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鋁合金熱處理原理
鋁合金鑄件的熱處理就是選用某一熱處理規(guī)范,控制加熱速度升到某一相應溫度下保溫一定時間并以一定得速度冷卻,改變其合金的組織,其主要目的是提高合金的力學性能,增強耐腐蝕性能,改善加工型能,獲得尺寸的穩(wěn)定性。
鋁合金熱處理特點
眾所周知,對于含碳量較高的鋼,經(jīng)淬火后立即獲得很高的硬度,而塑性則很低。然而對鋁合金并不然,鋁合金剛淬火后,強度與硬度并不立即升高,至于塑性非但沒有下降,反而有所上升。但這種淬火后的合金,放置一段時間(如4~6晝夜后),強度和硬度會顯著提高,而塑性則明顯降低。淬火后鋁合金的強度、硬度隨時間增長而顯著提高的現(xiàn)象,稱為時效。時效可以在常溫下發(fā)生,稱自然時效,也可以在高于室溫的某一溫度范圍(如100~200℃)內(nèi)發(fā)生,稱人工時效。
鋁合金在淬火加熱時,合金中形成了空位,在淬火時,由于冷卻快,這些空位來不及移出,便被“固定”在晶體內(nèi)。這些在過飽和固溶體內(nèi)的空位大多與溶質(zhì)原子結(jié)合在一起。由于過飽和固溶體處于不穩(wěn)定狀態(tài),必然向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變,空位的存在,加速了溶質(zhì)原子的擴散速度,因而加速了溶質(zhì)原子的偏聚。
硬化區(qū)的大小和數(shù)量取決于淬火溫度與淬火冷卻速度。淬火溫度越高,空位濃度越大,硬化區(qū)的數(shù)量也就越多,硬化區(qū)的尺寸減小。淬火冷卻速度越大,固溶體內(nèi)所固定的空位越多,有利于增加硬化區(qū)的數(shù)量,減小硬化區(qū)的尺寸。
沉淀硬化合金系的一個基本特征是隨溫度而變化的平衡固溶度,即隨溫度增加固溶度增加,大多數(shù)可熱處理強化的的鋁合金都符合這一條件。沉淀硬化所要求的溶解度-溫度關系,可用鋁銅系的Al-4Cu合金說明合金時效的組成和結(jié)構(gòu)的變化。圖3-1鋁銅系富鋁部分的二元相圖,在548℃進行共晶轉(zhuǎn)變L→α+θ(Al2Cu)。銅在α相中的極限溶解度5.65%(548℃),隨著溫度的下降,固溶度急劇減小,室溫下約為0.05%。
進口鋁合金用途 1050鋁合金規(guī)格 鋁合金圓棒 ,進口日本鋁合金,進口鋁合金規(guī)格, 6063鋁合金廣泛用于建筑鋁門窗、幕墻的框架,為了保證門窗、幕墻具有高的抗風壓性能、裝配性能、耐蝕性能和裝飾性能,對鋁合金型材綜合性能的要求遠遠高于工業(yè)型材標準。 在國家標準GB/T3190中規(guī)定的6063鋁合金成分范圍內(nèi),對化學成分的取值不同,會得到不同的材質(zhì)特性,當化學成分的范圍很大時,其性能差異會在很大范圍內(nèi)波動,以致型材的綜合性能會無法控制。因此,優(yōu)選6063鋁合金的化學成分成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋁合金建筑型材的最重要的一環(huán)。 1 合金元素的作用及其對性能的影響 6063鋁合金是AL-Mg-Si系中具有中等強度的可熱處理強化合金,Mg和Si是主要合金元素,優(yōu)選化學成分的主要工作是確定Mg和Si的百分含量(質(zhì)量分數(shù),下同)。 1.1 Mg的作用和影響 Mg和Si組成強化相Mg2Si,Mg的含量愈高,Mg2Si的數(shù)量就愈多,熱處理強化效果就愈大,型材的抗拉強度就愈高,但變形抗力也隨之增大,合金的塑性下降,加工性能變壞,耐蝕性變壞。 1.2 Si的作用和影響 Si的數(shù)量應使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在,以確保Mg的作用得到充分的發(fā)揮。隨著Si含量增加,合金的晶粒變細,金屬流動性增大,鑄造性能變好,熱處理強化效果增加,型材的抗拉強度提高而塑性降低,耐蝕性變壞。 2 Mg和Si含量的選擇 2.1 Mg2Si量的確定 2.1.1 Mg2Si相在合金中的作用 Mg2Si在合金中能隨著溫度的變化而溶解或析出,并以不同的形態(tài)存在于合金中: (1)彌散相β’’固溶體中析出的Mg2Si相彌散質(zhì)點,是一種不穩(wěn)定相,會隨溫度的升高而長大。 (2)過渡相β’ 是β’’由長大而成的中間亞穩(wěn)定相,也會隨溫度的升高而長大。 (3)沉淀相β是由β’ 相長大而成的穩(wěn)定相,多聚集于晶界和枝晶界。 能起強化作用Mg2Si相是當其處于β’’彌散相狀態(tài)的時候,將β相變成β’’相的過程就是強化過程,反之則是軟化過程。 2.1.2 Mg2Si量的選擇 6063鋁合金的熱處理強化效果是隨著Mg2Si量的增加而增大。參見圖1[1]。當Mg2Si的量在0.71%~1.03%范圍內(nèi)時,其抗拉強度隨Mg2Si量的增加近似線 性地提高,但變形抗力也跟著提高,加工變得困難。但Mg2Si量小于0.72%時,對于擠壓系數(shù)偏小(小于或等于30)的制品,抗拉強度值有達不到標準要求的危險。當Mg2Si量超過0.9%時,合金的塑性有降低趨勢。 GB/T5237.1—2000標準中要求6063鋁合金T5狀態(tài)型材的σb≥160MPa,T6狀態(tài)型材σb≥205MPa,實踐證明.該合金的 最高可達到26
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