铝及铝合金热处理工艺与产品状态表示法
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铝合金T状态含义如下:T1-----铝材从高温热加工冷却下来,经自然时效所处的充分稳定的状态。
适用于热挤压的不进行冷加工的材料,或矫直等冷加工对其标定力学性能无影响的产品。
T2-----铝材从高温热加工冷却后冷加工,然后再进行自然时效的状态。
如为了提高强度,对热挤压产品进行冷加工,在通过自然时效可达到充分稳定的状态,也适用于矫直加工会影响其标定力学性能的产品。
T3-----固溶处理后进行冷加工,然后通过自然时效所达到的一种状态。
适用于固溶处理后通过冷加工能提高其自然时效状态的强度性能的产品,或矫直能影响其标定力学性能的产品;T31-----固溶热处理,冷加工月1%变形量,然后自然时效;T351-----固溶热处理,通过可控的拉伸量消除应力(薄板的永久变形量0.5%~3.0%,厚板的1.5%~3%,棒材的冷精轧量即冷精整变形量1%~3%,手锻件或环锻件及轧制环的永久变形量1%~5%),然后自然时效。
拉伸后不再进行矫直;T3510-----固溶热处理,通过可控的拉伸量对挤压材消除应力(挤压管、棒、型材的永久变形量1%~3%T352-----T36-----T37-----T39-----进行。
T4-----T41-----T42-----T451-----~3%,棒材形量T452-----T5-----T51-----T56-----T6-----固溶热处理,然后人工时效。
T61-----固溶热处理,然后欠人工时效,以提高成形性能;T6151-----固溶热处理,一定量的拉伸以消除应力(薄板的永久变形量0.5%~3.0%,厚板的1.5%~3%),然后欠人工时效,以提高成形性能,拉伸后不得作进一步的矫直;T62-----固溶热处理与人工时效,适宜于自退火状态或F状态固溶处理的实验材料,或用户将任何状态的材料进行热处理;T64-----固溶热处理,然后欠人工时效,以改善成形性能。
这种状态材料的性能介于T6状态与T61状态材料的性能之间;T651----固溶热处理,拉伸一定量以消除应力(薄板的永久变形量0.5%~3.0%,厚板的1.5%~3%,棒材轧制永久变形量或冷精整相等的变形量,自由锻件、环锻件和轧制环的1%~5%),然后人工时效,拉伸后不再对材料拉拔管的永久变形量0.5%~3%),然后人工时效,拉伸后不再对材料作进一步的矫直;T6511-----同T6510状态,但拉伸后作了镜面矫直,以满足标准规定的尺寸偏差精度;T652-----固溶热处理,通过施压产生1%~5%永久变形以消除应力,然后人工时效;T654-----固溶热处理,在精整模内冷整形以消除应力,然后人工时效,适用于模锻件;T66-----固溶热处理,然后人工时效,通过对工艺过程进行特殊控制以使此状态材料的力学性能比T6状态的高一些(适用于6xxx系合金),其量由供需双方商定。
铝合金热处理工艺铝合金热处理原理铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范,控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定的速度冷却,改变其合金的组织.其主要目的是提高合金的力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工性能,获得尺寸的稳定性。
铝合金热处理特点众所周知,对于含碳量较高的钢,经淬火后立即获得很高的硬度,而塑性则很低。
然而对铝合金则不然,铝合金刚淬火后,强度与硬度并不会立即升高,至于塑性非但没有下降,反而有所上升。
但这种淬火后的合金,放置一段时间(如4~6昼夜后),强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。
淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象,称为时效。
时效可以在常温下发生,称自然时效,也可以在高于室温的某一温度范围(如100~200℃)内发生,称人工时效。
铝合金时效强化原理铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程,它不仅决定于合金的组成、时效工艺,还取决于合金在生产过程中萎缩造成的缺陷,特别是空位、位错的数量和分布等。
目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。
铝合金在淬火加热时,合金中形成了空位,在淬火时,由于冷却快,这些空位来不及移出,便被“固定”在晶体内。
这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。
由于过饱和固溶体处于不稳定状态,必然向平衡状态转变,空位的存在,加速了溶质原子的扩散速度,因而加速了溶质原子的偏聚。
硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。
淬火温度越高,空位浓度越大,硬化区的数量也就越多,硬化区的尺寸减小。
淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多,有利于增加硬化区的数量,减小硬化区的尺寸。
沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。
在时效热处理过程中,该合金组织有以下几个变化过程:形成溶质原子偏聚区-G·P(Ⅰ)区。
在新淬火状态的过饱和固溶体中,铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。
铝合金的各种状态说明
铝合金状态通常以数字和字母的组合来表示,其中数字表示不同的处理状态,字母表示具体的处理方法。
以下是一些常见的铝合金状态对照表:
F状态(As Fabricated):
F状态表示铝合金经过成型工艺(锻造、轧制等)后的未进行热处理的初始状态。
O状态(Annealed):
O状态表示经过退火处理,提高了铝合金的可塑性,但没有经过其他热处理。
H状态(Strain Hardened):
H状态表示经过冷加工或拉伸硬化处理。
数字后面的数字表示硬化的程度,例如H14、H32等。
T状态(Thermally Treated):
T状态表示经过热处理。
数字后面的数字表示具体的热处理过程,例如T6、T651等。
T6:人工时效,人工时效对合金进行固溶处理(加热至高温)后,通过人工冷却来硬化合金。
T651:人工时效后的拉伸应力释放处理,是T6状态的变体,通过在拉伸过程中释放应力,提高了铝合金的稳定性。
T4:自然时效,合金在自然条件下经过一段时间的时效硬化。
T73:T6状态后进行稳定时效处理,以提高合金的抗应力腐蚀裂纹性能。
T81:T8状态的一种变体,通过稳定时效处理提高了抗应力腐蚀裂纹性能。
铝合金T状态含义如下:T1-----铝材从高温热加工冷却下来,经自然时效所处的充分稳定的状态。
适用于热挤压的不进行冷加工的材料,或矫直等冷加工对其标定力学性能无影响的产品。
T2-----铝材从高温热加工冷却后冷加工,然后再进行自然时效的状态。
如为了提高强度,对热挤压产品进行冷加工,在通过自然时效可达到充分稳定的状态,也适用于矫直加工会影响其标定力学性能的产品。
T3-----固溶处理后进行冷加工,然后通过自然时效所达到的一种状态。
适用于固溶处理后通过冷加工能提高其自然时效状态的强度性能的产品,或矫直能影响其标定力学性能的产品;T31-----固溶热处理,冷加工月1%变形量,然后自然时效;T351-----固溶热处理,通过可控的拉伸量消除应力(薄板的永久变形量0.5%~3.0%,厚板的1.5%~3%,棒材的冷精轧量即冷精整变形量1%~3%,手锻件或环锻件及轧制环的永久变形量1%~5%),然后自然时效。
拉伸后不再进行矫直;T3510-----固溶热处理,通过可控的拉伸量对挤压材消除应力(挤压管、棒、型材的永久变形量1%~3%,拉伸管的永久变形量0.5%~3%),然后自然时效。
拉伸后不再进行矫直;T3511-----同T3510状态,但拉伸后作了镜面矫直,以达到标准规定的尺寸偏差精度;T352-----固溶热处理,压缩永久变形量1%~5%以消除应力,然后自然时效;T354-----固溶热处理,在精整模内冷整形以消除应力,然后自然时效,适用于模锻件;T36-----固溶热处理,冷加工约6%变形量,然后自然时效;T37-----固溶热处理,冷加工约7%变形量,然后自然时效;T39-----固溶热处理,适量的冷加工变形以满足既定的力学性能要求,冷加工可在自然时效前进行,也可在其后进行。
T4-----固溶热处理与自然时效。
T41-----在热水中淬火的状态,以防止变形与产生较大的热应力,此状态用于锻件;T42-----固溶热处理与自然时效,适用于自退火状态或F状态固溶热处理的实验材料,也适用于用户将任何状态的材料固溶热处理与自然时效;T451-----固溶热处理,通过一定量的拉伸以消除应力(薄板的永久变形量0.5%~3.0%,厚板的1.5%~3%,棒材轧制永久变形量或冷精整相等的变形量,自由锻件、环锻件和轧制环的1%~5%),然后自然时效。
铝合金热处理状态定义公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]铝合金T状态含义如下:T1-----铝材从高温热加工冷却下来,经自然时效所处的充分稳定的状态。
适用于热挤压的不进行冷加工的材料,或矫直等冷加工对其标定力学性能无影响的产品。
T2-----铝材从高温热加工冷却后冷加工,然后再进行自然时效的状态。
如为了提高强度,对热挤压产品进行冷加工,在通过自然时效可达到充分稳定的状态,也适用于矫直加工会影响其标定力学性能的产品。
T3-----固溶处理后进行冷加工,然后通过自然时效所达到的一种状态。
适用于固溶处理后通过冷加工能提高其自然时效状态的强度性能的产品,或矫直能影响其标定力学性能的产品;T31-----固溶热处理,冷加工月1%变形量,然后自然时效;T351-----固溶热处理,通过可控的拉伸量消除应力(薄板的永久变形量%~%,厚板的%~3%,棒材的冷精轧量即冷精整变形量1%~3%,手锻件或环锻件及轧制环的永久变形量1%~5%),然后自然时效。
拉伸后不再进行矫直; T3510-----固溶热处理,通过可控的拉伸量对挤压材消除应力(挤压管、棒、型材的永久变形量1%~3%,拉伸管的永久变形量%~3%),然后自然时效。
拉伸后不再进行矫直;T3511-----同T3510状态,但拉伸后作了镜面矫直,以达到标准规定的尺寸偏差精度;T352-----固溶热处理,压缩永久变形量1%~5%以消除应力,然后自然时效;T354-----固溶热处理,在精整模内冷整形以消除应力,然后自然时效,适用于模锻件;T36-----固溶热处理,冷加工约6%变形量,然后自然时效;T37-----固溶热处理,冷加工约7%变形量,然后自然时效;T39-----固溶热处理,适量的冷加工变形以满足既定的力学性能要求,冷加工可在自然时效前进行,也可在其后进行。
T4-----固溶热处理与自然时效。
T41-----在热水中淬火的状态,以防止变形与产生较大的热应力,此状态用于锻件;T42-----固溶热处理与自然时效,适用于自退火状态或F状态固溶热处理的实验材料,也适用于用户将任何状态的材料固溶热处理与自然时效;T451-----固溶热处理,通过一定量的拉伸以消除应力(薄板的永久变形量%~%,厚板的%~3%,棒材轧制永久变形量或冷精整相等的变形量,自由锻件、环锻件和轧制环的1%~5%),然后自然时效。
铝型材自然时效——是型材在室温下时效强化,时效时间为1个月以上。
铝合金人工时效——是型材在高于室温的温度下(如185℃)进行时效强化。
常用铝型材热处理状态有T1、T4、T5、T591、T592、T595、T6等。
T4:固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。
适用于固溶热处理后,不再进行冷加工的产品。
T5:由高温成型过程冷却,然后进行人工时效的状态。
适用于由高温成型过程冷却后,不经过冷加工,予以人工时效的产品。
变形铝及铝合金状态、代号
1.在T后面添加0~10的阿拉伯数字,表示细分状态(称作TX状态)如下表所示。
T后面的数字表示对产品的热处理程序。
T状态及TXXX状态(消除应力状态外)在TX状态代号后面再添加一位阿拉伯数字(称作TXX状态),或添加两位阿拉伯数字(称作TXXX状态),表示经过了明显改变产品特性(如力学性能、抗腐蚀性能等)的特定工艺处理的状态,如下表所示。
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铝合金基本状态代号:F 自由加工状态适用于在成型过程中,对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品,该状态产品的力学性能不作规定(不常见)O 退火状态适用于经完全退火获得最低强度的加工产品(偶尔会出现)H 加工硬化状态适用于通过加工硬化提高强度的产品,产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理(一般为非热处理强化型材料)W 固熔热处理状态一种不稳定状态,仅适用于经固溶热处理后,室温下自然时效的合金,该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段(不常见)T 热处理状态(不同于F、O、H状态) 适用于热处理后,经过(或不经过)加工硬化达到稳定的产品。
T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字(一般为热处理强化型材料)我们常见的非热处理强化型铝合金后面的状态代号一般是字母H加两位数字。
如1100 H14。
下面简单介绍以下状态代号的含义内容。
字母H后面一般跟两位数字:第一位数字表示的就是加工硬化处理的方法。
H 后面的第一位数字有:1,2,3,4 即H1* H1*表示单纯加工硬化处理H2* H2*表示加工硬化及不完全退火H3* H3*表示加工硬化及稳定化处理H4* H4*表示加工硬化及涂漆处理第二位数字表示的就是材料所达到的硬化程度。
H后面的第二位数字有:1,2,3,4,5,6,7,8,9 既H*1 0与2之间的硬度H*2 1/4硬H*3 2与4之间的硬度H*4 1/2硬H*5 4与6之间的硬度H*6 3/4硬H*7 6与8之间的硬度H*8 全硬状态H*9 超硬状态(H后面跟三个数字的情况不多,只有几个。
H111表示最终退火后又进行了适量的加工硬化。
H112表示适用于热加工成型的产品。
H116表示含镁量≥4.0%的5***系合金制成的产品.)我们常见的热处理强化型铝合金后面的状态代号一般是字母T加添加一位或多位阿拉伯数字表示T的细分状态在T后面添加0—10的阿拉伯数字,表示细分状态(称作TX 状态)。
铝合金材料状态分类
变形铝及铝合金根据具体使用要求的不同采用的加工方式也不同,其主要加工方式包括热加工、冷加工、固溶热处理、时效处理、退火处理等方式。
按照不同的加工方式可对铝加工产品的状态归纳如下:
状态图解:
状态名称
介绍 H
加工硬化状态
适用于通过加工硬化提高强度的产品,产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理 O 退火状态
适用于经完全退火获得最低强度的加工产品 T
热处理状态
不同于F 、O 、H 状态
适用于热处理后,经过(或不经过)加工硬化达到稳定的产品。
T 代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字(一般为热处理强化型材料) W
固溶热处理状态
一种不稳定状态,仅适用于经固溶热处理后,室温下自然时效的合金,该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。
F
自由加工状态 适用于在成型过程中,对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品,该状态产品的力学性能不作规定。
铝及铝合金热处理工艺与产品状态表示法
―――刘静安教授 06年11月
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)
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。
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。
(3)时效:经固溶淬火后的材料,在室温或较高温度下保持一段时间,不稳定的过饱和固溶体会进行分解,第二相粒子会从过饱和固溶体中析出(或沉淀),分布在α(AL)铝晶粒周边,从而产生强化作用称之为析出(沉淀)强化。
有的合金(如2024等)可在室温下产生析出强化作用,叫做自然时效,有些合金(如7075等)在室温下析出了强化不明显,而在较高温度下的析出强化效果明显,称为人工时效。
人工时效可分为欠时效和过时效。
①欠时效:为了获得某种性能,控制较低的时效温度和保持较短的时效时间。
②过时效:为了获得某些特殊性能和较好的综合性能,在较高的温度下或保温较长的时间状态下进行的时效。
③多级时效:为了获得某些特殊性能和良好的综合性能,将时效过程分为几个阶段进行。
可分为二阶段、三阶段时效
(4)回归处理:为了提高塑性,便于冷弯成形或矫正形位公差,将已淬火时效的产品,在高温下加温较短的时间即可恢复到新淬火状态叫回归处理。
1.2.3 铝合金材料的的热处理制度
(1) 铝合金铸锭的均匀化处理制度(见表1)
(2)美国变形铝合金淬火时效规范,见表2
表2:美国变形铝合金淬火时效规范
(3)美国常用变形铝合金的退火制度,见表3
表3:常用铝合金退火制度
2、铝及铝合金产品状态表示法
2.1 基本状态代号,见表4
(1)H(加工硬化)的细分状态,即在字母H后面添加两位阿拉伯数字(称做HXX 状态),或三位阿拉伯数字(称做HXXX状态)表示H的细分状态
1)HXX状态:
H后面的第一位数字表示获得该状态的基本处理程序,如下所示:
H1——单纯加工硬化状态。
适用于未经附加热处理,只经加工硬化即获得所需强度的状态。
H2——加工硬化及不完退火的状态。
适用于加工硬化程度超过成品规定要求后,经不完全退火,使强度降低到规定指标的产品。
对于室温下自然时效软化的合金,H2与对应的H3有相同的最小极限抗拉强度值;对于其他合金,H2与对应的H1具有相同的最小极限抗拉强度值,但伸长率比H1稍高。
H3——加工硬化及稳定化处理的状态。
适用于加工硬化后经低温热处理或由于加工过程中的受热作用致使其力学性能达到稳定的产品。
H3状态仅适用于在室温下逐渐时效软化(除非经稳定化处理)的合金。
H4——加工硬化及涂漆处理的状态。
适用于加工硬化后,经涂漆处理导致了不完全退火的产品。
H后面的第二位数字表示产品的加工硬化程度。
数字8表示硬状态。
通常采用O 状态的最小抗拉强度与表5规定的强度差值之和,来规定HX8状态的最小抗拉强度值。
对于O(退火)和HX8状态之间的状态,应在HX代号后分别添加从1到7的数字来表示,在HX后添加数字9表示比HX8加工硬化程度更大的超硬状态。
各种HXX细分状态代号及对应的加工硬化程度如表6所示。
5结尾的相邻较大值。
2.3 退火(O)状态代号分类
2.3.1 O1——均匀化退火
2.3.2 O2——产品不完全(局部)退火
2.3.3 O3——产品完全退火
2.4 热处理(T)状态代号细分类
2.4.1 TX状态细分及应用,见表7
注:某些6×××系的合金,无论是炉内固溶热处理,还是从高温成型过程急冷以保留可溶解组分在固溶体中,均能达到相同的固溶热处理效果,这些合金的T3、T4、T6、T7、T8和T9状态可采用上述两种.
2.4.2 TXX状态及TXXX状态(消除应力状态除外)细分见表8
2.4.3 消除应力状态表示法
在上述TX或TXX或TXXX状态代号后面再添加“51”、或“510”、“511”或“54”表示经历了消除应力处理的产品状态代号,如表9所示:
W的消除应力状态.正如T的消除应力状态代号表示方法,可W状态代号后面添加相同的数字(如51、52、54),以表示不稳定的固溶热处理及消除应力状态.
2.5我国铝材产品原状态与新状态代号对照见表10
2.6常见产品状态代号举例见表11。