变形铝合金时效热处理相关知识汇总.pdfVIP

.. .. .. .. 变形铝合金时效热处理相关知识汇总 （1）时效 aging 经固溶处理或冷变形后的合金，在室温或高于室温下，组织和性能随时 间延续而变化，硬度、强度增高，塑性、韧性降低的现象。在室温下发生时 效称自然时效。高于室温发生时效称人工时效。时效现象除铝铜合金外，在 钢、铜合金，铁基、镍基、钴基高温合金中普遍存在，是提高合金强度的重 要方法。低碳钢冷变形后在常温长时放置即出现屈服强度提高。硬铝合金经 高温(520℃)淬火后在 100～200℃ 时效，可获得最佳的强化效果。马氏体时 效钢，沉淀硬化不锈钢，铁基、镍基、钴基高温合金均可在固溶处理后选择 不同温度时效处理，可以从中获得最佳的组织和性能。 （2 ）时效处理 aging treatment 过饱和固溶体合金在室温或加热至一定温度保温，使溶质组元富集或析 出第二相的热处理工艺。常温下时效称自然时效。高于室温加热时效称人工 时效。时效析出第二相获得强化的现象称时效强化。低于或高于强化峰值温 度的时效分别称为亚时效与过时效处理。形变后时效称形变时效或直接时效。 在应力下时效称应力时效。强化效果取决于析出第二相的类型、数量、尺寸、 形态、稳定性等因素。广泛用于铝合金、钛合金、高温合金、沉淀硬化钢、 马氏体时效钢等。铝合金时效硬化峰值出现在溶质组元的富集G-P 区( Ⅱ) 末期。时效处理是强化合金的有效方法，可显著提高合金的强度和硬度，调 整时效温度、时间可使合金的组织、性能满足使用要求，获得高的屈服强度、 蠕变强度、疲劳性能等。含铜4%的铝合金经自然时效后强度为400MPa ， 比退火状态强度大一倍。时效硬化合金使用时，使用温度不应超过其时效温 参考 .资料 .. .. .. .. 度。 （3 ）时效硬化 age hardening 经固溶处理的过饱和固溶体在室温或室温以上时效处理，硬度或强度显 著增加的现象。原因是过饱和固溶体在时效过程中发生沉淀、偏聚、有序化 等反应的产物，增加了位错运动的阻力形成的。位错与析出产物交互作用下 硬化机制有位错剪切析出相粒子，基体与粒子间相界面积增加，使外力转变 为界面能; 析出相与基体的层错能差异; 基体与析出粒子的切变模量不同。 另外，析出相与基体共格应变场交互作用;参数不匹配;有序共格沉淀硬化作 用;位错运动产生反相畴界，使位错不能通过析出相而弯曲绕过形成位错环也 可产生硬化。控制时效温度、时间等条件可使合金获得不同的组织结构和强 化效果。 （4 ）自然时效 natural aging 过饱和固溶体 (主要是某些铝合金) 在室温(10～40℃)停放一段时间的 过程称为自然时效。在室温下停放时，强度随时间的延续缓慢上升，达到一 定数值后趋于稳定; 与此同时，合金的塑性逐渐减小。在硬度及强度明显增 大前的一段时间内，塑性也较高，可进行成型加工及矫正等工序，然后再自 然时效一段时间，待硬度 (强度) 达稳定值后即可投入安装使用。对明显硬 化前的时间间隔较短的合金，还可采用冷冻方法延迟时效过程，以便进行加 工及矫正。自然时效倾向较小的合金则需采用人工时效进行强化。 （5 ）人工时效 Artificial ageing 将经过固溶处理的合金加热到低于溶解度曲线的某一温度保温一段时间， 使第二相在该温度下发生脱溶，合金的强度和硬度升高。人工时效所需时间 参考 .资料 .. .. .. .. 较短，但强化效果较差。在工业上比自然时效应用更加广泛。 （6 ）过时效 over-aging 与获得最高力学性能 (强度和硬度) 的时效处理条件相比，由于时效温度 过高或时间过长，平衡脱溶沉淀相与母相的共格或半共格联系被破坏，对位 错运动的阻力减小。特别是，随着沉淀相颗粒的长大、粗化及球形化，位错 对其由切割变为绕过，而绕过引起的附加切应力与颗粒半径呈反比关系。因 此，过时效会使合金的强度和硬度降低。每一温度下的时效对应一峰值硬度， 温度越高，峰值硬度越低。在一定温度下，时效时间适当时达到峰值硬度， 时间过长也会使强度和硬度下降。 （7 ）最长时效