6009铝合金焊后热处理组织性能研究
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6009铝合金焊后热处理组织性能研究
1、前言
铝合金能够采用冷加工、淬火、时效和退火等方法，进行调正
强度、成型性以及其他性质。
按着这样的操作工艺得到所要求的性质，把这种操作称为调质处理，调质的分类称为调质类型。
一般来说，铝变形材料大体分为非热处理型和热处理型两大类别：纯铝(1000系)、Al-Mn系合金(3000系)、Al-Si系合金(4000系)及Al-
Mg系合金(5000系)属于非热理型合金；Al-Cu-Mg系合金(2000系)、Al-Mg-Si系合金(6000系)及Al-Z n-Mg系合金(7000系)属于热处
理型合金。
非热处理型合金是由成型制造或轧制、拉伸等冷加工获
得制品，而热处理型合金是由淬火、时效等处理得到各自规定的强度。
对于热处理型合金，为了获得比由热处理所获得的强度还高的
强度，往往采用冷加工。
另一方面，对非热处理型合金，也可以进
行像退火、稳定化处理的热处理。
本讲座主要是关于对变形铝合金热处理的讨论。
首先，将调质
符号做以详细说明，之后，论述结合处理目的的实际热处理工艺和
热处理时的注意事项等。
2、调质符号的说明
在现行的JIS标准中，把规定的调质及其符号列于第1表。
符
号H是表示由改变材料冷加工度而调正机械性能的标记。
同一合金
如果比较H1n和H2n，例如H14和H24，在JIS标准中表现为同一值。
但是实际上，H14和H24的拉伸强度虽然相同，可是H24的屈服强
度稍低，延伸率稍大，成型性也是H24最好。
H3n适用于含Mg的3000系及5000系合金。
这些合金在冷加工H1n状态，如果长时间
放置，屈服强度就稍有降低，延伸率增加。
为了防止这种随时间变
化的倾向，冷加工后在130～170℃进行热处理，这称之为稳定化处理。
在JIS标准中，没有采用美国铝业协会所采用的下述调质类型，这些调质类型即使在我国使用也很方便【2、3】。
1)H1n、H2n、H3n的n值采用奇数1、3、5、7。
这些数字表示0
和H12、H12和H14、H14和H16等各自中间的调质状态，它表明比JIS标准状态分类更细。
另外，H19为超硬化状态，它是比通常的
H18实行更高的冷加工所得的状态。
H111、H311、H321比各自的
H11、H31、H32承受较轻的加工硬化，即经过拉伸矫直、矫平机矫
正等。
H343是改善了含镁量高的Al-Mg系合金H34的抗应力腐蚀开
裂性能的符号。
具体的处理方法是因合金而异。
但实际上，在比过
去稳定化处理更高的温度范围内180～275℃，保温一定时间冷却到
室温后，强度下降(因为比过去的稳定化温度高，所以强度下降)，
为了弥补强度损失，进行10%以上的冷加工。
还有，为了防止强度
随时间变化，再在130℃左右加热处理数小时。
2)相当的热处理符号T的调质类型表示如下：
W：为淬火后室温时效的不稳定状态，通常在W后标出时效时间。
T1：从高温加工冷却，经室温时效达稳定状态。
T7：淬火后，在比得到最高强度所必需的时效温度更高的温度
下和比所必需的时效时间更长的时间内，进行稳定化处理的状态。
与T6相比牺牲了部分强度。
例如，7075-T73【5】改善了7075合金
的抗应力腐蚀性能(特别是壁厚方向的)。
T76是为了防止剥落腐蚀
而进行的热处理。
介于中间的符号是T736。
T9：经淬火、时效之后进行冷加工的材料。
在9的后面附加数
字往往表示冷加工程度。
T10：经T5处理后，再进行加工硬化的材料。
3)此外，对用T3、T4、T6、T8等表示的热处理材料，再进行消
除残余应力处理，也用这种热处理符号、。
TX51：淬火后经1～3%的永久变形的拉伸矫直而消除残余应力的
材料。
只做拉伸矫直时，采用TX510表示。
拉伸矫直后又进行曲度
矫正，而给予微量加
工时，用TX511符号表示。
最近对飞机也逐渐采用T73510、
T73511五位数字符号表示。
TX52：淬火后经1～5%永久变形的压缩矫正，以消除残余应力的
材料，多用于表示锻件。
TX53：淬火后经急剧的温度变化品热变形来消除残余应力的材料。
3、提高强度的热处理
3.1 固溶和淬火处理
固溶处理是使起主要硬化作用的合金成分固溶在基体中，随后
进行淬火和时效达到必要硬化的处理。
典型的时效硬化型铝合金的
固溶温度和溶化温度范围列于表2。
从表中明显地看出，固溶温度
的上限接近熔化温度的下限，所以必须十分注意控制固溶温度。
因为固溶处理是以固相间元素的扩散为基础，所以温度越高越有利，可是，如果超过规定的最高温度就有共晶熔化和由此引起材料的物
理性能变坏的危险。
另外，过分地加热往往会使材料表面产生重气泡。
如果固溶处理温度比规定的最低值还低，固溶就不完全，也就
得不到最高的机械性能，第1图是2014-T4和T6材料的机械性能随
固溶温度而发生相应变化的研究结果，可见获得稳定强度的温度范
围比较窄。
第3表是变形材料进行固溶处理时所必需的加热保温时间。
最短的保温时间是由材料所要求的机械性能来定，断面厚度一
增加，保温时间就要加长。
用空气炉加热时如果保温时间过长，就
增加高温氧化的危险。
在盐浴炉或在炉气进行适当调节的空气炉内，保温时间即使为表中所给出数据的数倍也是安全的。
包铝制品的保
温时间希望控制在能达到所要求的机械性能的最低限度。
如果保温
时间一长，母材的合金成分就会扩散到包铝层中，而有损于抗蚀性。
图1 固溶处理温度对2014-T4、2014-T6的机械性能的影响
图2 7075.606及7N 01合金淬火速度和所得强度的关系
为了把固溶状态保持到室温，必须从固溶温度急速冷却，并在
冷却过程中，不发生合金元素的析出。
由于合金材料不同，在冷却
过程中，有的容易析出，有的不发生析出，我们把这种性质称为淬
透性。
7075、6061及7178等合金的淬火速度与所获得强度关系的
例子示于图2中。
以7075为首，2014、2017、2024
7178等高强度合金的淬透性都差，所以实际淬火操作必须特别
迅速，并且必须全部浸入足够的水中或循环水中。
在淬火完了取出
被淬材料时，水温希望不超过38℃。
浸水淬火最大转移时间由表4
给出。
淬火转移时间是指从炉门打开或淬火材料始端露出盐浴到末
端浸入水中的时间。
淬透性比7N01合金或6061合金好得多的6063
合金，即使在空气中冷却，强度下降得也不多，所以，可实现所谓
的挤压热处理(后面叙述)。
3.2 时效和析出处理
众所周知，已固溶处理的材料从过饱和固溶体状态发生析出，
在此过程中材料的强度增高。
析出时效温度为室温的称之为自然时
效或低温时效，析出时效温度为高温的称之为人工时效或高温时效。
在室温时效时，时效速度慢，不容易达到强度最大值，而在高温时
效时，强度达到最大值后发生软化，把这种现象称之为过时效。
图
3是2014和6061合金高温时效曲线，要根据淬火温度和时间的影
响了解淬火后强度的变化。
在表5中列出了实用合金析出处理的条件。
在一般情况下，Al-Zn-Mg系合金的高温时效温度比Al-Cu-Mg
系和Al-Mg-Si系合金的低。
