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一、鋁合金熱處置處罰工藝
鋁合金熱處置處罰原理
鋁合金鑄件得熱處置處罰便是選用某一熱處置處罰范例，控制加熱速率升到某一相應(yīng)溫度下保溫肯定時(shí)間以肯定得速率冷卻，轉(zhuǎn)變其合金的構(gòu)造，其重要目標(biāo)是進(jìn)步合金的力學(xué)性能，加強(qiáng)耐腐化性能，改進(jìn)加工型能，得到尺寸的穩(wěn)固性。

3.1.1鋁合金熱處置處罰特點(diǎn)
眾所周知，對(duì)付含碳量較高的鋼，經(jīng)淬火后立即得到很高的硬度，而塑性則很低。然而對(duì)鋁合金并不然，鋁合金鋼淬火后，強(qiáng)度與硬度并不立即升高，至于塑性非但沒(méi)有降落，反而有所上升。但這種淬火后的合金，安排一段時(shí)間（如4～6晝夜后），強(qiáng)度和硬度會(huì)明顯進(jìn)步，而塑性則明顯低落。淬火后鋁合金的強(qiáng)度、硬度隨時(shí)間增長(zhǎng)而明顯進(jìn)步的征象，稱為時(shí)效。時(shí)效可以在常溫下產(chǎn)生，稱天然時(shí)效，也可以在高于室溫的某一溫度范疇（如100～200℃）內(nèi)產(chǎn)生，稱人工時(shí)效。

3.1.2鋁合金時(shí)效強(qiáng)化原理
鋁合金的時(shí)效硬化是一個(gè)相稱龐大的歷程，它不但決定于合金的構(gòu)成、時(shí)效工藝，還取決于合金在生產(chǎn)歷程中縮造成的缺陷，分外是空地、位錯(cuò)的數(shù)目和漫衍等?，F(xiàn)在廣泛以為時(shí)效硬化是溶質(zhì)原子偏聚形成硬化區(qū)的結(jié)果。

鋁合金在淬火加熱時(shí)，合金中形成了空地，在淬火時(shí)，由于冷卻快，這些空地來(lái)不及移出，便被“牢固”在晶體內(nèi)。這些在過(guò)飽和固溶體內(nèi)的空地大多與溶質(zhì)原子 聯(lián)合在一起。由于過(guò)飽和固溶體處于不穩(wěn)固狀態(tài)，一定向均衡狀態(tài)變化，空地的存在，加快了溶質(zhì)原子的擴(kuò)散速率，因而加快了溶質(zhì)原子的偏聚。

硬化區(qū)的巨細(xì)和數(shù)目取決于淬火溫度與淬火冷卻速率。淬火溫度越高，空地濃度越大，硬化區(qū)的數(shù)目也就越多，硬化區(qū)的尺寸減小。淬火冷卻速率越大，固溶體內(nèi)所牢固的空地越多，有利于增長(zhǎng)硬化區(qū)的數(shù)目，減小硬化區(qū)的尺寸。

沉淀硬化合金系的一個(gè)根本特性是隨溫度而變化的均衡固溶度，即隨溫度增長(zhǎng)固溶度增長(zhǎng)，大多數(shù)可熱處置處罰強(qiáng)化的的鋁合金都切合這一條件。沉淀硬化所要求的溶解度－溫度干系，可用鋁銅系的Al－4Cu合金闡明合金時(shí)效的構(gòu)成和布局的變化。圖3－1鋁銅系富鋁部門的二元相圖，在548℃舉行共晶變化L→α＋θ（Al2Cu）。銅在α相中的極限溶解度5.65％（548℃），隨著溫度的降落，固溶度急劇減小，室溫下約為0.05％。

在時(shí)效熱處置處罰歷程中，該合金構(gòu)造有以下幾個(gè)變化歷程：
形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)－G.P（Ⅰ）區(qū)
在新淬火狀態(tài)的過(guò)飽和固溶體中，銅原子在鋁晶格中的漫衍是恣意的、無(wú)序的。時(shí)效初期，即時(shí)效溫度低或時(shí)效時(shí)間短時(shí)，銅原子在鋁基體上的某些晶面上聚集，形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)，稱G.P（Ⅰ）區(qū)。G.P（Ⅰ）區(qū)與基體α連結(jié)共格干系，這些聚合體構(gòu)成了進(jìn)步抗變形的共格應(yīng)變區(qū)，故使合金的強(qiáng)度、硬度升高。

G.P區(qū)有序化－形成G.P（Ⅱ）區(qū)
隨著時(shí)效溫度升高或時(shí)效時(shí)間延伸，銅原子繼承偏聚并產(chǎn)生有序化，即形成G.P（Ⅱ）區(qū)。它與基體α仍連結(jié)共格干系，但尺寸較G.P（Ⅰ）區(qū)大。它可視為中心過(guò)渡相，常用θ“表現(xiàn)。它比G.P（Ⅰ）區(qū)四周的畸變動(dòng)大，對(duì)位錯(cuò)活動(dòng)的攔阻進(jìn)一步增大，因此時(shí)效強(qiáng)化作用更大，θ”相析出階段為合金到達(dá)最大強(qiáng)化的階段。

形成過(guò)渡相θ′
隨著時(shí)效歷程的進(jìn)一步生長(zhǎng)，銅原子在G.P（Ⅱ）區(qū)繼承偏聚，當(dāng)銅原子與鋁原子比為1：2時(shí)， 形成過(guò)渡相θ′。由于θ′的點(diǎn)陣常數(shù)產(chǎn)生較大的變化，故當(dāng)其形成時(shí)與基體共格干系開(kāi)始粉碎，即由完全共格變?yōu)榫植抗哺?，因?theta;′相四周基體的共格畸變減 弱，對(duì)位錯(cuò)活動(dòng)的攔阻作用亦減小，表如今合金性能上硬度開(kāi)始降落。由此可見(jiàn)，共格畸變的存在是造成合金時(shí)效強(qiáng)化的重要因素。

形成穩(wěn)固的θ相
過(guò)渡相從鋁基固溶體中完全脫溶，形成與基體有明顯界面的獨(dú)立的穩(wěn)固相Al2Cu，稱為θ相此時(shí)θ相與基體的共格干系完全粉碎，并有本身獨(dú)立的晶格，其畸變也隨之消散，并隨時(shí)效溫度的進(jìn)步或時(shí)間的延伸，θ相的質(zhì)點(diǎn)聚集長(zhǎng)大，合金的強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步降落，合金就軟化并稱為“過(guò)期效”。θ相聚集長(zhǎng)大而變得粗大。

鋁－銅二元合金的時(shí)效原理及其一樣通常紀(jì)律對(duì)付其他產(chǎn)業(yè)鋁合金也實(shí)用。但合金的種類差別，形成的G.P區(qū)、過(guò)渡相以及末了析出的穩(wěn)固性各不雷同，時(shí)效強(qiáng)化結(jié)果也紛歧樣。幾種常見(jiàn)鋁合金系的時(shí)效歷程及其析出的穩(wěn)固相列于表3－1.從表中可以看到，差別合金系時(shí)效歷程亦不完全都履歷了上述四個(gè)階段，有的合金不顛末G.P（Ⅱ）區(qū)，直接形成過(guò)渡相。便是統(tǒng)一合金因時(shí)效的溫度和時(shí)間差別，亦不完全依次履歷時(shí)效全歷程，例若有的合金在天然時(shí)效時(shí)只舉行到G.P（Ⅰ）區(qū)至G.P（Ⅱ）區(qū)即告停止。在人工時(shí)效，若時(shí)效溫度過(guò)高，則可以不顛末G.P區(qū)，而直接從過(guò)飽和固溶體中析出過(guò)渡相，合計(jì)時(shí)效舉行的水平，直接干系到時(shí)效后合金的布局和性能。

幾種鋁合金系的時(shí)效歷程及其析出穩(wěn)固的強(qiáng)化相
影響時(shí)效的因素
從淬火到人工時(shí)效之間停馬上間的影響
研究發(fā)明，某些鋁合金如Al－Mg－Si系合金在室溫停頓后再舉行人工時(shí)效，合金的強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)不到最大值，而塑性有所上升。如ZL101鑄造鋁合金，淬火后在室溫下停頓一天后再舉行人工時(shí)效，強(qiáng)度極限較淬火后立即時(shí)效的要低10～20Mpa，但塑性要比立即舉行時(shí)效的鋁合金有所進(jìn)步。

合金化學(xué)身分的影響
一種合金可否通過(guò)期效強(qiáng)化，起首取決于構(gòu)成合金的元素可否溶解于固溶體以及固溶度隨溫度變化的水平。如硅、錳在鋁中的固溶度比力小，且隨溫度變化不大， 而鎂、鋅固然在鋁基固溶體中有較大的固溶度，但它們與鋁形成的化合物的布局與基體差別不大，強(qiáng)化結(jié)果甚微。因此，二元鋁－硅、鋁－錳、鋁－鎂、鋁－鋅通常 都不接納時(shí)效強(qiáng)化處置處罰。而有些二元合金，如鋁－銅合金，及三元合金或多元合金，如鋁－鎂－硅、鋁－銅－鎂－硅合金等，它們?cè)跓崽幹锰幜P歷程中有溶解度和固態(tài)相 變，則可通過(guò)熱處置處罰舉行強(qiáng)化。

合金的固溶處置處罰工藝影響
為得到精良的時(shí)效強(qiáng)化結(jié)果，在不產(chǎn)生過(guò)熱、過(guò)燒及晶粒長(zhǎng)大的條件下，淬火加熱溫度高些，保溫時(shí)間長(zhǎng)些，有利于得到最大過(guò)飽和度的勻稱固溶體。別的在淬火冷卻歷程不析出第二相，不然在隨后時(shí)效處置處罰時(shí)，已析出相將起晶核作用，造成局部不勻稱析出而低落時(shí)效強(qiáng)化結(jié)果。

二、鈹青銅的熱處置處罰要領(lǐng)
鈹青銅是一種用途極廣的沉淀硬化型合金。經(jīng)固溶實(shí)時(shí)效處置處罰后，強(qiáng)度可達(dá)1250-1500MPa（1250-1500公斤）。其熱處置處罰特點(diǎn)是：固溶處置處罰后具有精良的塑性，可舉行冷加工變形。但再舉行時(shí)效處置處罰后，卻具有極好的彈性極限，同時(shí)硬度、強(qiáng)度也得到進(jìn)步。

1、鈹青銅的固溶處置處罰一樣通常固溶處置處罰的加熱溫度在780-820℃之間，對(duì)用作彈性組件的質(zhì)料，接納760-780℃，重要是防備晶粒粗大影響強(qiáng)度。固溶處置處罰爐溫勻稱度應(yīng)嚴(yán)酷控制在5℃。保溫時(shí)間一樣通常可按1小時(shí)/25mm盤算，鈹青銅在氛圍或氧化性氛圍中舉行固溶加熱處置處罰時(shí)，外貌會(huì)形成氧化膜。固然對(duì)時(shí)效強(qiáng)化后的力學(xué)性能影響不大，但會(huì)影響其冷加工時(shí)工模具的利用壽命。為制止氧化應(yīng)在真空爐或氨剖析、惰性氣體、還原性氛圍（如氫氣、一氧化碳等）中加熱，從而得到光明的熱處置處罰結(jié)果。別的，還要細(xì)致只管即便收縮轉(zhuǎn)移時(shí)間（此淬水時(shí)），不然會(huì)影響時(shí)效后的機(jī)器性能。薄形質(zhì)料不得凌駕3秒，一樣通常零件不凌駕5秒。淬火介質(zhì)一樣通常接納水（無(wú)加熱的要求），固然形狀龐大的零件為了制止變形也可接納油。

2、鈹青銅的時(shí)效處置處罰鈹青銅的時(shí)效溫度與Be的含量有關(guān)，含Be小于2.1%的合金均宜舉行時(shí)效處置處罰。對(duì)付Be大于1.7%的合金，最佳時(shí)效溫度為300-330℃，保溫時(shí)間1-3小時(shí)（憑據(jù)零件形狀及厚度）。Be低于0.5%的高導(dǎo)電性電極合金，由于溶點(diǎn)升高，最佳時(shí)效溫度為450-480℃，保溫時(shí)間1-3小時(shí)。比年來(lái)還生長(zhǎng)出了雙級(jí)和多級(jí)時(shí)效，即先在高溫短時(shí)時(shí)效，爾后在低溫下永劫間保溫時(shí)效，如許做的長(zhǎng)處是性能進(jìn)步但變形量減小。為了進(jìn)步鈹青銅時(shí)效后的尺寸精度，可接納夾具夾持舉行時(shí)效，偶然還可接納兩段離開(kāi)時(shí)效處置處罰。

3、鈹青銅的去應(yīng)力處置處罰鈹青銅去應(yīng)力退火溫度為150-200℃，保溫時(shí)間1-1.5小時(shí)，可用于消除因金屬切削加工、校直處置處罰、冷成形等產(chǎn)生的渣滓應(yīng)力，穩(wěn)固零件在恒久利用時(shí)的形狀及尺寸精度。

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