論鋁合金熱處理原理與技術

劉聯春

（福建兵工裝備有限公司-福建永安機械廠，福建 永安 366032）

通過熱處理技術來調整或改善鋁合金的加工性能和力學性能，所謂鋁合金熱處理其原理就是選用某一熱處理規范，控制鋁合金加熱的速度，當溫度升到某一相應的溫度下保溫一定時間并以一定的速度冷卻，來達到改變其合金的組織，其主要的目的就是提高合金的力學性能，增強其耐腐蝕等性能，改善其可鍛造性，獲得尺寸的穩定性。而鋁合金的熱處理就是指人為的控制鋁合金的加熱與冷卻過程，達到改善鋁合金材料的結構、性能的目的。鋁合金熱處理的技術主要有浸熱、再熱、退火、熔體化處理和安定化處理。浸熱是一種均值化的處理過程，預熱一段時間使得金屬塊的組織結構均值化，通過長時間的加熱處理。再熱是在熱間中加工，進行加熱再處理，退火是使得材料軟化等等。最后進行安定化處理，對材料進行定性。文章對鋁合金熱加工處理中的熱處理技術進行了深入分析和研究。

1 鋁合金的析出硬化

我們日常對鋁合金熱處理其代碼為2XX.X，6 XX.X 和 7 XX.X 或 2XXX，6 XXX和7 XXX 等，這里的xxx的含義是用于區分熱處理施以適當的熱，熱處理其內部結構發生變化，產生出細致的析出物，利用這些析出物來強化材料，這種現象就是析出硬化，有的也稱之為時效硬化。當鋁所承受的壓力超過其抗壓的強度時，發生塑性的變形，內部的分子結構會發生改變，變形最主要是由差排再受外力影響開始移動而造成的。所以說，差排運動的難以程度就關系到金屬的強度，差排越不容易運動，則外力勢必越大才能促使其移動而形成塑性變形，這是鋁就呈現強度越高，反之則呈現強度越低。

淬火在析出硬化中析出物比較緩慢，冷卻物質比較細小而且致密，由于其析出物細密則析出強化的效果就越好，因此在熱處理加工中淬火使用三個步驟來實現：固熔熱處理、淬火和時效熱處理等三個加工手段來對鋁合金進行熱處理。鋁合金擠壓棒材的拉伸性能和鑄錠均勻化加熱后的冷卻速度關系如表1所示，兩者之間是否均勻化處理的關系如表2 所示。

表1 鋁合金擠壓棒材的拉伸性能和鑄錠均勻化加熱后的冷卻速度關系表

表2 鋁合金擠壓型材的拉伸性能與鑄錠是否均勻化處理的關系

2 鋁合金熱處理中的退火加工技術

很多合金熱處理的加工過程中都使用了退火技術，退火可以很明顯的降低鋁合金制品的可塑性和抗拉強度，如果想將其加工成其他產品是十分有利的。退火加工分為高溫完全退火和低溫去應力退火，這根據鋁合金的使用要求和合金性質來選擇。所謂完全退火，可以消除鋁合金在塑性變形過程中產生的加工硬化效應，提高其可塑性，便于后續的加工和變形處理。完全退火一般會產生晶粒變大和再結晶等現象，因此要求溫度不要太高超過其設定值，時間也不能太長。當鋁合金中含有稀土的時候，其再結晶溫度會升高。

所謂去應力的退火技術對于鋁合金的加工，能減小或消除變形鋁合金制品在冷熱加工、成形、校正和焊接過程中產生的殘余應力，可以消除鑄錠中或鑄件中的殘余應力。

3 鋁合金的最終熱處理

一般鋁合金采用冷加工、淬火、時效和退火等方法，進行校正調整、成型及其他性質的處理。對于鋁合金2000 系、6000 系、7000 系等屬于熱處理型合金。一般在經過了前面的處理過程，就需要進行時效，室溫時效速度較慢，不易達到強度最大值，在高溫時效時強度達到最大值后發生軟化，這就是過時效，下圖1 是2014 和6061 鋁合金高溫時效曲線，根據淬火時間和其溫度變化來了解淬火后的強度變化情況，表3列出了鋁合金析出處理的條件和時間對應關系。鋁合金的析出處理的條件和時間對應關系如表3所示。

圖1 鋁合金人工時效與強度之間的關系

表3 鋁合金析出的條件與時間關系表

結論

隨著科技的進步，人們對鋁合金鋼材的需求和用途也越來越高，由于加工技術的改進，使得鋁合金在各行各業中都得以廣泛的應用。特別是神七上天后，鋁合金在航天、航海、航空、汽車、電子、通信以及建筑材料方面都得以廣泛的應用。鋁合金熱處理技術的不斷改進，使得合金材料能在不同的環境下得以廣泛的應用，擴寬了其使用范圍。

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