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固溶淬火后
鋁合金的
強度、
硬度隨時間延長而顯著提高的現象,稱為時效,
鋁合金時效
硬化是一個相當復雜的過程,目前普遍認為時效硬化是溶質原子偏聚形成硬化區的結果,它不僅取決于合金元素的組成、時效工藝,還取決于合金在生產過程中所產生的缺陷狀態,特別是空位、位錯的數量和分布等,一般來說,鋁合金的時效主要受以下因素的影響。
1) 合金化學成分的影響
一種合金能否通過時效來強化,首先取決于組成合金的元素能否溶解于
固溶體以及固溶度隨溫度變化的程度。如硅、錳在鋁中的固溶度比較小,且隨溫度變化不大,而鎂、鋅雖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結構與
基體差異不大,強化效果甚微。因此,二元鋁-硅、鋁-錳、鋁-鎂、鋁-鋅通常都不采用時效強化處理;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,它們在
熱處理過程中有溶解度變化和固態相變,則可通過熱處理進行強化。
2)合金的固溶處理工藝影響
為獲得良好的時效強化效果,在不發生過熱、過燒及晶粒長大的條件下,淬火
加熱溫度應高些,
保溫時間也要長些,這有利于獲得最大過飽和度的均勻固溶體;另外在淬火
冷卻過程中不能析出第二相,否則在隨后時效處理時,已析出相將起晶核作用,造成局部不均勻析出而降低時效強化效果。
3)時效溫度的影響
在不同溫度時效時,析出相的臨界晶核大小、數量、成分以及聚集長大的速度不同,若溫度過低,由于擴散困難,GP區不易形成,時效后強度、硬度低,當時效溫度過高時,擴散易進行,過飽和固溶體中析出相的臨界晶核尺寸大,時效后強度、硬度偏低,即產生過時效。因此,各種合金都有最適宜的時效溫度。
4)鋁合金的回歸現象
經淬火自然時效后的鋁合金(如鋁-銅)重新加熱到200~250℃,然后快冷到室溫,則合金強度下降,重新變軟,性能恢復到剛淬火狀態;如在室溫下放置,則與新淬火合金一樣,仍能進行正常的自然時效,這種現象稱為回歸現象。在理論上回歸處理不受處理次數的限制,但實際上,回歸處理時很難使析出相完全重溶,造成以后時效過程中析出相呈局部析出,使時效強化效果逐次減弱。同時在反復加熱過程中,固溶體晶粒有越來越大的趨勢,這對性能不利。因此回歸處理僅用于修理飛機用的鉚釘合金,即可利用這一現象,隨時進行
鉚接,而對其它鋁合金很少有使用價值。
時效是提高可熱處理強化鋁合金
力學性能的重要手段,只有摸清了時效強化的規律及其對于不同合金組織與性能的影響,我們才能利用這一工藝來提高鋁合金的綜合性能,以獲得預期的效果。【完】