铝合金淬火介质

铝合金淬火新工艺84-6武汉水利电力学院机械系管鄂一、铝合金淬火的意义铝合金的淬火与一般结构钢的淬火意义不同。

单一用淬火工序不能使铝合金达到强化的目的。

刚刚淬火的铝合金，强度提高很少很少。

但铝合金常常采用淬火工艺，其主要意义在于两个方面：一是使它的塑性提高有利于拉伸矫直等精整工作；二是为时效强化作准备工序。

淬火加热时将强化相充分溶解，在高速冷却后得到均匀过饱和固溶体，通过人工时效或自然时效，使过饱和固溶体发生分解，从而使铝合金的强度、硬度大幅度提高。

淬火是时效强化前不可缺少的前置工序。

铝合金根据其成份可分为热处理可强化铝合金以及热处理不可强化铝合金。

下列五类铝合金均可通过淬火——时效处理实现强化：Al-Cu-Mg系硬铝合金，如LY11、LY12、LY6、LY2等；Al-Mg-Si-Cu系锻铝合金，如LD2、LD5、LD10等；Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝合金，LC4、LC5、LC9等；Al-Cu-Mn系耐热铝合金，如LY17等；Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金，如LD7、LD8、LD9等。

二、铝合金淬火加热规范的选择铝合金淬火加热规范选择正确与否对淬火质量和时效后强化效果以及抗腐蚀性等都有密切关系。

加热规范主要包括以下内容：图1 铝合金淬火温度对其淬火——时效后机械性能的影响α)铝合金淬火温度与合金成份的关系；b)硬铝在淬火一时效后机械性能与淬t共晶——共晶温度，t淬——淬火温度火温度的关系。

δ——延伸率与淬火温度的关系曲线；——强度与淬火温度的关系曲线。

σb1.淬火温度铝合金淬火温度选择相当严格。

从铝的二元合金相图(图1α)看出：高合金硬铝(化学成份I-I)固溶线与共晶线十分接近，因此淬火温度选择范围很窄。

超过共晶熔化温度就引起过烧，铝合金过烧将导致局部熔化和氧化，对零件耐腐蚀性有较严重影响。

时效后强度效果也明显下降；加热温度太低时又可能使合金元素强化相不完全固溶，也影响时效强化效果。

钢材热处理知识：铝合⾦的热处理知识本站之前发表过⽂章：铝合⾦热处理特点与钢的热处理有哪些不同? ⼤家都说很好，今天我们再来详细的说说：铝合⾦的热处理知识点。

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。

铝合金的固溶处理PAG淬火液浓度的确定时效硬化铝合金经过固溶加热后，需要足够快的淬火冷却才能保证晶界上不发生沉淀析出。

高强度铝合金，固溶加热后的冷却速度越快，时效后的机械性能就越好。

但是，过快的淬火冷却速度可能在工件不同部位间引起大的内应力而造成不规则的变形翘曲。

因此，理想的淬火介质不仅应当有适当快的冷却速度，还要能很好地润湿铝合金工件的整个表面，以便实现不同部位的均匀冷却，来减小变形翘曲。

习惯上，时效硬化铝合金采用冷的到热的自来水淬火。

然而，使用自来水有两大缺点：一是冷却速度随水温变化很大；二是水对铝合金表面的润湿性差，淬火冷却不均匀。

多数铝合金固溶加热后要求它在400℃到300℃区间冷却得快，以保证不发生晶界析出。

上述两种缺点共同作用的结果，往往引起工件的变形翘曲以及处理后的铝合金件强度不够高、抗晶界腐蚀能力差等缺陷。

PAG聚合物对红热的铝合金表面有很好的润湿性，改变浓度又可以配成不同冷却速度的淬火液，可适应不同的需要，因此，特别适合铝合金件淬火之用。

和自来水相比，用该水溶液淬铝合金件有两大优点：第一，可以改变浓度来获得不同的冷却速度；第二，在任何选定的浓度上使用，液温变化对冷却速度的影响都很小，能保证接触不同液温的部位获得基本相同的淬火冷却速度，而使工件只发生极小的变形翘曲。

根据浓度变化对该淬火液的400℃冷却速度的影响曲线。

可以容易地确定适合的使用浓度。

办法是由原来用的自来水时的水温，找到对应的400℃冷却速度，再用该400℃冷却速度确定所需的淬火液的浓度。

举例来说，原来用75℃的自来水，找到其400℃冷却速度约为70℃/s；再找到获得70℃/s冷却速度的淬火液浓度约为16%，依此类推。

图略。

国内外的生产应用表明，若用自来水淬火的变形量为100%，在适当浓度的PAG水溶液中淬火的变形量就可以减小到15%以内，而且变形只是简单一致的弯曲，容易矫直。

铝合金热处理的工艺铝合金热处理的工艺一、引言铝合金是一种重要的结构材料，具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。

然而，由于铝合金的晶粒尺寸较大且存在内部应力，需要经过热处理来改善其性能。

本文将介绍铝合金热处理的工艺流程及其影响因素。

二、铝合金热处理工艺流程1. 固溶处理（Solution Treatment）固溶处理是将铝合金加热至固溶温度，使其内部元素达到均匀分布并形成固溶体溶解。

该过程可以消除晶界和析出物，并增加材料的塑性和韧性。

2. 淬火（Quenching）在固溶处理后，需要快速冷却以保持固溶体中元素的均匀分布。

淬火可以通过水、油或气体等介质进行。

选择不同的淬火介质将影响材料的硬度和强度。

3. 时效处理（Aging）时效处理是通过再次加热铝合金至较低温度，并在一定时间内保持稳定温度进行。

该过程有助于形成强化相，提高材料的强度和硬度。

三、影响铝合金热处理的因素1. 合金成分不同的铝合金具有不同的成分，其中包括主要元素和合金元素。

这些元素的含量和比例将直接影响到热处理工艺的选择和效果。

2. 加热温度加热温度是固溶处理和时效处理中最重要的参数之一。

过高或过低的温度都可能导致材料性能下降。

选择适当的加热温度非常关键。

3. 冷却速率冷却速率对铝合金的组织结构和性能有很大影响。

快速冷却可以产生细小均匀的晶粒，从而提高材料的强度。

但是，过快或过慢的冷却速率都可能导致不良效果。

4. 时效时间时效时间是指在时效处理中保持稳定温度进行的时间。

较长的时效时间可以使强化相更充分地析出，从而提高材料性能。

然而，过长时间也会导致晶粒长大和析出物过多。

四、铝合金热处理工艺优化1. 确定合适的热处理工艺参数根据铝合金的成分和性能要求，选择合适的加热温度、冷却速率和时效时间。

通过试验和实践，优化工艺参数以获得最佳的材料性能。

2. 控制加热和冷却过程在加热和冷却过程中，需要控制温度和时间，以确保材料达到所需的固溶度和组织结构。

同时，要注意避免过高或过低的温度对材料造成不利影响。

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。

1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。

. 处理技巧铝合金热处理的定义很广，凡是人為控制之加热与冷却过程，用以改善材料之结构与性质者皆属於热处理，所以铸锭在加工前成形中，或加工后以及铸件所施之加热及冷却过程都叫热处理，亦包含下式的处理：(1) 浸热(Soaking) ，均质化处理(homogenizing) 预热—使铸块组织均质化而长时间加热处理。

(2) 再热(reheating) 热间加工，而加热处理。

(3) Annealing 退火- 软化材料。

(4) Solution heat treatment) 溶体化处理，auenching 淬火，回火(artificial aging 或temper) —提高材料强度(5) Stabilizing treatment 安定化处理铝合金分為两大类：(1) Heat treatable alloy(2) Non-heat treatable热处理铝合金為2XXX 6XXX 7XXX或2XX.X, 3XX.X, 7XX.X，其区分是热处理铝合金如施以适当热处理其内部结构发生一种相变化，產生细緻析出物，藉此种析出物，强化材料。

这种现象叫析出硬化或时效硬化。

(Heat treatable alloy =precipitation-hardenable alloy) 非热处理合金则无析出硬化现象( 但也会有析出物) ，故其强化作用通常借助一般的方法，如因溶体强化，加强化细晶强化。

(1) 铝合金之特性首先我们先讨论铝及其合金的特性来说明铝及铝合金為何大量的被运用。

(a) 轻~2.7Mg/m,差不多是同体积铜或钢的1/3重量。

(b) 防腐蚀能力强。

(c) 可反射辐射能—可见光、辐射热、电磁波。

(d) 导电及导热能力强，且又是非铁磁性。

(e) non-sparking(f) 无毒性(g) 外观及表面易处理(h) 机械性质良好(i) 存量多铝合金的代号甚多，例如：A.A(Aluminum,Association)Al coa : (Alumunum Company of America)，JIS，DIN，BS等等，在我们仅说明A.A. 代号及J.I.S 代号：A.A. 代号用四位数字表示1XXX 纯铝系99.00%以上2XXX Al-Cu3XXX Al-Mn4XXX Al-Si5XXX Al-Mg6XXX Al-Mg-Si7XXX Al-Zn8XXX 前代号以外之系统9XXX 备用J.I.S 代号A2P1A- 代表铝2-表示大区别1. 铝2. 耐蚀铝合金3. 高力铝合金4. 耐热铝合金P-表示形状P板R条E圆板PC合板RC合条T管B棒W线S挤压形材V卯钉材F锻造品H箔TW熔接管BC导体1- 表示种类特1 特2 分别用S.O（2）铝合金之析出硬化当金属所受袜力超过其降伏强度时，即发生塑性变形，从内部微结构的观点来看，变形最主要是由差排（dislocation）再受外力下，开始移动而造成。

铝合金基本知识（一）一、铝合金的分类及组织特点１．铝合金的分类及性能特点合金元素含量1-变形铝合金;2-铸造铝合金;3-不能热处理强化;4-能热处理强化表1 铝合金分类二、铝合金的强化方法1．固溶强化在纯铝中加入合金元素（Si Cu Mg Zn Mn Ni……等），形成铝基固溶体，从而提高铝合金的力学性能。

2．时效强化合金元素在铝中的固溶度随温度的降低而减少，通过加热到一定温度、保温、淬火而得到过饱和的铝基固溶体，过饱和的铝基固溶体在室温下放置一段时间，或加热到某一温度，其强度、硬度随时间的延长而增高，塑性、韧性降低。

在室温下放置产生时效的现象叫自然时效。

加热产生时效的现象叫人工时效。

3．过剩相强化合金元素超过其极限溶解度时，这些合金元素与铝或元素间形成硬而脆的金属间化合物，在合金中起阻碍滑移和位错运动的作用，使强度、硬度提高，塑性、韧性降低。

4．变质处理加入微量元素（钛、锆、铍、锶、稀土等），在合金结晶时，作为晶核，起细化晶粒作用，提高合金的强度和塑性。

在铝合金液中加入微量钠或钠盐作为变质剂，进行变质处理，细化晶粒可以显著提高其强度和塑性。

5．冷作硬化金属材料在再结晶温度以下变形，变形后材料即被强化，强化的程度随变形程度、变形温度及材料的性质而不同。

同种材料，在同一温度下冷变形时，其变形程度越大，则强度越高。

这是不能热处理的防锈铝合金和纯铝的强化方法。

三、铸造铝合金1．铸造铝合金牌号○1在牌号的最前面用“Z”表示铸造，其后用化学元素符号及数字表示。

例如：ZAlSi7Mg表示该平均含硅量为7%,平均含镁量为1%的铸造镁合金。

○2用合金代号表示。

合金代号由字母“Z”，“L”（它们分别是“铸”、“铝”的汉语拼音第一个字母）及其后的三位数字组成。

ZL后面的第一位数字表示合金系列，1—表示铝硅合金；2—表示铝铜合金；3—表示铝镁合金；4—表示铝锌合金。

其后的两位数字是表示该组合金的顺序。

若为优质合金则在数字后加“A”，例如：ZL101A是铝硅合金，相当于ZAlSi7MgA。

淬火方法特点及应用范围淬火是一种金属热处理工艺，通过快速冷却金属材料，使其在固溶体状态下迅速转变为马氏体或贝氏体，从而改变材料的组织结构和性能。

淬火方法具有以下特点：1. 快速冷却：淬火是通过将金属材料迅速置于冷却介质中，使其迅速冷却。

冷却速度越快，材料的硬度和强度越高。

淬火过程中的冷却速度可以达到几十度每秒，甚至更高。

2. 相变转变：淬火过程中，金属材料会发生相变，从固溶体状态转变为马氏体或贝氏体。

这种相变转变会改变材料的晶体结构和组织，从而影响材料的硬度、强度、韧性等力学性能。

3. 冷却介质选择：淬火时使用的冷却介质可以是水、油、盐水等。

不同的冷却介质对材料的淬火效果有所差异。

水冷却速度最快，但会产生较大的内应力，容易引起变形和开裂；油冷却速度适中，能够获得较好的淬火效果；盐水冷却速度较慢，适用于对材料要求不高的情况。

4. 淬火温度控制：淬火温度是指材料在淬火过程中达到的最高温度。

淬火温度的选择会影响材料的组织和性能。

过高的淬火温度会导致材料的晶粒长大，影响硬度和强度；过低的淬火温度则会影响材料的相变转变，降低淬火效果。

淬火方法广泛应用于金属材料的热处理领域，包括以下几个方面：1. 钢铁冶金：淬火是钢铁冶金中常用的热处理方法之一。

通过淬火，可以提高钢铁材料的硬度、强度和耐磨性，使其适用于制造刀具、轴承、齿轮等高强度和耐磨的零件。

2. 铝合金加工：铝合金在淬火过程中可以获得较高的强度和硬度。

淬火后的铝合金适用于制造航空航天、汽车、船舶等领域的结构件和零部件。

3. 铜合金处理：淬火可以改善铜合金的强度和硬度，提高其耐磨性和耐腐蚀性。

淬火后的铜合金适用于制造电气导线、电器零部件等。

4. 合金钢制造：淬火是制造合金钢的重要工艺之一。

通过淬火，可以使合金钢获得较高的强度、硬度和耐磨性，适用于制造高速切削工具、模具等。

5. 铸件处理：淬火可以改善铸件的组织和性能，提高其强度和硬度。

淬火后的铸件适用于制造机械零件、汽车零部件等。

2a12铝合金热处理工艺2a12铝合金热处理工艺引言•2a12铝合金是一种常用的高强度铝合金材料，广泛应用于航空航天、交通运输和工程结构领域。

•通过合适的热处理工艺，可以提高2a12铝合金的材料性能，包括强度、韧性和耐蚀性等。

热处理方法固溶处理（Solution Treatment）•固溶处理是2a12铝合金热处理中的首要步骤，主要目的是将合金中的固溶体溶解。

•具体步骤包括将材料加热至固溶温度，保持一定时间后迅速冷却。

•适当的固溶温度和时间可确保孪晶析出和晶粒尺寸的控制，从而提高材料的强度和塑性。

淬火处理（Quenching）•在固溶处理后，2a12铝合金需要进行淬火处理以进一步提高材料的力学性能。

•淬火处理的目标是通过快速冷却使固溶体析出出现亚稳相，增强材料的强度和硬度。

•常见的淬火介质包括水、油和聚合物溶液，具体选择应根据合金的成分和所需性能而定。

时效处理（Aging Treatment）•时效处理是使淬火处理后的2a12铝合金通过析出硬化作用进一步提高强度和耐蚀性的过程。

•时效处理通常分为低温时效和高温时效两种方式。

•低温时效适用于要求较高的强度和韧性，而高温时效适用于追求更高的耐蚀性。

工艺参数优化温度和时间控制•不同的2a12铝合金合金化元素含量和要求的性能决定了热处理的温度和时间参数。

•在固溶处理过程中，合适的温度和时间可确保固溶度达到最大化，同时控制晶粒尺寸的增长。

•淬火处理的温度和时间应根据具体的合金成分和性能要求进行优化。

过高的温度可能引起析出物溶解，而过长的时间可能导致晶粒长大。

淬火介质选择•选择合适的淬火介质对2a12铝合金的性能具有重要影响。

•对于较高强度和硬度的要求，水冷或强力聚合物溶液是常见的选择。

•对于要求较高韧性的应用，油冷或较弱的聚合物溶液可能更适合。

时效处理参数•时效处理的温度、时间和工艺顺序都对2a12铝合金的性能起着重要作用。

•低温时效可通过减小晶界沿岫槽产生的胀大应力，提高合金的强度和塑性。