鋁合金的析出硬化處理
1.析出硬化簡介【1~8】：
二十世紀初德國人Alfred Wilm 把含有4%Cu及微量Mg和Mn之鋁合金，經高溫淬火後，室溫放置或於稍高溫下恆溫處理一段時間，發現此合金有時效硬化現象；即其硬度和強度會隨放置（或處理）時間之增長逐漸增加。1930年代Guinier和Preston利用X-Ray 繞射法量測出微細析出物的存在，1950年代TEM發明而可直接觀察析出粒子，使析出硬化之理論快速進展而逐漸建立。目前已可使某些鋁、鈦、鎂和銅之合金、不銹鋼、超合金及麻時效鋼等結構材料，利用析出硬化處理大幅提高它們之強硬度。
析出硬化處理的最基本程序至少須包含三個步驟：溶體化處理（solution treatment）、快速淬火（quenching）及時效處理（aging treatment）。溶體化處理是將材料加熱至固溶線以上之單相區，持溫一適當時間使合金元素全部溶入基地而形成單相固溶體。快速淬火至低溫，則材料形成過飽和固溶體。時效處理是要把過飽和固溶體放置於室溫或在稍高溫恆溫加熱，使超過溶解度的合金元素或金屬間化合物逐漸析出，來產生強硬化的效應。因此，能析出硬化的材料必需具備兩項基本的特性：（1）主要合金元素的溶解度須隨溫度之升高而增加，亦即能在淬火後形成過飽和固溶體。（2）能在室溫或稍高溫析出微細又密集的非平衡相析出物。
2.熱處理型鋁合金【3】
鋁合金因所含的合金元素及產生的組成結構對熱處理的反應不同，一般可粗分成兩種類型，熱處理型與不能熱處理型鋁合金；前者是指鋁合金之強硬度主要可藉熱處理（析出硬化）來增大，後者之強硬度只有利用固溶硬化或加工硬化來增大。屬於熱處理型之商用鋁合金有2000系之Al-Cu-(Mg)，6000系之Al-Mg-Si及7000系之Al-Zn-Mg-(Cu)；其他
1000系之純鋁，3000系之Ai-Mn，4000系之Al-Si及5000系之Al-Mg等合金雖亦具有析出硬化所需的第一項特性，但因析出物為粗大之平衡相，而不適合用為析出硬化型鋁合金。
3.鋁合金析出硬化的機制【3~6】
茲以Al-Cu合金為例，圖1【3，6】顯示此合金平衡圖靠富鋁之部份。在548℃以下Cu在Al內之溶解度由5.7%降至0.5%，因此，如把Al-5%Cu之鋁合金在545℃固溶體處理一星期後，合金元素Cu或金屬間化合物CuAl2粒子就完全溶入固溶體之內而成單相固溶體。此時若緩慢冷卻，則降至525℃左右將開始析出AlCu2，隨溫度持續的緩慢下降至室溫，AlCu2會長成沒有析出硬化作用的粗大析出物，如圖2【6】所示。如果固溶體處理後快速淬火至室溫水中，則高溫之析出被抑制而形成過飽和固溶體，如圖3【6】所示，大部份之溶質仍留在基地內。把此過飽和固溶體放置在室溫下（自然時效）或在稍高溫度中（人工時效）保持一段適當時間，使合金中過量的合金原子或金屬間化合物粒子於低溫中析出，此種微細之析出物在溶體內會產生應力場，對差排之滑移產生阻力而達到使合金硬化的效果，材料最後的性質就依析出粒子的大小和粒子在晶粒內的分佈而定。進行人工時效的溫度愈高，析出粒子的粒徑愈大、顆粒數愈少及分佈愈疏鬆，此種析出粒子對變形的阻力愈小，亦即對硬化之效益愈少；圖4【6】顯示出Al-4%Cu 鋁合金在不同時效溫度下的時效硬化曲線，可清楚的看出在每一特定的溫度時效，其硬度均隨時效時間之增加先逐漸上升至最大硬度再逐漸下降，而溫度在110℃~130℃之間可獲得最大之硬化效益，溫和度太高或太低，其最高硬度都較小。
鋁合金在固溶體處理及淬火後的質地為一相當軟、常溫時狀態不安定的過飽和固溶體。欲安定，乃析出第二相，如G.P.一區和G.P.二區等中間相，這些相的晶粒和基地晶粒具有完全整合性（fully coherency），這種整合性使兩種晶粒間產生具有「鏈」與「鎖」的作用之應力場，在材料承受外力時阻止差排的滑移，如圖5【6】所示，亦即可阻止基
材內部結構的滑動和變形，達到硬化鋁合金的目的。
由於析出需要時間，所以其硬度會隨時效時間的增加而增大。在常溫下進行即可獲得所需硬度者稱為自然時效（natural aging），一般以T4表示其鍊度（temper）。需要在稍高於室溫的條件下進行者稱為人工時效（artificial aging），一般以T6表示其鍊度。人工時效主要是要使析出硬化作用能在合理的期間內完成，因為時效溫度愈高達到最大硬度的時間愈短，唯所穫得的硬度愈低，如圖4所示。時效時間太長時，硬度會從最高點逐漸下降，即產生過時效（overaging）現象，這是因為析出粒子和基地間之整合性，將因析出粒子的成長而逐漸消失，先成為部份整合性（partially coherency），最後變成不整合性（noncoherency），亦即逐漸失去晶粒間的應力場，而失去硬化基地的功能，如圖6所示。
一.問題與討論
1.如何計算淬火延遲時間？為什麼淬火時須注意淬火延遲？
2.為什麼2024鋁合金一般以自然時效進行硬化，而7075常以人工時效來進行硬化？
3.討論人工時效時、溫度與時間對顯微組織(析出物)及機械性質的影響。
4.比較三組試片的硬化效益。
二.補充資料
1.析出過程的說明示意圖如圖7所示。
2.淬火延遲對時效後鋁合金機械性質的影響。
圖1：Al－Cu平衡圖及富Al之部份平衡圖【3，6】
圖2：Al－5%Cu合金在545℃固溶處理一週後，緩慢冷卻至20℃之顯微組織【6】
圖3：Al－5%Cu合金在545℃固溶處理一週後，快速冷卻（水淬）至20℃之顯微組織【6】
表一：鍛鋁的熱處理條件[3] 表二：最小保溫時間及容許的淬火延遲[3]
的時效處理之時效硬化曲線【6】
圖5：差排受硬粒子阻礙，再滑移切過二個硬粒子的說明圖【6~8】
差排來舒緩應變，（c）不整合析出物【1】
圖8：淬火延遲時間對2024鋁合金時效後機械性質的影響【3】
圖7：時效處理時原子析出過程的說明示意圖【6】
渗碳 定义 渗碳是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分. 相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。 简介 渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25％)。渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。 渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。 原理渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。 ①分解：渗碳介质的分解产生活性碳原子。 ②吸附：活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。 ③扩散：表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。 渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25％)。渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为 HRC30～42。渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。 分类 按含碳介质的不同﹐渗碳可分为固体渗碳﹑液体渗碳﹑气体渗碳和碳氮共渗。 渗碳工艺 1、直接淬火低温回火组织及性能特点：不能细化钢的晶粒。工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低 适用范围：操作简单，成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。 2 、预冷直接淬火、低温回火，淬火温度800-850℃组织及性能特点：可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化。 适用范围：操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。 3、一次加热淬火，低温回火，淬火温度820-850℃或780-810℃组织及性能特点：对心部强度要求较高者，采用820-850℃淬火，心部为低碳M，表面要求硬度高者，采用780-810℃淬火可以细化晶粒。 适用范围：适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。
热处理应力及其影响热处理残余力是指工件经热处理后最终残存下来的应力,对工件的形状, ;尺寸和性能都有极为重要的影响。当它超过材料的屈服强度时, ;便引起工件的变形,超过材料的强度极限时就会使工件开裂,这是它有害的一面,应当减少和消除。但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件的机械性能和使用寿命,变有害为有利。分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。 一、钢的热处理应力工件在加热和冷却过程中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差，就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时，由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。这种现象受到冷却速度,材料成分和热处理工艺等因素的影响。当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,最后形成的残余应力就愈大。另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀, ;工件各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压
应力,恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状，材料的化学成分等因素有关。实践证明,任何工件在热处理过程中, ;只要有相变,热应力和组织应力都会发生。 ;只不过热应力在组织转变以前就已经产生了，而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果, ;就是工件中实际存在的应力。这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素,热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉,表面受压。 ;组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。 二、热处理应力对淬火裂纹的影响存在于淬火件不同部位上能引起应力集中的因素(包括冶金缺陷在内),对淬火裂纹的产生都有促进作用,但只有在拉应力场内( ;尤其是在最大拉应力下)才会表现出来,;若在压应力场内并无促裂作用。淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素,也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。为了达到淬火的目的，通常必须加速零件在高温段内的冷却速度,并使之超过钢的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论,这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值,故能减少工件表面上的拉应力而达到抑
1.5.2 国际标准和国外的铝及铝合金状态代号简介 1.5.2国际标准和国外的铝及铝合金状态代号简介 目前各主要工业国家通用的变形铝及铝合金的状态代号和铸造铝合金（包括铝锭）的状态代号，基本上是以美国国家标准ANSI H35.1（M）《铝合金牌号和状态代号》为基础的，而ANSI标准的这个状态代号系统是引用美国铝业协会（AA）的状态代号系统。因此，凡适合此标准的状态代号均在美国铝业协会注册登记。 各国所用的铝及铝合金的状态代号，有的是完全采用AA系统的表示方法，有的是采取改编或补充的方式。我国已于1996年对变形铝及铝合金的状态代号采用了国际通用的表示方法。据统计，采用这类铝及铝合金状态代号系统的国家还有：澳大利亚、奥地利、加拿大、捷克、丹麦、德国、芬兰、法国、希腊、爱尔兰、冰岛、意大利、日本、卢森堡、马尔他、荷兰、挪威、葡萄牙、瑞典、瑞士、西班牙、英国和美国。另外，国际标准化组织（ISO)、欧洲标准(EN)和欧洲空间结构材料协会(AECMA)也基本采用这类铝及铝合金状态代号系统。可见，其应用范围十分广泛。现将国际标准和主要工业国家的变形铝及铝合金状态代号汇总于表1-13，铸造铝合金状态代号汇总于表1-14。 美国ANSI H35.1（M）《铝合金牌号和状态代号》的标准中包括变形和铸造铝合金两部分，但状态代号“H”，仅用于变形铝合金。现对其简介如下： 变形铝合金的状态代号，是在合金牌号后面用短横线来连接这两部分。状态代号由基础状态代号加数字组成。基础状态代号用字母F，O，H，W，T表示，后接的一位或几位数字，表示基础状态的再细分。 基础状态代号采用的字母： F 制造状态：不规定力学性能，不特别控制工艺过程。 O退火状态：为获得最低的强度。 O1高温退火后缓慢冷却。 O2机械热处理：为超精细成形用。 O3均匀化处理。 H 加工硬化状态（仅对变形产品）：H后面通常连接二位或多位数字，其中第一位数字（表示基本处理状态）：1一单纯加工硬化； 2一加工硬化及不完全退火； 3一加工硬化及稳定化处理，仅适用子加工硬化后在室温下逐渐时效软化的合金； 4一加工硬化及喷、涂层处理。 第二位数字（表示加工硬化程度）： 1一约1/8硬化；2一约1/4硬化；4一约1/2硬化； 6一约3/4硬化；8一完全硬化；9一超硬化（特殊用途）； 3，5，7一表示半成品状态。 第三位数字：表示两位数字状态的改变。 例如：代号H34，表示加工硬化及稳定化处理，1/2硬化。 代号Hx x5，表示加工硬化，用于焊管。 W 固溶处理状态：是一种不稳定状态，仅适用于固溶处理后在室温自然时效的合金，只有能具体指出自然时效的时间才使用这种符号，例如，WI/2h（小时）。 T 热处理后的稳定化状态（不同于F，O或H状态）：可进行（或不进行）补充的加工硬化。在T字母的后面总是连接着一位或几位数字。其中 第一位数字（表示基本处理状态）： 1一由高温成形过程冷却，然后自然时效至基本稳定的状态。 2一由高温成形过程冷却，经冷加工后自然时效至基本稳定的状态。 3一固溶处理后进行冷加工，再经自然时效至基本稳定的状态。 4一固溶处理后自然时效至基本稳定的状态。 5一由高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态。
齿轮渗碳后淬火的质量分析 摘要：通过对齿轮渗碳淬火后出现质量问题的分析和处理，论述了齿轮淬火产生缺陷的原因，提出了控制淬火过程和合理选用淬火介质应该注意的一些问题。 1 齿轮渗碳淬火常见质量问题 （1）淬火后硬度不足、硬度分布不均匀、硬化深度不够；（2）淬火后心部硬度过高；（3）淬火变形超差；（4）淬火开裂；（5）油淬后表面光亮度不够。 这类质量问题的出现往往与齿轮的材质、前处理、淬火加热、渗碳碳势和淬火冷却有关。在排除材质、前处理和加热渗碳中的问题后，淬火介质及相关技术的作用就特别突出了。近年来国外对淬火冷却问题的研究证明，它是提高热处理质量最值得注意的问题。 渗碳齿轮淬火常用油作冷却介质。因此，下面将首先分析齿轮淬火产生质量问题与淬火介质特性和用法的关系，并指出了淬火介质冷却速度的特点。最后介绍了常用淬火介质的特点和选用时的注意事项。 1.1 硬度不足与硬化层深度不够 淬火冷却速度偏低是造成齿轮淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不够的原因，冷却偏低又可以分为高温阶段冷速不足、中低温阶段冷速不足以及低温阶段冷速不足等情况。如对于中小齿轮，淬火硬度不足往往是中高温阶段冷速不足所致，而模数大的齿轮要求较深淬硬层时，提高低温冷却速度就非常必要了。 对于淬火用油，一般说，油的蒸气膜阶段短、中温冷速快、低温冷却速度快，往往能获得高而且均匀的淬火硬度和足够的淬硬深度。 工件装挂方式对淬火冷却效果也有明显影响。要使淬火油流动通畅，并配备和使用好搅拌装置，才能得到更好的冷却效果。 提高淬火介质的低温冷却速度，可以增大淬硬层深度。在渗层碳浓度分布相同的情况下，采用低温冷却速度高的淬火油，往往获得更深的淬火硬化层，因此，采用冷却速度快的淬火油，缩短渗碳时间，也能获得要求的淬硬层深度。要求的渗碳淬硬层深度越大，这种方法缩短渗碳时间的效果越明显。 1.2 淬火后心部硬度过高 这类问题主要与原材料淬透性、所选淬火油冷速过快或其低温冷却速度过高有关。解决办法之一是更换淬火油。办法之二是加入适当的添加剂来降低淬火油的中低温冷却速度。办法之三是改用淬透性更低的钢种。 1.3 淬火变形问题 引起变形的原因主要为冷却速度不足和冷却不均匀，比如，齿轮的内花键孔变形，往往是所选的淬火油高温冷速不足，或者说油的蒸气膜阶段过长的缘故。提高油的高温冷速并提高油在整个冷
低压铸造铝合金车轮设计要点 铝合金车轮具有质量轻、能耗低、散热快、减震性好、安全可靠、外观漂亮、图案丰富以及平衡性好等优点，被整车制造企业和广大车主所青睐。 我国铝合金轮毂的生产大多采用低压铸造工艺。该工艺是在20世纪80年代后期由中信戴卡公司引进，经过20多年的发展，已经比较成熟。但真正意义上的开发设计工作是在最近几年，随着我国整车制造水平的提升，才开始与整车开发同步进行设计。 车轮设计要点 铝合金车轮的设计包括外观设计和工程设计。车轮外观要与整车外观相匹配，车轮不仅是外观件，还是重要的安全部件，因此外观设计时就必须考虑工程要求。一般情况下，在车轮进行外观设计时，工程人员也要参与，与造型设计师共同完成外观设计工作，以缩短车轮的开发周期。 现以大众车轮设计为例，具体分析低压铸造铝合金车轮设计中关注的要点。大众车轮执行德国大众标准和欧盟的设计规范，主要考虑的方面有整车造型、车轮装配、车轮生产工艺和车轮试验。 1.整车造型 车轮是整车的时尚装饰，是对整车外形设计的一种延伸，因此车轮造型作为整车造型的一部分，必须与整车的造型风格协调一致，给人以美感。 2.车轮装配 车轮最终要装配到整车上，装配时与之相配合的零部件有轮胎、平衡块、刹车鼓、安装盘、安装螺栓和气门嘴。 铝合金车轮设计时注意的装配要点如下： （1）轮胎与铝合金车轮装配的轮胎一般情况下是无内胎的子午线轮胎，在轮胎与车轮轮辋之间形成一个封闭的空间。大众车轮的轮辋结构执行欧洲轮辋标准——ETRTO标准，该标准对轮辋各部位的结构、尺寸做出了明确规定，在车轮设计时必须严格遵守。同时，为防止车辆行驶过程中路肩石划伤车轮表面（路肩石的高度标准为150mm），要求车轮正面不能超出轮胎外侧面，一般要缩进2.5mm以上。 （2）平衡块平衡块的作用是使车轮在高速旋转下保持平衡，避免车辆在行驶过程中抖动和方向盘振动，提高车辆的舒适性。车轮设计时，要求平衡块与刹车鼓之间的间隙不小于3mm。 （3）刹车鼓在车辆行驶过程中，车轮是旋转的，刹车鼓是静止的，因此在车轮设计时要保证车轮内表面与刹车鼓之间有一定的间隙，一般控制在3mm以上。 （4）安装盘、安装螺栓安装螺栓是将车轮定位、紧固到安装盘上的零件。在车轮设计时，要考虑安装盘的尺寸，车轮与安装盘的接触面积，安装螺栓的尺寸、结构和数量，螺栓
热处理变形与裂纹 工件热处理后常产生变形和开裂，其结果不是报废，也要花大量工时进行修整。 工件变形和开裂是由于在冷、热加工中产生的应力所引起的。当应力超过弹性极限时，工件产生变形；应力大于强度极限时，工件产生裂纹。 热处理中热应力和组织应力是怎样产生的只有不断认识这个问题，才能采用各种工艺方法来减小和近控制这两种应力。 在加热和冷却时，由于工件热胀冷缩而产生的热应力和组织转变产生的组织应力是造成变形和开裂的主要原因，而原材料缺陷、工件结构形状等因素也促使裂纹的产生和发展。 后面主要叙述热处理操作中的变形和开裂产生原因及一般防止方法，也讨论原材料质量、结构形状等对变形和开裂的影响。 一、钢的缺陷类型 1、缩孔：钢锭和铸件在最后凝固过程中，由于体积的收缩，得不到钢液填充，心部形 成管状、喇叭状或分散的孔洞，称为缩孔。缩孔将显著降低钢的机械性能。 2、气泡：钢锭在凝固过程中会析出大量的气体，有一部分残留在处于塑性状态的金属 中，形成了气孔，称为气泡。这种内壁光滑的孔洞，在轧制过程中沿轧制方向延伸，在钢材横截面的酸浸试样上则是圆形的，也叫针孔和小孔眼。气泡将影响钢的机械 性能，减小金属的截面，在热处理中有扩大纹的倾向。 3、疏松：钢锭和铸件在凝固过程中，因部分的液体最后凝固和放出气体，形成许多细 小孔隙而造成钢的一种不致密现象，称为疏松。疏松将降低钢的机械性能，影响机 械加工的光洁度。 4、偏析：钢中由于某些因素的影响，而形成的化学成份不均匀现象，称为偏析。如碳 化物偏析是钢在凝固过程中，合金元素分别与碳元素结合，形成了碳化物。碳化物 （共晶碳化物）是一种非常坚硬的脆性物质，它的颗粒大小和形状不同，以网状、 带状或堆集不均匀地分布于钢的基体中。根据碳化物颗粒大小、分布情况、几何形 状、数量多少将它分为八级。一级的颗粒最小，分布最均匀且无方向性。二级其次，八级最差。碳化物偏析严重将显著降低钢的机械性能。这种又常常出现于铸造状态 的合金具钢和高速钢中。对热处理工艺影响很大，如果有大块碳化物堆集或严重带 状分布，聚集处含碳量较高，当较高温度淬火时，工件容易因过热而产生裂纹。但 为了避免产生裂纹，而降低淬火温度，结果又会使硬度和红硬性降低。碳化物偏析 严重将直接影响产品质量，降低使用寿命或过早报废。 5、非金属夹杂物：钢在冶炼、浇铸和冷凝等过程中，渗杂有不溶解的非金属元素的化 合物，如氧化物、氮化物、硫化物和硅酸盐等、总称为非金属夹杂物。钢中非金属 夹杂物存在将破坏基体金属的连续性，影响钢的机械性能、物理性能、化学性能及 工艺性能。在热处理操作中降低塑性和强度而且夹杂物处易形成裂纹。在使用过程 中也容易造成局部应力集中，降低工件使用寿命。夹杂物的存在还降低钢的耐腐蚀 性能。 6、白点：钢经热加工后，在纵向断口上，发现有细小的裂纹，其形状为圆形或椭圆形 的，呈银亮晶状斑点。在横向热酸宏观试样上呈细长的发裂，显微观察裂缝穿过晶 粒，裂缝附近不发现塑性变形，裂缝处无氧化与脱碳现象。这种缺陷称为白点。白 点将显著降低横向塑性与韧性，在热处理中易形成开裂。 7、氧化与脱碳：钢铁在空气或氧化物气氛中加热时，表面形成一层松脆的氧化皮，称
变形铝及铝合金牌号对照表
铝及铝合金新旧牌号对照表
注: ①"原"是指化学成份与新牌号同,且都符合GB3190-82规定的旧牌号。 ②“代”是指与新牌号的化学成份相近似，且符合GB3190-82规定的旧牌号。 ③“曾用”是指已经鉴定，工业生产时曾经用过的牌号，但没有收入GB3190-82中。
变形铝和铝合金牌号表示方法和状态代号 类型：铝型材点击次数：1030 （1）四位数字体系牌号命名方法1997年1月1号，我国开始实施GB/T16474?996《变形铝和铝合金牌号表示方法》标准。新的牌号表示方法采用变形铝和铝合金国际牌号注册组织推荐的国际四位数字体系牌号命名方法，例如工业纯铝有1070、1060等，Al-Mn合金有3003等，Al-Mg合金有5052、5086等。 （2）四位字符体系牌号命名方法1997年1月1号前，我国采用前苏联的牌号表示方法。一些老牌号的铝及铝合金化学成分与国际四位数字体系牌号不完全吻合，不能采用国际四位数字体系牌号代替，为保留国内现有的非国际四位数字体系牌号，不得不采用四位字符体系牌号命名方法，以便逐步与国际接轨。例如：老牌号LF21的化学成分与国际四位数字体系牌号3003不完全吻合，于是，四位字符体系表示的牌号为3A21。 四位数字体系和四位字符体系牌号第一个数字表示铝及铝合金的类别，其含义如下： 1）1XXX系列工业纯铝； 2）2XXX系列Al-Cu、Al-Cu-Mn合金，； 3）3XXX系列Al-Mn合金； 4）4XXX系列Al-Si合金； 5）5XXX系列Al-Mg合金； 6）6XXX系列Al-Mg-Si合金； 7）7XXX系列Al-Mg-Si-Cu合金； 8）8XXX系列其它。 （3）铝铸件牌号我国容器用铝铸件牌号采用ZAl+主要合金元素符号+合金元素含量数百分率表示。例如；ZAlSi7Mg1A、ZAlCu4、ZAlMg5Si等。 （4）状态代号相同牌号的铝及铝合金，状态不同时，力学性能不相同。按照GB/T16475《变形铝和铝合金状态代号》标准，新状态代号规定如下： O 退火状态 H112 热作状态 T4 固溶处理后自然时效状态 T5 高温成形过程冷却后人工时效状态 T6 固溶处理后人工时效状态
铝合金轮毂的生产和市场现状 摘要:对国内汽车铝轮毂市场的需求及生产现状进行综述，根据国内外发展状况对铝轮毂的市场形势进行了分析。 国外汽车（主要是轿车和轻型车）、摩托车均已广泛使用铝合金整体轮毂。国产轿车、轻型车和摩托车以铝合金整体轮毂替代辐条（板）式钢轮毂也是必然趋势。铝合金整体轮毂如图1所示。 图1 铝合金轮毂 1 铝合金轮毂的主要特点 铝轮毂有一件式、两件式和三件式的。两件式的铝轮毂是由一件内件和一件外件焊上的或钉上的。焊接时要小心，因为焊接两件东西不一定能保证圆度。两件式铝合金轮毂如图2所示。 图2 两件式铝合金轮毂 三件式的铝轮毂由一件中心部件和两个外圆件组成，并用航空级的螺钉拧在一起。为了减轻质量，很多三件式铝轮毂使用锻造件。三件式结构为厂家小批量制造提供了较大的灵活性。 铝合金轮毂的特点可归纳为以下三方面。
（1）安全：对于高速行驶的汽车来说，因轮毂变形、制动等产生的高温爆胎、制动效能降低等现象已屡见不鲜。而铝合金的热传导系数比钢、铁的大3倍，散热效果自然要好得多，从而增强了制动效能，提高了轮胎和制动盘的使用寿命，有效地保障了汽车的安全行驶。 （2）舒适：装有铝合金轮毂的汽车一般都采用扁平轮胎。扁平轮胎的缓冲和吸振性能优于普通轮胎。这样，汽车在不平的道路上或高速行驶时，舒适性会大大提高。 （3）节能：铝合金轮毂质量轻（同样规格的铝轮毂比钢轮毂要轻约2 kg）、制造精度高，所以在高速转动时变形小、惯性阻力也小。这有利于提高汽车的直线行驶性能、减轻轮胎滚动阻力，从而减少油耗。 2 生产技术 2.1 铸造 低压铸造是生产铝轮毂的最基本方法，也比较经济。低压铸造就是把熔化的金属浇铸在模子里成型并硬化。反压铸造是较为先进的铸造方法，用很强的真空把金属吸进模具，有利于保持恒温和排除杂质，铸件内没有气孔而且密度均匀，强度很高。高反压模铸（HCM）工艺生产的铝轮毂几乎与锻造的一样，德国名厂BBS 的RX/RY（15-20英寸）系列铝轮毂就是用HCM法铸造的。 2.2 锻造 锻造是制造铝轮毂的最先进的方法，以62.3MN的压力把一块铝锭在热状态下，压成一个车轮毂。这种铝轮毂的强度是一般铝轮毂的3倍，而且前者比后者还轻20%。有些造型美观且结构相对复杂的轮毂，往往不可能一次锻压成型。滚锻（也叫模锻）是锻造的一种，把一支轮毂的毛坯在滚动中锻造成型。滚锻出的轮毂在保持足够强度的同时，能大大减少厚度。用这种工艺制造的铝合金轮毂不仅密度均匀、表面平滑、圈壁薄、质量轻，而且可承受较大的压力。不过，由于这种产品需要较精良的生产设备，且成品率只有50%-60%，故制造成本稍高，价格自然也不低。 3 市场需求形势和生产状况 汽车工业是我国经济与社会发展的支柱产业。据国家汽车工业“十五”发展规划及中长期发展目标，预计到2010年，中国家用轿车保有总量将达到1466万辆，其中，城镇居民家用轿车保有量约1400万辆。到2020年，中国家用轿车保有量将达到7200万辆。权威人士预测，在未来10年内，我国轿车轮市场方面，根据美国凯撒工程公司的资料，2000年世界铝合金轿车轮毂需求量已达1.1亿只。 锻造铝合金轮毂在北美的主要竞争者只有少数几家，这就给新手提供了进入这个市场的契机。另一方面，在锻造铝合金轮毂的使用上，重型卡车的市场会远远超过轿车与轻型卡车的市场。在中国国内的重型卡车的铝轮毂市场还在起步阶段，这应该是锻造铝合金轮毂在国内拓宽市场的好机会。 在国外，锻造铝合金轮毂凭借其密度均匀、表面平滑、圈壁薄、质量轻，而且可承受较大的压力等优点被高档轿车所采用。在国内目前只有上海金合利铝轮毂制造有限公司、红原航空锻铸工业公司等为数不多的几家公司生产锻造铝合金轮毂。
GB/T 5126-85铝及铝合金冷拉薄壁管材涡流探伤方法 中华人民共和国国家标准 铝及铝合金冷拉薄壁管材涡流探伤方法GB/T5126-85 本标准适用于以外穿通式涡流探伤方法检测冷拉航空高压导管、普通导管及一般用途的薄壁圆管。被检管材外径Φ6~22mm；壁厚0.5~1.5mm。 1 检测原理 管材纵向通过一种或几种频率的交流电流激励线圈，线圈的电性能由于管材的接近而变化，这种变化取决于线圈与管材间的距离、管材的几何尺寸、导电率和导磁率、以及管材的冶金与机械缺陷。当管材通过线圈时，由于管材的这些变量差异，所引起的电磁效应的变化产生了电信号，信号经过放大和转换后驱动报警或显示的装置，进行报警、记录以及分选，最终检测出有缺陷的管材。 2 一般规定 2.1 管材应在精整加工后，最终热处理前或后的状态下进行探伤。 2.2 被检管材表面应光滑、清洁、端部无毛刺。弯曲度和椭圆度应符合有关标准要求。 2.3 执行本方法的操作人员应具有有关学会考核并认可的Ⅱ级或Ⅱ级以上涡流探伤资格。 3 仪器和设备 3.1 探伤仪器 探伤仪器应能以适当频率（1~125kHz）的交流电流激励线圈，并能检测出线圈电磁信号的变化。3.2 检测线圈 环绕式检测线圈应能在管材内部产生感应电流，并能检测出管材的电特性变化。 3.3 传动设备 传动设备应能使管材以均匀的速度，在线圈和管材或两者最小的振动下，平稳地通过线圈，并使两者保持良好的同心度。 4 标准试样 标准试样用于调整和校验探伤仪器和传动设备，以保证探伤灵敏度、重复性和分辨能力在规定范围内，并作为验收标准。 4.1 标准试样的制备 4.1.1 制作标准试样的管材，应与被检管材的合金牌号、热处理状态、规格相同。 4.1.2 制作标准试样的管材，不应有表面凹凸和其他明显缺陷，也不应有超过有关标准规定的弯曲和椭圆度。 4.1.3制作标准试样的管材长度为2m，沿其管材径向垂直钻制两组通孔，一组为da标准孔，一组为db标准孔，每组三个。相邻两孔间的纵向距离为150mm，三孔周向分布相差120°±5°。孔至管材任何一端的最小距离为500mm。 4.1.4 制作标准试样的管材，不应有大于da标准孔指示的80%任何噪声指示。 4.1.5 标准试样尺寸和标准孔分布应符合下图规定。 标准试样示意图 4.2 钻制标准孔的要求 a. 所有da、db标准孔均为通孔； b. 孔径允许偏差±0.05mm； 标准试样及标准孔规格、尺寸见下 表。mm 标准试样规格标准孔直径壁厚0.50~1.50 A 级 B 级
金属材料热处理变形及开裂问题探讨 摘要变形和开裂是热处理较难解决的问题，目前热处理变形的复杂规律尚未被彻底认识和掌握。本文简要分析了热处理变形的开裂原因、影响变形的因素以及减小热处理变形防止开裂的具体措施。而影响变形和开裂的因素及防止变形和开裂的方法有很多。 关键词热处理变形;开裂;热应力;组织应力 1 热处理变形开裂的原因 工件的变形包括尺寸变化和形状变化两种，无论哪种变形，主要都是由于热处理时工件内部产生的应力所造成的。根据内应力形成的原因不同，可以分为热应力和组织应力。工件变形是这两种应力综合影响的结果，当应力大于屈服极限就会永久变形，大于材料的强度工件就会开裂。 1.1 热处理引起的变形和开裂的原因 钢件在加热和冷却过程中，将产生热胀冷缩的体积变化，零件加热到淬火温度时，屈服强度明显降低，塑性则提高，当应力超过屈服强度时，就会产生塑性变形。如果造成应力集中并超过了材料的强度极限，就会使零件淬裂。导热性很差的高碳合金钢，如合金模具钢Gr12MoV，高速钢W18GrV之类的工具钢，淬火温度很高，如不采用多次预热和缓慢加热，不但会造成零件变形而且会导致零件开裂而报废，所以在对高速钢淬火时，首先在860±10℃的盐浴炉中进行等温预热，对于较细或较粗的零件应在预热前，在550℃炉进行2小时以上的回火，这样就会减小热处理变形，冷却时，由于温差大，热应力是造成零件变形的主要原因。 1.2 组织应力引起的变形 组织应力有两个特点[1]：（1）工件表面受拉应力，心部压应力。（2）靠近表面层，切向拉应力大于轴向拉应力。组织应力引起工件变形的特点与热应力相反，使平面变凹，直角变锐角，长的方向变长，短的方向变短。 淬火零件的变形时热应力和组织应力综合作用的结果，除内应力外，零件的变形还要看材料成分、工件的形状和介质、冷却速度的影响，实际情况要复杂很多，因此在解决实际问题时，要全面分析是热应力还是组织应力起主导作用，以便判断变形的趋势或裂纹产生可能性，并采取各种措施予以控制或防止。 2 影响变形及开裂的因素 在生产实际中，影响热处理变形的因素很多，其主要包括：钢的化学成分、冷却过程、钢的几何形状尺寸、淬火介质的选择等。
变形铝及铝合金板、带缺陷 1范围 本标准规定了变形铝及铝合金板、带产品中常见的缺陷的定义、特征，分析了其产生的原因，并附有相应部分图片。 本标准适用于变形铝及铝合金板、带缺陷的分析与判定。 2缺陷定义、特征、产生原因典型事例 2.1非金属压入 2.1.1缺陷定义及特征 非金属杂物压入板、带表面。 表面呈明显的点状或长条状黄黑色缺陷。 2.1.2产生原因 a）轧制工序设备条件不清净； b）轧制工艺润滑剂不清静； c）工艺润滑剂喷射压力不足； d）板坯表面有擦划伤。 图1非金属压入 2.2金属压入 2.2.1缺陷定义及特征 金属屑或金属碎片压入板、带表面。 压入物刮掉后呈大小不等的凹陷，破坏了压入板、带表面的连续性。 2.2.2产生原因 a）热轧时辊边道次少，裂边的金属屑、条掉在板坯表面后压入； b）圆盘剪切边工序质量差，产生毛刺掉在带坯上经轧制后压入；
c）轧辊粘铝后，其粘铝又被压在板坯上； d）热轧导尺夹得过紧，带下来的碎屑掉在板坯上后被压入。 图2金属压入 2.3划伤 2.3.1缺陷定义及特征 因尖锐的物体（如板角、金属屑或设备上的尖锐物等）与板面接触，在相对滑动时所造成的呈单条状分布的伤痕。 2.3.2产生原因 a）热轧机辊道、导板上粘铝使板、带划伤； b）冷轧机导板、压平辊等有突出的尖锐物； c）精整时板角划伤； d）涂油包装时油中有金属屑带到涂油辊或毛毡上而划伤板面。
图3划伤 2.4擦伤 2.4.1缺陷定义及特征 由于物体间棱与面，或面与面接触后发生相对滑动或错动而在板、带表面造成的成束（或组）分布的伤痕。 2.4.2产生原因 a）板、带在加工生产过程中与导路、设备接触时，产生相对摩擦而造成擦伤； b）冷轧卷端面不齐正，在立式炉退火翻转时产生错动、层与层之间产生擦伤； c）冷轧时张力不当，开卷时产生层间错动而产生擦伤； d）精整验收或包装操作不当产生板间滑动而造成擦伤。 图4擦伤 2.5碰伤 2.5.1缺陷定义及特征 铝板、铝卷与其他物体碰撞后在板、带表面或端面产生的划痕，且大多数在凹陷边际有被挤出的金属存在。 2.5.2产生原因 a）板、卷在搬运或存放过程中与其他物体碰撞产生；
大型齿轮渗碳淬火变形原因及控制 摘要: 本文主要从影响大型齿轮渗碳淬火变形的几个方面入手，分析其产生的原因，并采取相应措施，通过良好的设计及机加工与热处理工序间的相互配合，采用合理的工艺，从而使工件产生变形的应力减少，以减少热处理变形，提高工件的质量。 关键词大型齿轮变形控制渗碳淬火 1 引言 大型齿轮渗碳淬火的变形直接关系到齿轮强度、精度等质量指标。对于渗碳淬火的齿轮，特别是大型齿轮，其变形量很大，且难以控制。较大的变形不仅会使磨齿加工的磨量增加，成本提高，而且影响齿轮制造精度，降低承载能力，最终寿命也会大大下降。大型齿轮渗碳淬火热处理变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。影响齿轮渗碳淬火变形的因素很多，包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等诸方面。掌握变形规律，减少齿轮渗碳淬火变形，能够提高齿轮的承载能力和使用寿命，对缩短制造周期，降低生产成本也都具有重要意义。 2 大型齿轮渗碳淬火变形规律 对大型齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。一般说来，变形趋势如下： 2.1 大型齿轮变形规律：大型齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势，且上下不均匀呈锥形；径长比（齿轮外径/齿宽）越大，外径胀大量越大。碳浓度失控偏高时，齿轮外径呈收缩趋势。 2.2 大型齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大 2.3 齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。 3 渗碳淬火齿轮变形原因 3.1 渗碳件变形的实质
铝合金车轮低压铸造工艺 铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造原理 低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中流入型腔。待金属液凝固以后，将炉膛中的压缩空气释放，未凝固的金属从升液管中流回到炉中。控制流入炉膛空气的压力、速度,就可以控制金属流入型腔中的速度和压力，并能让金属在压力下结晶凝固，压力一般不超过 1 ㎏/㎝2。这种工艺特点是铸件在压力下结晶，组织致密，机械性能好；低压另一个特点就是用一个升液管将铸型直接和炉膛连通，在压力的作用下，直接浇注铸型，不用冒口，浇口也很小。所以金属的利用率高。 2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 汽车铝合金车轮的结构特征：汽车铝合金车轮有大有小，有正偏距，有负偏距，有二片式，有三片式，都是圆形铸件，轮缘是均匀壁厚，面积比较大，轮辐比较厚，轮辐和轮缘交接处热节都比较大。而铝轮毂的浇注系统只有一个小浇口，没有冒口。轮辐多半作为横浇道，但是轮辐的位置是由轮毂的结构所决定的，不是由铸造工艺的设计者来决定的。因此偏距小，或负偏距车轮，会让铸造工艺设计者很头痛。然而轮毂的正面为装饰面，一般要求较高，要求精加工、车亮面、抛光、电镀，而低压铸造正好可以把轮毂的正面放在下模，放在浇口的旁边，在压力下结晶，得到致密的组织。使得低压铸造轮毂正面加工以后，表面质量，表面光洁度都比较好。 3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 工艺设计之前，轮毂设计之初，需考虑与轮毂相关的几个基本内容。首先要正确的计算结构强度，这是影响到它生产出来以后安全使用的问题，另一个重要问题是否方便于铸造工艺，是否有利于机加，抛光和电镀，是否有利于减少废品降低成本，提高铸件整体质量，设计一款美观的车轮是不能不考虑它的铸造、加工工艺性的。 4 汽车铝轮低压铸造模具设计 模具设计之前工艺方案是重大的原则问题，方案错了，整个模具设计将全功尽废，如果设计不当，不从铸造工艺角度上去考虑，会极大地影响铸造厂去生产出完美的致密的铸件来。所以在确定模具的设计方案之前，要请专家和现场工作者进行评审。根据产品结构的特点（要注意完全符合顺序凝固条件的产品结构是很少的）评审出一个能创造顺序凝固条件的模具设计方案。模具设计者要深黯与之相关的铸造设备和铸造工艺，设计者要多到现场去请现场的工作者指导。动手设计时要对以下方面进行考虑： a在轮毂的零件图上画出轮毂各部份的加工余量； b在上下模和型芯各个部位，需要考虑适当的拔模斜度； c为了考虑铸件的顺序凝固，对铸件壁厚要通过“补贴”调整圆角，减小热节等措施来尽量符合“壁厚梯度”原则，还要在铸件补缩的距离上给予适当的壁厚考虑，在必要的地方要考虑风冷或水冷，总之整个模具从轮缘到浇口要创造一个顺序凝固的温度场。 d铸型的排气，特别在大平面或死角部分； e在铸件的凸台部份考虑是否用铜块，增加冷却速度；
热处理变形的原因 在实际生产中，热处理变形给后续工序，特别是机械加工增加了很多困难，影响了生产效率，因变形过大而导致报废，增加了成本。变形是热处理比较难以解决的问题，要完全不变形是不可能的，一般是把变形量控制在一定范围内。 一、热处理变形产生的原因 钢在热处理的加热、冷却过程中可能会产生变形，甚至开裂，其原因是由于淬火应力的存在。淬火应力分为热应力和组织应力两种。由于热应力和组织应力作用，使热处理后零件产生不同残留应力，可能引起变形。当应力大于材料的屈服强度时变形就会产生，因此，淬火变形还与钢的屈服强度有关，材料塑性变形抗力越大，其变形程度越小。 1.热应力 在加热和冷却时由于零件表里有温差存在造成热胀冷缩的不一致而产生热应力。零件由高温冷却时表面散热快，温度低于心部，因此表面比心部有更大的体积收缩倾向，但受心部阻碍而使表面受拉应力，而心部则受压应力。表里温差增大应力也增大。 2.组织应力 组织应力是因为奥氏体与其转变产物的比容不同，零件的表面和心部或零件各部分之间的组织转变时间不同而产生的。由于奥氏体比容最小，淬火冷却时必然发生体积增加。淬火时表面先开始马氏体转变，体积增大，心部仍为奥氏体体积不变。由于心部阻碍表面体积增大，表面产生压应力，心部产生拉应力。 二、减少和控制热处理变形的方法 1.合理选材和提高硬度要求 对于形状复杂，截面尺寸相差较大而又要求变形较小的零件，应选择淬透性较好的材料，以便使用较缓和的淬火冷却介质淬火。对于薄板状精密零件，应选用双向轧制板材，使零件纤维方向对称。对零件的硬度要求，在满足使用要求前提下，尽量选择下限硬度。 2.正确设计零件 零件外形应尽量简单、均匀、结构对称，以免因冷却不均匀，使变形开裂倾向增大。尽量避免截面尺寸突然变化，减少沟槽和薄边，不要有尖锐棱角。避免较深的不通孔。长形零件避免截面呈横梯形。 3.合理安排生产路线，协调冷热加工与热处理的关系
1铝的基本特性与应用范围 铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。 铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7 g / cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能等也比较好。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用，下表列出了铝的基本特性及主要应用领域。 铝的基本特性及主要应用领域
3 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg 系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3. 2中国变形铝合金的牌号表示法 根据GB/T16474 —1996“变形铝及铝合金牌号表示方法”，凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）命名的合金相同的所有合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，
齿轮及齿圈渗碳淬火变形原因及其控制的措施 1 引言 齿轮渗碳淬火的变形直接关系到齿轮质量指标。对于渗碳淬火的齿轮，特别是大型齿轮，其变形量很大，且难以控制。较大的变形不仅会使磨齿加工的磨量增加，成本提高，而且影响齿轮制造精度，降低承载能力，最终寿命也会大大下降。齿轮渗碳淬火热处理变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。影响齿轮渗碳淬火变形的因素很多，包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等诸方面。掌握变形规律，减少齿轮渗碳淬火变形，能够提高齿轮的承载能力和使用寿命，对缩短制造周期，降低生产成本也都具有重要意义。 2 齿轮渗碳淬火变形规律 对齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。一般说来，变形趋势如下： 2.1 齿轮变形规律：齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势，且上下不均匀呈锥形；径长比越大，外径胀大量越大。碳浓度失控偏高时，齿轮外径呈收缩趋势。 2.2 齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大。 2.3 齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。 3 渗碳淬火变形原因 3.1 渗碳件变形的实质 渗碳的低碳钢，原始相结构是由铁素体和少量珠光体组成，铁素体量约占整个体积的80%。当加热至AC1以上温度时，珠光体转变为奥氏体，900℃铁素体全部转变为奥氏体。910—930℃渗碳时，零件表面奥氏体区碳浓度增加至0.75—1.2%，这部分碳浓度高的奥氏体冷至Ar1以下才开始向珠光体、索氏体转变，而心部区的低碳奥氏体在900℃即开始分解为铁素体，冷至550℃左右全部转变完成。心部奥氏体向铁素体转变是比容增大的过程，表层奥氏体冷却时是热收缩量增加的变化过程。在整个冷却过程中，心部铁素体生成时总是受着表层高碳奥氏体区的压应力。此外，齿轮由于模数大、渗层深，渗碳时间较长，由于自重影响，也会增加变形。 3.2 齿轮渗碳淬火变形的原因 工件淬火时，淬火应力越大，相变越不均匀，比容差越大，则淬火变形越严重。淬火变形还与钢的屈服强度有关，塑性变形抗力越大，其变形程度就越小。 3.3齿圈变形原因 3.3.1齿圈厚薄的影响，淬火冷却时各部位冷却速度的差别而导致组织转变的不同； 3.3.2因装夹等不当及零件自重导致变形； 3.3.3淬火时产生的应力不平衡是变形的主原因。
大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制 2 大型齿轮渗碳淬火变形规律 对大型齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。一般说来，变形趋势如下： 2.1 大型齿轮变形规律：大型齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势，且上下不均匀呈锥形；径长比（齿轮外径/齿宽）越大，外径胀大量越大。碳浓度失控偏高时，齿轮外径呈收缩趋势。 2.2 大型齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大 2.3 齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。 3 渗碳淬火齿轮变形原因 3.1 渗碳件变形的实质 渗碳的低碳钢，原始相结构是由铁素体和少量珠光体组成，铁素体量约占整个体积的80%。当加热至AC1以上温度时，珠光体转变为奥氏体，900℃铁素体全部转变为奥氏体。920—940℃渗碳时，零件表面奥氏体区碳浓度增加至0.6—1.2%，这部分碳浓度高的奥氏体冷至600—650℃才开始向珠光体、索氏体转变，而心部区的低碳奥氏体在900℃即开始分解为铁素体，冷至550℃左右全部转变完成。心部奥氏体向铁素体转变是比容增大的过程，表层奥氏体冷却时是热收缩量增加的变化过程。在整个冷却过程中，心部铁素体生成时总是受着表层高碳奥氏体区的压应力。此外，大型齿轮由于模数大、渗层深，渗碳时间较长，由于自重影响，也会增加变形。 3.2 大型齿轮渗碳淬火变形的原因 工件淬火时，淬火应力越大，相变越不均匀，比容差越大，则淬火变形越严重。淬火变形还与钢的屈服强度有关，塑性变形抗力越大，其变形程度就越小。 从齿轮和齿轮轴渗碳淬火冷却各部位冷却速度、组织及硬度状态比较分析，可以发现上中下各部位冷却速度的差别，以及表面、过渡区、心部冷却速度差别，和其组织转变的不同时性是造成齿轮变形的主要原因。减小大型齿轮渗碳淬火变形也要通过提高各环节的均匀性来实现。