铝合金热处理原理
铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范,控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却,改变其合金的组织,其主要目的是提高合金的力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工型能,获得尺寸的稳定性。
铝合金热处理特点
众所周知,对于含碳量较高的钢,经淬火后立即获得很高的硬度,而塑性则很低。然而对铝合金并不然,铝合金刚淬火后,强度与硬度并不立即升高,至于塑性非但没有下降,反而有所上升。但这种淬火后的合金,放置一段时间(如4~6昼夜后),强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象,称为时效。时效可以在常温下发生,称自然时效,也可以在高于室温的某一温度范围(如100~200℃)内发生,称人工时效。
铝合金在淬火加热时,合金中形成了空位,在淬火时,由于冷却快,这些空位来不及移出,便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态,必然向平衡状态转变,空位的存在,加速了溶质原子的扩散速度,因而加速了溶质原子的偏聚。
硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高,空位浓度越大,硬化区的数量也就越多,硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多,有利于增加硬化区的数量,减小硬化区的尺寸。
沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度-温度关系,可用铝铜系的Al-4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3-1铝铜系富铝部分的二元相图,在548℃进行共晶转变L→α+θ(Al2Cu)。铜在α相中的极限溶解度5.65%(548℃),随着温度的下降,固溶度急剧减小,室温下约为0.05%。
2024铝合金是一种高强度硬铝,属于Al-Cu-Mg系的铝合金,主要用于制作各种高负荷的零件和构件,可进行热处理强化,在淬火和刚淬火状态下塑性中等。
材料名称:2024铝合金
主要特征及应用范围:这是一种高强度硬铝,可进行热处理强化,在淬火和刚淬火状态下塑性中等,点焊焊接良好,用气焊时有形成晶间裂纹的倾向,合金在淬火和冷作硬化后其可切削性能尚好,退火后可切削性低:抗腐蚀性不高,常采用阳极氧化处理与涂漆方法或表面加包铝层以提高其抗腐蚀能力。用途主要用于制作各种高负荷的零件和构件(但不包括冲压件锻件)如飞机上的骨架零件,蒙皮,隔框,翼肋,翼梁,铆钉等150℃以下工作零件。
铜Cu:3.8%-4.9 %
锰Mn:0.30%-1.0 %
镁Mg:1.2%-1.8%
铬 Cr:0.10 %
锌Zn:0.25 %
铝Al:余量
(各成分含量以质量分数表示)
力学性能: 抗拉强度 σb (MPa) ) ≥390
条件屈服强度 σ0.2 (MPa) )≥245
试样尺寸:所有壁厚
注:管材室温纵向力学性能,this is orc
热处理:状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好,热处理强化效果显著,但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差,但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹,但采用特殊工艺可以焊接,也可以铆接。
(1)组合之元素性质以最高百分率表示,除非列出的是一个范围或是最低值。
(2) 为了定出合适数值限制,分析得来的观察或计算数值都是依据标准规则(ANSI Z25.1)以表示明确的范围。
(3) 除了非合金外,合金内的元素所规定的份量通常在分析报告中指示出来。但如果在分析过程中怀疑有其它元素存在或有部份元素被怀疑有过量的情形,更应进一步的分析直至有证实为止。
(4) 不是经由精炼过程的非合金铝中的铝质的含量就是其它的金属的总量和百分百纯铝之差-其差别在于百 份0.01或稍多一点。(百份比的小数点后第二位)
(5) 最多可含有0.20%锆和钛。
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