热处理可以是涉及对固态合金加热及冷却的任一操作,或是一系列操作的组合。其目的是通过改变合金的力学性能以达到指定力学强度。热处理工艺是通过永久或暂时改变合金晶粒组织来达到要求结果的。
热处理包括退火、固溶、时效。
固溶:当可热处理合金温度升高到指定高温以上时,就会形成合金元素的过饱和固溶体,例如2024合金中的所有铜含量(4.4%)与铝一起转化为固溶体。然而,在室温条件下,铜在铝中的最大固溶度仅为0.5%(质量分数),且如果从高温开始的冷却速率较慢,过量的铜将从固溶体中析出。但是,如果把合金加热到过饱和状态(大约500°C),然后在冷水中迅速淬火,则铜来不急从固溶体中析出(比温度变化慢)。
因此,固溶热处理过程是一系列操作的过程,在此过程中铝合金:被加热到指定温度→在某温度上保温达指定时间→迅速淬火 正如所讲的,固溶热处理的温度很关键,且取决于合金类型。
保温时间的目的是为了确保产品在热处理过程中能够达到稳定的温度。具体时间取决于:
1、炉子类型及其效率(炉子恢复到指定温度的时间)
2、材料厚度(时间取决于装载料中最厚部件的要求)
空气炉在装料期间极易降温,为了补偿温度,直到所有炉子仪表均恢复到其指定开始保温温度并且增加一定时间来证明金属达到保温温度后,保温时间才开始。炉料的在空气炉中的分布也很关键,且影响要求的保温时间。
淬火:冷水是最常见的淬火介质。为了满足力学性能要求并在淬火期间使产品变形最小化。从炉中转移材料与把材料完全浸入冷水之间的时间间隔很关键,且应保持绝对极小值。
转移过程的任何延迟会导致合金温度的下降,且会从固溶体中析出部分合金元素。转移较慢及部分析出会使合金极易受晶间腐蚀及应力腐蚀的影响。如果水的温度过高,也会对合金有同样的影响。淬火水池温度35~40℃ ,且应有足够多的水以防止淬火过程中水的温度升高。在淬火期间,应对淬火介质进行搅动以保证热量均匀地传递到水中。
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