原子的聚集和強化相的形核和析出，使得時效過程加速。

       形變時效由于淬火和人工時效之間要進行一次冷變形，對于鋁型材來說是不太適用的，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，再人工時效，可以提高抗拉強度，在150℃的溫度下抗拉強度可提高13%～l8%。