铝合金的热处理工艺

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1、铝合金的热处理工艺作者:日期:铝合金的热处理铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不 同。前者保温时间长，一般都在2h以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因 为金属型铸件、低压铸造件铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有 所不同。前者保温时间长，一般都在2h以上,而后者保温时间短，只要几十分钟。 因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下结晶 凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的保温 也短很多。铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形面或内 通道等复杂结构外形，为保证

2、热处理时不变形或开裂，有时还要设计专用夹具予 以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短 热处理周期和提高铸件的性能。一、热处理的目的铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加 工和焊接等加工性能。因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求，除A l-S i系的ZL1O2,A1-Mg系的ZL30 2和AlZn系的ZL401合金外，其余的铸 造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能，具体有 以下几个方面：1）消除由于铸件结构（如璧厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸 件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力；2）提高

3、合金的机械强度 和硬度，改善金相组织,保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；3） 稳定铸件的组织和尺寸,防止和消除高温相变而使体积发生变化；4）消除晶间 和成分偏析，使组织均匀化。二、热处理方法14退火处理退火处理的作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力,稳定加工件的 外形和尺寸，并使A1S i系合金的部分Si结晶球状化，改善合金的塑性。其 工艺是：将铝合金铸件加热到2 8 0 - 3 001，保温2-3h，随炉冷却到室温，使 固溶体慢慢发生分解，析出的第二质点聚集，从而消除铸件的内应力，达到稳定尺 寸、提高塑性、减少变形、翘曲的目的。a2、淬火a淬火是把铝合金铸件加热到较高的

4、温度（一般在接近于共晶体的熔点， 多在5 00以上），保温2h以上，使合金内的可溶相充分溶解。然后，急速淬入 60-1 0 0C的水中，使铸件急冷，使强化组元在合金中得到最大限度的溶解并固定 保存到室温。这种过程叫做淬火，也叫固溶处理或冷处理。a3、时效处理a时效处理，又称低温回火，是把经过淬火的铝合金铸件加热到某 个温度，保温一定时间出炉空冷直至室温，使过饱和的固溶体分解，让合金基体 组织稳定的工艺过程。a合金在时效处理过程中，随温度的上升和时间的延长，约经过过饱和固溶体点阵 内原子的重新组合,生成溶质原子富集区（称为G-PI区）和G-P I区消失，第二相 原子按一定规律偏聚并生成G-PII

5、区,之后生成亚稳定的第二相（过渡相），大量 的GPII区和少量的亚稳定相结合以及亚稳定相转变为稳定相、第二相质点聚 集几个阶段。aA寸效处理又分为自然时效和人工时效两大类。自然时效是指时 效强化在室温下进行的时效。人工时效又分为不完全人工时效、完全人工时效、过时效3种。1 ）不完全人工时效:把铸件加热到150-170C，保温3-5 h,以获得较好抗拉强 度、良好的塑性和韧性，但抗蚀性较低的热处理工艺；2）完全人工时效:把铸件 加热到175-18 5C，保温5-24h,以获得足够的抗拉强度（即最高的硬度）但延 伸率较低的热处理工艺；3）过时效：把铸件加热到1 9 0- 2 3 0C,保温4 9h

6、,使强度有所下降，塑性有所提高，以获得较好的抗应力、抗腐蚀能力的工艺， 也称稳定化回火。4、循环处理把铝合金铸件冷却到零下某个温度（如一50C、-70C、-195C）并保温一定时间， 再把铸件加热到35 0 C以下，使合金中度固溶体点阵反复收缩和膨胀，并使各相 的晶粒发生少量位移，以使这些固溶体结晶点阵内的原子偏聚区和金属间化合物 的质点处于更加稳定的状态，达到提高产品零件尺寸、体积更稳定的目的。这种 反复加热冷却的热处理工艺叫循环处理。这种处理适合使用中要求很精密、尺寸 很稳定的零件（如检测仪器上的一些零件）。一般铸件均不作这种处理。5、铸造铝合金热处理状态代号及含义代号 合金状态 热处理的

7、作用或目的说明T1人工时效在金属型或湿砂型铸造的合金，因冷却速度较快，已得到一定程 度的过饱和固溶体，即有部分淬火效果。再作人工时效，脱溶强化，则可提高硬 度和机械强度，改善切削加工性。对提高Z1104、ZL105等合金的强度有效。 MT2退火主要作用在于消除铸件的内应力（铸造应力和机加工引起的应力）， 稳定铸件尺寸，并使Al-S i系合金的Si晶体球状化,提高其塑性。对Al-Si 系合金效果比较明显，退火温度2 8 0-300C，保温时间为2 -4h。血4 固溶处理（淬火）加自然时效 通过加热保温，使可溶相溶解，然后急冷，使 大量强化相固溶在a固溶体内，获得过饱和固溶体，以提高合金的硬度、强

8、度 及抗蚀性。对Al-Mg系合金为最终热处理，对需人工时效的其它合金则是预备 热处理。血5固溶处理（淬火）加不完全人工时效用来得到较高的强度和塑性，但抗蚀性 会有所下降，非凡是晶间腐蚀会有所增加。时效温度低，保温时间短，时效温度 约150-170C，保温时间为3-5h。T6固溶处理（淬火）加完全人工时效用来获得最高的强度，但塑性和抗蚀性有所 降低。在较高温度和较长时间内进行。适用于要求高负荷的零件，时效温度约1 7 5-1 8 5C，保温时间5h以上。T7固溶处理（淬火）加稳定化回火 用来稳定铸件尺寸和组织，提高抗腐蚀（非 凡是抗应力腐蚀）能力，并保持较高的力学性能。多在接近零件的工作温度下进

9、 行。适合3 00C以下高温工作的零件，回火温度为190-2 3 0 C，保温时间4-9 h。aT8固溶处理（淬火）加软化回火使固溶体充分分解，析出的强化相聚集并球 状化，以稳定铸件尺寸，提高合金的塑性，但抗拉强度下降。适合要求高塑性的 铸件，回火温度约2 30-330C，保温时间3-6h。MT9循环处理 用来进一步稳 定铸件的尺寸外形。其反复加热和冷却的温度及循环次数要根据零件的工作条件和合金的性质来决定。适合要求尺寸、外形很精密稳定的零件。A三、热处理工艺1、铸造铝合金热处理工艺参数A合金牌号 合金代号 热处理 固溶处理 时效 处理（保温后空冷）加热温度（C）保温时间（h）淬火温度（C）加

10、热温度（C）保温时间（h） ZAlSi7Mg ZL101 T2 3 0 010 2-4 aT4 5 3 5 52 -62 0-100 T5 5 3 5 5 2-6 20-100 1505 2-4 aT6 53 5 5 2 6 2 0 -100 200 5 2-5 aT7 5355 2-6 80-10 0 2 2 55 3-5 aT8 53 5 5 2 6 801 00 25010 3-5 aT5 二阶段 5 3 55 2-6 2 010 01 9 0 10 0 .5A1 5 05 2 AZAlSi7MgA ZL101A T1 -19053-4 aT2 -3 001 0 2-4 AT4 5355

11、 10-16 20-1 0 0 - - aT5 535510-162 0 -10017 55 6ZAlSi 1 2 ZL10 2 T2 - - - 30010 2 4 aZA lSi9Mg ZL1 0 4 T 1 -1755 5-17T6 5 3 5 5 2- 62 0 -100 1 7 5 510-15ZAlSi5Cu 1Mg ZL105 T 118055- 1 0T 5 5255 3 -5 2 0 -100 1 755 5-10T 6 525 5 3 5 2 0-100 2 0 05 3-5 aT7 52 5 5 3-5 20-100 23 01 03-5 AZAlSi5Cu1MgA ZL

12、10 5A T11 8 05510T 5525 53 5 2 0 -10 0 17555- 1 0 aT6 5 255 35 20100 2005 3-5T7 5 255 3-5 20- 1 00 2 3 010 3-5T8 5255 3-5 20-100 25 0 10 3-5ZAlSi 8Cu1Mg ZL10 6 T1 20010 58 aT2 28 0 10 58aT5 5 155 4-82 0- 1 001 7 0 581 6aT6 515 5 4-8 201 0 0 16 0 5 4-6T7 5 155 4-8 20-10 0 2 3 0 53-5ZAlSi7 Cu4 ZL 1 07

13、 T6 5155 5-7 2 0 100 17010 5-7ZAlSi12Cu2Mg1ZL108T1 1905 81 2 aT6 5155 6 -8 20 7 0 1755 1 4-18T7 5155 3-820-7 0 240106-10 ZAlSi12Cu1Mg1Ni1 ZL109 T1 - - - 2 0 5 58 12 aT6 5 1556- 8 20 7 0 1805 14 18ZAlSi9Cu2Mg ZL11 1 T6 5 2 0 5 4-6 20-701 8 0 5 6-8 ZAlSi7Mg1A ZL114A T5 5355 2-7 2 0 -10 0 1 5 05 1 3T 6

14、 54058-12 65-100 160 5 3-5 aZAL S i 5 Zn1M g ZL115 T4 55 0 51 66 5 -1 0 0 aT5 5 505 1 66 5-100 1605 4 AZAlSi8MgBeZL116 T1 19 05 3-4T 2 3 0 010 24 aT4 5 3 55 1 0 1 620-100 - - aT55355 1 016 2 0100 1 755 6T 6 5 3 551016 20-100 16 0 53-8 aZA lCu5Mn ZAlCu5 MnA ZL20 1 ZL20 1A T4 5 4 551 0-1220-1 0 0 -T 5

15、 54 55 5-9 20-10 0 1 7 55 3-6T7 54 5 5 5-9 20-100 2 5 0 10 3 10ZAlCulO ZL 2 0 2 T2 -2905 3ZAlCu4 ZL203 T4 5155 10-15 20-100 -T5 5155 10- 1 52 0-1 0 01 505 2-4ZAlCu5MnCdA ZL 2 04A T6 5 3557-9 40-100 17 5 5 3-5T7 53 5 5 7-9 40-100 1905 3-5ZAlCu5MnCdVA ZL 2 05A T 55 355 10-15 2 0 - 6 01555 8-1 0 城65355 1 0- 1 5 2 0-60 1 7 55 3-5 城 7 5 35 5 1 0-15 20-60 19 5 5 3-5 ZAlRE5Cu3Si2 ZL 2 07 T1 2005 5-10ZAlMg1 0 ZL30 1 T4 4301 0 20 1