鋁及鋁合金熱處理工藝

1、1鋁及鋁合金熱處理工藝1.1鋁及鋁合金熱處理的作用將鋁及鋁合金材料加熱到一定的溫度并保溫一定時(shí)間以獲得預(yù)期的產(chǎn)品組織 和性能。1.2鋁及鋁合金熱處理的主要方法及其基本作用原理1.2.1鋁及鋁合金熱處理的分類（見圖1）鋁及鋁合金熱處理在線淬火 |離線淬火固溶淬火次淬火階段淬火時(shí)效立式淬火臥式淬火過時(shí)效欠時(shí)效人工時(shí)效自然時(shí)效多級(jí)時(shí)效回歸圖1鋁及鋁合金熱處理分類1.2.2鋁及鋁合金熱處理基本作用原理（1）退火：產(chǎn)品加熱到一定溫度并保溫到一定時(shí)間后以一定的冷卻速度冷卻到室 溫。通過原子擴(kuò)散、遷移，使之組織更加均勻、穩(wěn)定、，內(nèi)應(yīng)力消除，可大大提 高材料的塑性，但強(qiáng)度會(huì)降低。 鑄錠均勻化退火：在高溫下長期

2、保溫，然后以一定速度（高、中、低、慢）冷 卻，使鑄錠化學(xué)成分、組織與性能均勻化，可提高材料塑性 20%左右，降低擠壓 力20%左右，提高擠壓速度15%左右，同時(shí)使材料表面處理質(zhì)量提高。 中間退火：又稱局部退火或工序間退火，是為了提高材料的塑性，消除材料內(nèi) 部加工應(yīng)力， 在較低的溫度下保溫較短的時(shí)間， 以利于續(xù)繼加工或獲得某種性能 的組合。 完全退火 ：又稱成品退火，是在較高溫度下，保溫一定時(shí)間，以獲得完全再結(jié) 晶狀態(tài)下的軟化組織，具有最好的塑性和較低的強(qiáng)度。（2）固溶淬火處理 ：將可熱處理強(qiáng)化的鋁合金材料加熱到較高的溫度并保持一定 的時(shí)間，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到鋁基體中， 形

3、成過飽和固 溶體，然后以快冷的方法將這種過飽和固溶體保持到室溫， 它是一種不穩(wěn)定的狀 態(tài)，因處于高能位狀態(tài)，溶質(zhì)原子隨時(shí)有析出的可能。但此時(shí)材料塑性較高，可 進(jìn)行冷加工或矯直工序。 在線淬火 ：對(duì)于一些淬火敏感性不高的合金材料， 可利用擠壓時(shí)高溫進(jìn)行固溶， 然后用空冷（T5）或用水霧冷卻（T6 ）進(jìn)行淬火以獲得一定的組織和性能。 離線淬火 ：對(duì)于一些淬火敏感性高的合金材料必須在專門的熱處理爐中重新加 熱到較高的溫度并保溫一定時(shí)間，然后以不大于 15秒的轉(zhuǎn)移時(shí)間淬入水中或油 中，以獲得一定的組織和性能，根據(jù)設(shè)備不同可分為鹽浴淬火、空氣淬火、立式 淬火、臥式淬火。（3）時(shí)效：經(jīng)固溶淬火后的材料，在

4、室溫或較高溫度下保持一段時(shí)間，不穩(wěn)定的 過飽和固溶體會(huì)進(jìn)行分解，第二相粒子會(huì)從過飽和固溶體中析出（或沉淀） ，分 布在a（ AL）鋁晶粒周邊，從而產(chǎn)生強(qiáng)化作用稱之為析出（沉淀）強(qiáng)化。自然時(shí)效 ：有的合金（如 2024 等）可在室溫下產(chǎn)生析出強(qiáng)化作用，叫做自然時(shí) 效。人工時(shí)效 ：有些合金（如 7075 等）在室溫下析出了強(qiáng)化不明顯，而在較高溫度 下的析出強(qiáng)化效果明顯，稱為人工時(shí)效。人工時(shí)效可分為欠時(shí)效和過時(shí)效。 欠時(shí)效 ：為了獲得某種性能，控制較低的時(shí)效溫度和保持較短的時(shí)效時(shí)間。 過時(shí)效 ：為了獲得某些特殊性能和較好的綜合性能， 在較高的溫度下或保溫較 長的時(shí)間狀態(tài)下進(jìn)行的時(shí)效。 多級(jí)時(shí)效： 為

5、了獲得某些特殊性能和良好的綜合性能， 將時(shí)效過程分為幾個(gè)階 段進(jìn)行?？煞譃槎A段、三階段時(shí)效 （4）回歸處理：為了提高塑性，便于冷彎成形或矯正形位公差，將已淬火時(shí)效的 產(chǎn)品，在高溫下加溫較短的時(shí)間即可恢復(fù)到新淬火狀態(tài)叫回歸處理。2、鋁及鋁合金產(chǎn)品狀態(tài)表示法2.1基本狀態(tài)代號(hào)，見表1表1產(chǎn)品基礎(chǔ)狀態(tài)代號(hào)代號(hào)名稱說明與應(yīng)用F自由加工狀態(tài)適用于在成型過程中，對(duì)于加工硬化和熱處理?xiàng)l件無特殊 要求的產(chǎn)品，該狀態(tài)產(chǎn)品的力學(xué)性能不作規(guī)定O退火狀態(tài)適用于經(jīng)完全退火獲得最低強(qiáng)度的加工產(chǎn)品H加工硬化狀態(tài)適用于通過加工硬化提高強(qiáng)度的產(chǎn)品，產(chǎn)品在加工硬化后 可經(jīng)過（也可不經(jīng)過）使強(qiáng)度有所降低的附加熱處理H代號(hào)后面必須

6、跟有兩位或三位阿拉伯?dāng)?shù)字W固溶熱處理狀態(tài)一種不穩(wěn)定狀態(tài)，僅適用于經(jīng)固溶熱處理后，室溫下自然 時(shí)效的合金，該狀態(tài)代號(hào)僅表示產(chǎn)品處于自然時(shí)效階段T熱處理狀態(tài)（不同于F、0、H狀態(tài)）適用于熱處理后，經(jīng)過（或不經(jīng)過）加工硬化達(dá)到穩(wěn)定狀 態(tài)的產(chǎn)品T代號(hào)后面必須跟有一位或多位阿拉伯?dāng)?shù)字2.2 H （加工硬化）狀態(tài)的細(xì)分H1 單純加工硬化狀態(tài)。適用于未經(jīng)附加熱處理，只經(jīng)加工硬化即獲得 所需強(qiáng)度的狀態(tài)。H2 加工硬化及不完退火的狀態(tài)。適用于加工硬化程度超過成品規(guī)定要 求后，經(jīng)不完全退火，使強(qiáng)度降低到規(guī)定指標(biāo)的產(chǎn)品。 對(duì)于室溫下自然時(shí)效軟化 的合金，H2與對(duì)應(yīng)的H3有相同的最小極限抗拉強(qiáng)度值；對(duì)于其他合金，H2

7、與對(duì)應(yīng)的H1具有相同的最小極限抗拉強(qiáng)度值，但伸長率比H1稍高。H3 加工硬化及穩(wěn)定化處理的狀態(tài)。適用于加工硬化后經(jīng)低溫?zé)崽幚砘?由于加工過程中的受熱作用致使其力學(xué)性能達(dá)到穩(wěn)定的產(chǎn)品。H3狀態(tài)僅適用于在室溫下逐漸時(shí)效軟化（除非經(jīng)穩(wěn)定化處理）的合金。H4 加工硬化及涂漆處理的狀態(tài)。適用于加工硬化后，經(jīng)涂漆處理導(dǎo)致 了不完全退火的產(chǎn)品。H后面的第二位數(shù)字表示產(chǎn)品的加工硬化程度。數(shù)字8表示硬狀態(tài)。穩(wěn)定化處理：為了防止合金冷加工后長期放置所產(chǎn)生的軟化現(xiàn)象，在冷變形后， 產(chǎn)品進(jìn)行低溫退火（150C加熱3小時(shí)）的處理。這樣可以使在室溫下放置的合 金的力學(xué)性能趨于穩(wěn)定。2.3 退火（O狀態(tài)代號(hào)分類2.3.1

8、O1均勻化退火2.3.2 O2 產(chǎn)品不完全（局部）退火2.3.3 O3 產(chǎn)品完全退火3.時(shí)效爐工藝溫度控制表燃燒室：溫度控制表設(shè)定溫度200-215 C溫控表顯示溫度190-210C200-210160-180 C200-210C200-210C190-205C200-210C195-210C200-210C爐內(nèi)實(shí)測溫度風(fēng)機(jī)右后：風(fēng)機(jī)設(shè)定溫度風(fēng)機(jī)表顯示溫度爐內(nèi)控制溫度顯示：溫控表顯示溫度爐內(nèi)實(shí)測溫度顯示：溫控表顯示溫度爐內(nèi)實(shí)測溫度4時(shí)效爐能源的計(jì)算 電機(jī)（電能損耗） 燃燒機(jī)（油料損耗） 升溫耗能（涼爐、熱爐） 保溫耗能 保溫時(shí)間時(shí)效爐故障（工藝硬度影響）電機(jī)功率 40/55W/h,電流 81/

9、98A,電壓 380V, 740/1480r/min變級(jí)多速三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào) YD2808-8/4時(shí)效爐動(dòng)力配電型號(hào)XL-21，額定電壓380V,額定電流1A問題：時(shí)效爐時(shí)效時(shí)只按合金狀態(tài)進(jìn)行了分類時(shí)效，但對(duì)于同種合金不同壁厚并 沒有明確規(guī)定，壁厚差距為多少時(shí)不允許一起時(shí)效5. 擠壓出口如何調(diào)風(fēng)當(dāng)擠壓出口料上翹時(shí)，要適當(dāng)調(diào)小下方風(fēng)速或適當(dāng)關(guān)閉下方風(fēng)扇；當(dāng)擠壓出口料下翹時(shí)，要適當(dāng)調(diào)小上方風(fēng)扇或適當(dāng)關(guān)閉上方風(fēng)扇6. 時(shí)效工藝執(zhí)行細(xì)則（四分廠3號(hào)時(shí)效爐）根據(jù)對(duì)該爐工藝調(diào)查的數(shù)據(jù)，特對(duì)此爐操作時(shí)的溫控參數(shù)作以下調(diào)整:時(shí)效工藝執(zhí)行細(xì)則合金狀 態(tài)保溫時(shí) 間C保溫時(shí)間h保溫時(shí)間（以壁厚為準(zhǔn)）h保溫時(shí)間溫度

10、 1.0mm1.0-4.0mm4.0-30mm風(fēng)機(jī)溫控表燃燒機(jī)溫控表T6175 888810171171T5200 8222.53197197T52235 81.51.521230230注：1）.當(dāng)至少有兩個(gè)溫控表（風(fēng)機(jī)和燃燒機(jī)）都到達(dá)該制度下，以保溫溫度時(shí)才開 始計(jì)算保溫時(shí)間。2）.保溫時(shí)間的確定以爐內(nèi)最大壁厚的型材為準(zhǔn)。3）.針對(duì)裝筐密度較大的型材需要適當(dāng)延長保溫時(shí)間。4）.對(duì)6005-T5、6005A-T5以及T6511狀態(tài)的都按照T6制度執(zhí)行。5）.對(duì)于具體品種的時(shí)效制度如果需要調(diào)整以工藝科的通知為準(zhǔn)。 雙空模在擠壓時(shí)要注意調(diào)整各孔的流速， 使其保持一致， 在擠壓過程中， 鑄 錠中鋁的

11、流動(dòng)問題？看 GB-5237 掌握扭轉(zhuǎn)度、公差、會(huì)查表、并能熟練在擠壓料中，發(fā)現(xiàn)平模 制品頭尾出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象較為頻繁，而組合模尤其是管材出現(xiàn)氣泡較少。7. 擠壓注意事項(xiàng)7.1對(duì)6系合金低于500C不能保證力學(xué)性能，高于560C表面質(zhì)量很差7.2 擠壓速度與幫溫的關(guān)系一般：低溫高速，高溫低速。應(yīng)盡量提高擠壓速度， 此時(shí)溫度應(yīng)按表中下限考慮，但應(yīng)保證出口溫度符合規(guī)定。7.3 對(duì)于擠壓參數(shù)大的模具， 尤其是分流孔多的應(yīng)將模具溫度和鋁棒溫度設(shè)定到 中上限，但在擠壓后段應(yīng)將速度調(diào)下來。7.4特種散熱器型材模具溫度480C以上，鋁棒溫度530E以上7.5 各個(gè)國家的力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)有些差異，并且與型材的截面有關(guān)

12、聯(lián)，當(dāng)出現(xiàn)力學(xué) 性能不夠表中的要求時(shí)， 由技術(shù)人員查詢相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或與客戶溝通以后確定是 否合格，是否放行。力學(xué)性能用戶有需求的按技術(shù)協(xié)議執(zhí)行。8. 拋光料6463-T5均質(zhì)棒，460-480C低溫高速8.1 模具引起的表面機(jī)械紋問題較多8.2 在切割和轉(zhuǎn)移過程中造成的分節(jié)出現(xiàn)劃、磨等硬傷，常出現(xiàn)的問題種類：機(jī) 械紋、劃傷、白道、亮線、收縮紋、拉毛、有棱、起浪、扭擰、幾何尺寸超差、 虛假劃傷、桔皮。9. 鋁的表面機(jī)械處理 處理后的表面效果可分為： a 光亮表面b.半啞光表面c 消 光（啞光）表面拋光的原理： 機(jī)械拋光是靠磨削材料表面產(chǎn)生塑性變形， 從而去掉被拋光后的凸 面得到平滑面的拋光方法，

13、一般使用布輪、羊毛輪、砂紙等等。拋光工序一般分為三步：粗拋、中拋和精拋 粗拋：用硬輪對(duì)經(jīng)過或未經(jīng)過磨光的表面進(jìn)行拋光，對(duì)基材有一定的磨削作用 中拋：用較硬的拋光輪對(duì)經(jīng)過粗拋的表面進(jìn)一步的加工， 能去除粗拋留下的劃痕 精拋：拋光的最后工序， 用軟論拋光獲得鏡面光亮的表面， 對(duì)基材的磨削作用很 小10. 機(jī)械拉絲法：10.1 直紋拉絲是指在鋁板表面用機(jī)械摩擦的方法加工出直線紋路10.2 亂紋拉絲是在告訴運(yùn)轉(zhuǎn)的銅絲刷下，使鋁板前后左右移動(dòng)摩擦所獲得的一 種無規(guī)則，無明顯紋路的啞光絲紋10.3 旋紋也稱旋光，是采用圓柱狀毛氈或研石尼龍輪裝在鉆床上，用煤油調(diào)和 拋光油膏，對(duì)鋁或鋁合金板表面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拋磨所

14、獲得的一種絲紋10.4 螺紋是用一臺(tái)11. 拋光料問題的分析11.1 在低溫高速擠壓時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生機(jī)械紋過重？ 可能是由于擠壓的填充和初期的平流擠出階段造成對(duì)模具表面的劃傷， 從而 在后期的擠壓過程中導(dǎo)致機(jī)械紋過重11.2 在高溫低速擠壓時(shí)，也會(huì)有機(jī)械紋等缺陷？ 可能是棒溫較高， 導(dǎo)致擠壓過程中紊流較嚴(yán)重， 從而使鑄棒表面的大量氧化 物和雜質(zhì)流向心部，使型材表面不好12. 模具12.1 組合模根據(jù)結(jié)構(gòu)不同又分為兩類：橋式組合模和分流組合模，習(xí)慣上把橋 式組合模叫舌形模，分流組合模就簡稱為組合模12.2 舌形模：所需擠壓力較低，適合擠壓不易變形合金，內(nèi)孔較小的空心型材12.3 組合模：適合于擠壓

15、易變形合金和內(nèi)腔尺寸較大而且形狀復(fù)雜的大、中型 空心型材12.4 用組合模擠壓的空心型材，在其宏觀組織上可以看到明顯的焊縫，焊縫的 數(shù)目等于鑄錠被分成金屬股的數(shù)目12.5 為獲得優(yōu)質(zhì)焊縫就要增大模腔內(nèi)的壓力，擠壓系數(shù)選取的稍大一些有利， 采用較高擠壓溫度為宜，并且擠壓速度不應(yīng)過快12.6 在檢驗(yàn)空心型材時(shí)，其表面質(zhì)量、幾何尺寸、機(jī)械性能和內(nèi)部組織與普通 型材相同， 但對(duì)于使用在重要部位的空心型材必須檢查其焊縫質(zhì)量， 此時(shí)其切頭 長度不應(yīng)少于 500-1000mm13. 鑄造鑄錠13.1 鋁合金鑄錠的典型結(jié)晶由表面細(xì)晶帶，柱狀晶帶和錠心等軸晶帶組成13.2 鋁合金鑄錠中，鋁基固溶體的晶粒形狀常見

16、的有三種：a 顆粒狀的等軸晶b 長條狀的柱狀晶c 薄片狀的羽毛晶13.3 在合金和其他條件一定時(shí)，隨著鑄造溫度的提高，柱狀晶區(qū)寬度增大；等 軸晶粒尺寸隨著鑄造溫度的下降而減??； 鑄造溫度恒定時(shí)， 隨著合金元素含量的 增大，柱狀晶體區(qū)減小13.4 變質(zhì)處理：就是在少量的專門添加劑（變質(zhì)劑）的作用下改變鑄態(tài)合金組織，使金屬或合金的組織分散度提高的過程，也叫細(xì)化處理或孕育處理14. 壁厚技術(shù)要求14.1 氧化壁厚a 酸砂氧化：要求 0.1mmb 銀白氧化：要求 0.1mm c 拋光氧化：要求 0.1mmd 噴砂氧化：要求 -0.08 到 +0.1mm f 扭紋氧化：要求 -0.08 到 +0.1mm

17、 g 堿蝕氧化：要求 -0.05 到 0.15mm14.2 電泳壁厚a 平光電泳：要求 0.1mmb 噴砂電泳：要求 0.1mmc 著色堿蝕電泳： -0.05 到 +0.1mm14.3 噴涂壁厚a 普通噴涂：要求 -0.15 到 +0.05mmb 砂皺噴涂：要求 -0.15 到 +0.05mmc 木紋噴涂：要求 -0.15 到 +0.05mmd 氟碳噴涂：要求 -0.12 到 +0.07mm14.4 出口基材壁厚a 圖紙標(biāo)明壁厚公差的執(zhí)行圖紙壁厚公差 b 未注明壁厚公差的執(zhí)行國標(biāo)壁厚公差 2 欄 c.完全封閉空心型材壁厚執(zhí)行國標(biāo)壁厚公差 3欄（SOMA系列圓管除外） 注：圖紙和計(jì)劃單上標(biāo)明壁厚

18、公差的實(shí)為成品壁厚公差， 擠壓基材需根據(jù)表面處 理方式的不同作出壁厚公差的相應(yīng)增減。15. 磨金相時(shí)的要訣 對(duì)于鋁材，一般從 0號(hào)砂紙磨起， 400#，600#，800#，1000#，1200#。在磨 的過程中，一種砂紙沿一個(gè)方向磨， 在換下一張時(shí)， 磨制方向要與上一張時(shí)垂直， 這樣有利于觀察， 上一張磨制時(shí)有無深痕； 為防止磨制時(shí)， 有硬質(zhì)顆粒或大塊金 屬剝落，可以在砂紙上打一層薄蠟， 這樣磨制既柔軟又可以獲得較佳的金相表面， 磨制時(shí)坐姿要正確，用力均勻，試樣要方平。16. 電解拋光采用H2SO4 HNO：和HF配制，用不銹鋼或鋁板制成 L形陰極 根據(jù)試樣的大小不同， 選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)碾妷海?在電解拋光時(shí)， 要嚴(yán)格控制電 壓和拋光時(shí)間，一般為十秒左右拋光后用清水洗， 再用酒精清洗， 還可以用稀硝酸清洗一下表面， 以去除腐 蝕產(chǎn)物，然后再用清水洗凈，晾干17. 高倍電子金相顯微鏡 放大倍數(shù)可達(dá) 1000 倍 左手邊為粗準(zhǔn)焦螺旋 右手邊為細(xì)準(zhǔn)焦螺旋 右手邊上端在橫向移動(dòng)裝置和電源開關(guān) 右側(cè)目鏡上有標(biāo)尺可以準(zhǔn)確定位組織和相 可利用右側(cè)的追蹤儀直接進(jìn)行拍照 在處理照片時(shí)，一般要去除碎屑 操作時(shí)工作臺(tái)或機(jī)身有振動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致觀察和拍攝的相較虛 對(duì)于組織分析時(shí)， 在各晶粒中一般有較多的枝晶存在， 而在晶界處