有色金属热处理第二章--铝及铝合金

☼ 4-3-1《铝及铝合金》练习题☼班级姓名学号一、填空题：1、在工业生产中应用的材料，除以外的金属材料，统称为。

2、目前有色金属的和虽不及钢铁材料多，但由于它们具有某些独特和，而使其成为现代工业生产中不可缺少的材料。

3、纯铝是一种色的金属。

其特性是：、较小，、性良好。

导电性仅次于和，抗腐蚀性能好。

好。

4、纯铝按纯度的高低可分为和。

5、高纯度铝又称为，其纯度可达，主要用于和某些。

6、工业纯铝的纯度不及，其常见杂质为和。

这类铝主要用于制成等型材以及配制的原料。

7、由于纯铝的很低，不宜用来制作，在铝中加入适量的等合金元素，可以得到较高的铝合金，且仍具有、、的特点。

8、铝合金按其成分和工艺特点可分为和。

9、形变铝合金按其主要性能和用途分为、、和。

10、防锈铝是或系合金，它的强度高于，并有良好的，较好，主要用于制造耐蚀性高的、及的构件，如、及等。

11、硬铝是系合金，它经过适当后，、显著提高，但不如纯铝，常用于制造及零件。

12、超硬铝是系合金，它通过适当后，、较高，是铝合金中强度。

主要用于制造飞机上的结构件，如。

13、锻铝是系合金，其力学性能与相近，但具有较好的性能，主要用于制作航空仪表工业中、的锻件。

14、铸造铝合金具有较好的，根据化学成分铸造铝合金可分为系、系、系和系铸造铝合金。

其中铸造铝合金应用最为广泛。

15、铸造铝合金具有优良的，好，用于制造、、的零件，如、、等。

二、判断题：（）1、LF11是适用于制造高强度结构件的铝合金。

（）2、硬铝是形变铝合金中强度最低的。

（）3、防锈铝强度较低，不能用于受力较大的结构件。

（）4、生产仪表外壳，发动机缸体常用锻铝锻造生产。

（）5、生产受力大的铝合金构件要选用超硬铝。

（）6、防锈铝是Al—Mn或Al—Mg合金。

（）7、生产形状复杂的锻件要用锻铝。

（）8、铝的强度、硬度较低，工业上常通过合金化来提高其强度，用作结构材料。

（）9、硬铝主要用于制作航空仪表中形状复杂、要求强度高的锻件。

铝及铝合金的热处理退火及淬火时效是铝合金的基本热处理形式。

退火是一种软化处理。

其目的是使合金在成分及组织上趋于均匀和稳定,消除加工硬化,恢复合金的塑性。

淬火时效则属强化热处理,目的是提高合金的强度,主要应用于可热处理强化的铝合金。

第一节 退火根据生产需求的不同,铝合金退火分铸锭均匀化退火、坯料退火、中间退火及成品退火几种形式。

一、铸锭均匀化退火铸锭在快速冷凝及非平衡结晶条件,必然存在成分及组织上的不均匀,同时也存在很大的内应力。

为了改变这种状况,提高铸锭的热加工工艺性,一般需进行均匀化退火。

为促使原子扩散,均匀化退火应选择较高的退火温度,但不得超过合金中低熔点共晶熔点,一般均匀化退火温度低于该熔点5~40℃,退火时间多在12~24h之间。

二、坯料退火坯料退火是指压力加工过程中第一次冷变形前的退火。

目的是为了使坯料得到平衡组织和具有最大的塑性变形能力。

例如,铝合金热轧板坯的轧制终了温度为280~330℃,在室温快速冷却后,加工硬化现象不能完全消除。

特别是热处理强化的铝合金,在快冷后,再结晶过程未能结束,过饱和固溶体也未及彻底分解,仍保留一部分加工硬化和淬火效应。

不经退火直接进行冷轧是有困难的,因此需进行坯料退火。

对于非热处理强化的铝合金,如LF3,退火温度为370~470℃,保温1.5~2.5H后空冷,用于冷拉伸管加工的坯料、退火温度应适当高一些,可选上限温度。

对于可热处理强化的铝合金,如LY11及LY12,坯料退火温度为390~450℃,保温1~3H,随后在炉中以不大于30℃/h的速度冷却到270℃以下再出炉空冷。

三、中间退火中间退火是指冷变形工序之间的退火,其目的是为了消除加工硬化,以利于继续冷加工变形。

一般来说,经过坯料退火后的材料,在承受45~85%的冷变形后,如不进行中间退火而继续冷加工将会发生困难。

中间退火的工艺制度基本上与坯料退火相同。

根据对冷变形程度的要求,中间退火可分为完全退火(总变形量ε≈60~70%),简单退火(ε≤50%)和轻微退火(ε≈30~40%)三种。

xx职业技术学院毕业设计（论文）题目铝及铝合金焊接工艺适应性研究系别材料工程系学生姓名xxxx学号**********专业名称焊接技术及自动化指导教师xx2012年12月4日摘要铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。

随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展, 对铝合金焊接结构件的需求日益增多, 使铝合金的焊接性研究也随之深入。

掌握铝合金的焊接性特点、焊接操作技术、接头质量和性能、缺陷的形成及防止措施等, 对正确制定铝合金的焊接工艺, 获得良好的接头性能和扩大铝合金的应用范围具有十分重要的意义。

铝的重量轻和耐腐蚀是其性能的两大突出特点, 纯铝的密度约为2.7 g/cm3, 仅为铁、铜密度的1/3；铝及铝合金的表面易生成一层致密、牢固的Al2O3保护膜，这层保护膜只有在卤素离子或碱离子的激烈作用下才会遭到破坏，因此具有很好的耐大气（包括工业性大气和海洋大气）腐蚀和水腐蚀的能力，能抵抗多数酸和有机物的腐蚀。

采用缓蚀剂，可耐弱碱液腐蚀；采用保护措施，可以提高铝合金的耐蚀性能。

在各种牌号的变形铝及铝合金中，铝锰和铝镁合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但强度比纯铝高，并具有优秀的抗蚀性和焊接性能。

铝及铝合金焊接特性氩弧焊绪论有色金属non-ferrous metal，狭义的有色金属又称为非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。

广义的有色金属还包括有色合金。

有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。

随着科学技术的发展，有色金属的应用日趋广泛。

虽然有色金属只占金属总量的5%左右，但有色金属在工程应用中的重要作用确实钢铁或其他材料无法代替的。

有色金属具有特殊的性能，比常规钢铁材料的焊接更复杂，这给焊接工作带来很大的困难。

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。

铝及铝合金塑性变形加工的感应加热（下）李韵豪【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】6页(P25-30)【作者】李韵豪【作者单位】【正文语种】中文从本期开始，《金属加工》杂志锻造栏目，将不定期地刊登作者李韵豪纂写的有关有色金属及其合金塑性变形感应加热的系列论文。

因篇幅较长，本期刊登关于铝及铝合金塑性变形加工的感应加热下篇。

这篇文章是作者根据在与一汽锻造（吉林）有限公司和东风锻造有限公司的专家及工程技术人员进行学术交流后编写而成的。

【编者按】常用的有色金属如铝、铜、钛、锆、钽、铌、镁等及其合金因具有一系列非常优异的特性，其塑性变形制品在航空航天、国防、汽车、机车及民用等诸多领域得到越来越广泛的应用。

这些有色金属及其合金塑性变形前的加热，也正由传统火焰炉加热向高效节能的感应加热过渡，更多的锻造厂家已意识到，感应加热是有色金属及其合金诸多加热方式中最先进、最理想的加热方式。

可锻性用材料的变形抗力和金属的塑性来综合衡量。

材料的变形抗力取决于变形量、变形速度、变形温度及合金材质，且与坯料的锻造程度有关，塑性越高，变形抗力越小，可锻性好，反之则差。

铝合金的流动应力随化学成分不同而明显不同。

各种合金的流动应力最高的约为最低的两倍。

这种情况，在其他金属合金中非常罕见，各种合金中，合金化元素的种类，含量不同，强化相的性质、数量及分布特点都大不相同，从而影响合金的塑性及变形抗力。

我们知道，高强度、高合金化的硬铝合金和超硬铝合金，如5×××系、7×××系可锻性最差。

低合金和纯铝的可锻性最好，如6×××系铝合金最易锻造，而1×××系纯铝和不可热处理强化合金如3×××系、5×××系部分铝合金，它们的可锻性都很好。

1.铝及铝合金热处理工艺1.1 铝及铝合金热处理的作用将铝及铝合金材料加热到一定的温度并保温一定时间以获得预期的产品组织和性能。

1.2 铝及铝合金热处理的主要方法及其基本作用原理 1.2.1 铝及铝合金热处理的分类（见图1）均匀化退火中间退火成品退火回归图1铝及铝合金热处理分类1.2.2 铝及铝合金热处理基本作用原理（1）退火：产品加热到一定温度并保温到一定时间后以一定的冷却速度冷却到室温。

通过原子扩散、迁移，使之组织更加均匀、稳定、，内应力消除，可大大提高材料的塑性，但强度会降低。

① 铸锭均匀化退火：在高温下长期保温，然后以一定速度（高、中、低、慢）冷却，使铸锭化学成分、组织与性能均匀化，可提高材料塑性20%左右，降低挤压力20%左右，提高挤压速度15%左右，同时使材料表面处理质量提高。

② 中间退火：又称局部退火或工序间退火，是为了提高材料的塑性，消除材料内部加工应力，在较低的温度下保温较短的时间，以利于续继加工或获得某种性能的组合。

退火 铝及铝合金热处理固溶淬火时效 人工时效 多级时效欠时效离线淬火卧式淬火立式淬火自然时效过时效③完全退火：又称成品退火，是在较高温度下，保温一定时间，以获得完全再结晶状态下的软化组织，具有最好的塑性和较低的强度。

（2）固溶淬火处理：将可热处理强化的铝合金材料加热到较高的温度并保持一定的时间，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中，形成过饱和固溶体，然后以快冷的方法将这种过饱和固溶体保持到室温，它是一种不稳定的状态，因处于高能位状态，溶质原子随时有析出的可能。

但此时材料塑性较高，可进行冷加工或矫直工序。

①在线淬火:对于一些淬火敏感性不高的合金材料，可利用挤压时高温进行固溶，然后用空冷（T5）或用水雾冷却（T6）进行淬火以获得一定的组织和性能。

②离线淬火:对于一些淬火敏感性高的合金材料必须在专门的热处理炉中重新加热到较高的温度并保温一定时间，然后以不大于15秒的转移时间淬入水中或油中，以获得一定的组织和性能，根据设备不同可分为盐浴淬火、空气淬火、立式淬火、卧式淬火。

铝及铝合金练习题班级姓名学号一，填空题1，在工业生产中应用的材料，除以外的金属材料，统称为。

2，目前有色金属的和虽不及钢铁材料多，但由于它们具有某些独特和，而使其成为现代工业生产中不可缺少的材料。

3，纯铝是一种色的金属。

其特性是：、较小，、性良好。

导电性仅次于和，抗腐蚀性能好。

好。

4，纯铝分为和。

5，高纯度铝又称为，其纯度可达，主要用于和某些。

6，工业纯铝的纯度不及，其常见杂质为和。

这类铝主要用于制成等型材以及配制的原料。

7，由于纯铝的很低，不宜用来制作，在铝中加入适量的等合金元素，可以得到较高的铝合金，且仍具有、、的特点。

8，铝合金按其成分和工艺特点可分为和。

9，形变铝合金按其主要性能和用途分为、、和。

10，防锈铝是或系合金，它的强度高于，并有良好的，较好，主要用于制造耐蚀性高的、及的构件，如、及等。

11，硬铝是系合金，它经过适当后，、显著提高，但不如纯铝，常用于制造及零件。

12，超硬铝是系合金，它通过适当后，、较高，是铝合金中强度。

主要用于制造飞机上的结构件，如。

13，锻铝是系合金，其力学性能与相近，但具有较好的性能，主要用于制作航空仪表工业中、的锻件。

14，铸造铝合金具有较好的＿＿＿＿，根据化学成分铸造铝合金可分为＿＿＿系、＿＿＿系、＿＿＿系和＿＿＿系铸造铝合金。

其中铸造铝合金应用最为广泛。

15，铸造铝合金具有优良的，好，用于制造、、的零件，如、、等。

二，判断题（）1，LF11是适用于制造高强度结构件的铝合金。

（）2，硬铝是形变铝合金中强度最低的（）3，防锈铝强度较低不能用于受力较大的结构件。

（）4，生产仪表外壳，发动机缸体常用锻铝锻造生产。

（）5，生产受力大的铝合金构件要选用超硬铝。

（）6，防锈铝是Al—Mn或Al—Mg合金。

（）7，生产形状复杂的锻件要用锻铝。

（）8、铝的强度、硬度较低，工业上常通过合金化来提高其强度，用作结构材料。

（）9、硬铝主要用于制作航空仪表中形状复杂、要求强度高的锻件。

铝合金的热处理铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。

前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。

因为金属型铸件、低压铸造件铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。

前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。

因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的保温也短很多。

铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形面或内通道等复杂结构外形，为保证热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。

一、热处理的目的铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加工和焊接等加工性能。

因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求，除Al-Si系的ZL102，Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能，具体有以下几个方面： 1）消除由于铸件结构（如璧厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力； 2）提高合金的机械强度和硬度，改善金相组织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能； 3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变化； 4）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。

二、热处理方法 1、退火处理退火处理的作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力，稳定加工件的外形和尺寸，并使Al-Si系合金的部分Si结晶球状化，改善合金的塑性。

其工艺是：将铝合金铸件加热到280-300℃，保温2-3h，随炉冷却到室温，使固溶体慢慢发生分解，析出的第二质点聚集，从而消除铸件的内应力，达到稳定尺寸、提高塑性、减少变形、翘曲的目的。

变形铝及铝合金热处理规范ICS YS中华人民共和国有色金属行业标准YS/T ××××—×××× 变形铝及铝合金热处理规范 Wrought aluminium and aluminium alloys heat treatment (送审稿)××××—××—××发××××—××—××实全国有色标准化技术委员会发布YS/T ××××—×××× 目次前言 ..................................................................... .......... II1 范围 ..................................................................... ......... 12 规范性引用文件 ....................................................................13 定义 ................................................................. ............. 13.1 热处理.................................................................. ......... 13.2 热处理批次.................................................................. ..... 13.3 工作区.................................................................. ......... 13.4 固溶热处理造成的砂眼和气孔 ....................................................... 14 要求 ................................................................. ............. 24.1 建立工艺操作规程和工艺操作规程重新审定 ........................................... 24.2 定期工艺制度检查................................................................. 24.3 定期产品监测.................................................................. ... 24.4 热处理设备.................................................................. ..... 24.5 固溶热处理参数及工艺规程......................................................... 44.6 淬火参数和工艺规程............................................................... 84.7 装架和间距.................................................................. ..... 94.8 建议时效热处理.................................................................. 104.9 推荐的退火工艺.................................................................. 185 质量保证措施 ................................................................. .... 185.1 检查责任.................................................................. ...... 185.2 热处理设备的温度检??........................................................... 195.3 喷水淬火设备.................................................................. .. 195.4 产品定期监测.................................................................. .. 215.5 测试方法.................................................................. ...... 235.6 试验结果的判定.................................................................. 245.7 锻件的热处理批号................................................................ 25附录 A (资料性附录) 铝合金热处理常用知识 ......................................... 26A.1 盐浴槽的优点 ................................................................. .. 26A.2 气室炉的优点 ................................................................. .. 26A.3 固溶热处理 ................................................................. .... 26A.4 用于提高抗腐蚀能力的淬火 ....................................................... 27A.5 合金和状态代号 ................................................................. 27A.6 包铝板 ................................................................. ........ 27A.7 退火处理 ................................................................. ...... 27A.8 时效 ................................................................. .......... 27A.9 残余拉应力对腐蚀性能的影响 ..................................................... 28A.10 电导率、硬度和状态的关系 ......................................................28 IYS/T ××××—×××× 前言本标准首次制定。

变形铝合金根据性能不同分：防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。

按国家标准（GB3190－1982）规定：防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝代号分别用LF、LY、LC、LD等字母及一组顺序号表示，如LF5、LY1、LC4、LD5。

铸造铝合金按加入的主要合金元素的不同，又分为Al－Si系、Al－Cu系、Al－Mg系和Al －Zn系合金，其代号用ZL＋3个数字表示，其中第一位数字表示合金的类别（1为Al－Si系，2为Al－Cu系，3为Al－Mg系，4为Al－Zn 系），后两位为合金的序号。

（GB/T16474一1996)规定：我国变形铝及铝合金采用国际四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种命名方法。

按化学成分已在国际牌号注册组织注册命名的铝及铝合金，直接采用四位数字体系牌号；国际牌号注册组织未命名的，则按四位字符体系牌号命名。

两种牌号命名方法的区别仅在第二位，字符体系牌号第二位为英文大写字母。

目前，我国的铝合金生产厂家和企业已普遍采用此标准。

4.铝合金的强化说明：工程结构上应用纯铝不多，这是由于其硬铝和强度不高的缘故，生产中主要应用是铝合金。

引导学生记忆四、课堂小结五、板书设计六、作业布置在铝合金的相图中，将B溶质含量在D～F 之间的变形铝合金加热到α相区，经保温后迅速水冷（这种淬火称固溶处理），在室温下得到过饱和的α固溶体。

这种组织是不稳定的，在室温下放置或低温加热时，有分解出强化相过渡到稳定状态的倾向，而使强度和硬度明显提高，这种现象称为时效。

在室温下进行的时效称为自然时效。

在加热条件下进行的时效称为人工时效。

1.铝及其铝合金2.铝合金的强化合金具体见PPT 和导学案教学反思：规律总结：铝及铝合金的性能主要取决于主加元素的质量分数有色金属能否用热处理强化主要取决于固溶体的溶解度是否随温度而发生变化课后练习：一、填空题1.铝及铝合金的性能特点是_______________小，_________________低，_______________、_____________________好，磁化率____________，____________和加工性能___________。

第一章铝及铝合金的基础知识第一节铝及铝合金的性质在有色金属中，铝是应用最广泛的一类金属。

其产量仅次于钢铁。

铝的发现，至目前还只有二百多年的历史。

但由于它具有资源丰富，生产成本低，用途广泛等特点，因此铝工业在近百年的时间内得到了迅猛的发展，随着科学技术的发展及人民生产水平的提高，铝箔应用也越来越广泛。

它已经渗透到了人们的日常生活中。

铝及铝合金的性质，概括起来，主要有以下几个方面：１比重小。

含铝量为99.5%的工业纯铝的比重为2.7克/立方厘米,只有铁和铜的三分之一左右。

２导电性好。

铝箔电阻系数（２０℃）为2.67微欧毫米/米，相当于铜导电能力的６０－６５％。

但相同体积铝的重量只有铜的三分之一，因此按体积计算，铝的导电能力优于铜。

３良好的导热性。

铝箔导热系数（０－１００℃）为0.54卡/厘米·秒·度,比铁的导热率约大三倍。

工业上许多热变换器散热材料，如目前很大的空调器散热片，都是铝及铝合金制成。

４强度高。

铝中加入少量的锰、镁、铜、铁等，具有良好的机械性能。

５良好的塑性。

适合于各种加工，可压成薄板可箔，拉成细丝，磨成细粉和挤压成复杂开头的型材。

６良好的抗腐蚀．性能。

纯铝在空气中，其表面会迅速跟氧结合，生成一层致密的氧化铝薄膜（ＡＬ２Ｏ３），此层致密的薄膜可以防止里面的铝继续氧化，对铝的内部起到保护作用。

７反射能力很强。

铝箔反射率在８５％以上。

８铝具有银白色光泽、无毒、保鲜性好、防腐、防温、防干燥、不透气、不透光，因此，铝箔被广泛地用作各种食品、药用、香烟的包装上。

９焊接性能较差。

第二节铝及铝合金的牌号及状态铝及铝合金的牌号及状态以往都是采用国内统一的表示方法，即汉语拼音加顺序号，自９６年起，这种表示方法已经停止使用，目前采用的是国际四位数字体系的表示方法。

１合金牌号合金牌号采用的是四位数字体系表示方法，其中：第一位代表合金的系列，如第一位数字为１，则代表为纯铝系列，第一位数字为２－８，则代表不同系列的铝合金。

铝合金h18热处理铝合金H18是常见的高强度铝合金之一，它具有良好的耐腐蚀性、可塑性和良好的加工性能，被广泛应用于航空、航天、汽车、电子等领域。

为了进一步提高铝合金H18的力学性能，通常需要进行热处理。

下面本文将对铝合金H18的热处理进行详细介绍。

一、热处理的原理及分类热处理是将金属材料加热到一定温度，保温一段时间后，再进行冷却处理的一种方法，能够对金属材料的微观组织和力学性能产生显著的影响。

热处理的分类有很多种方式，根据热处理温度可以分为退火、正火、淬火等；根据热处理时间可以分为短时热处理和长时热处理等；根据冷却方式可以分为自然冷却和强制冷却等。

铝合金H18的热处理一般采用退火和时效两种方式。

退火是将铝合金H18加热到高温区域进行保温后自然冷却，主要目的是改善材料的可加工性能和形变性能，并调整其晶粒尺寸；而时效则是将加热保温的铝材料冷却到室温后，在适当的温度下长时间保温，来达到对材料的调质和强化作用。

二、铝合金H18热处理过程的具体步骤1. 预处理：准备待热处理的铝合金H18，包括取样、切割等，同时应注意其表面的清洁和光洁度，以保证热处理效果。

2. 退火处理：将铝合金H18加热到500-600℃的退火温度区间，在此保温2-3小时，然后自然冷却。

退火过程中，铝合金H18的晶粒将不断长大，形成少量的粗大晶粒，具有粗大晶粒的铝合金H18材料具有良好的塑性和韧性。

3. 冷却：热处理后的铝合金H18材料需要经过自然冷却，以达到保持材料状态的目的。

4. 时效处理：将冷却后的材料再次加热到170-180℃，在此保温8-24小时，然后快速冷却。

时效处理后，铝合金H18材料的力学性能得到显著改善，具有更高的强度和硬度。

三、铝合金H18热处理后的性能表现经过退火处理的铝合金H18材料，具有很好的可加工性能和形变性能，适用于需要复杂形状和精密尺寸的产品制造。

经过时效处理的铝合金H18材料，具有更高的强度和硬度，适用于高强度和高耐磨的产品制造，例如航空航天、汽车、电子等领域。