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1、铝棒均质炉在铸造铝棒的过程中，铝棒内部化学成分和组织有不均匀的现象，同时内部一般都 存在着残余应力，为消除铸锭的残余应力，消除铸锭的化学成分和组织的不均匀，进 而改善铸锭的压力加工工艺性以及制品的某些最终性能，这就一定要对铸锭进行均匀 处理溶热处理:将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺（绝大多数进行时效强化的合金，原始组织都是由一种固溶 体和某些金属化合物所组成。固溶体的溶解度随温度的上升而增大。在时效处理前进 行淬火，就是为了在加热时使尽量多的溶质溶入固溶体，随后在快速冷却中溶解度虽 然下降，但过剩的溶质来不及从固溶体中分析出来，而形成过饱和固
2、溶体。为达到这 一目的而进行的淬火常称为固溶热处理。） 时效处理可分为自然时效和人工时效两种 自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力消除 或减少，人工时效是将铸件加热到550650弋进行去应力退火，它比自然时效节省时 间，残余应力去除较为彻底. 根据合金本性和用途确定采用何种时效方法。高温下 工作的铝合金适宜用人工时效，室温下工作的铝合金有些采用自然时效，有些必须人 工时效。从合金强化相上来分析，含有S相和CuAI2等相的合金，一般采用自然时效，而需要 在高温下使用或为了提高合金的屈服强度时，就需要采用人工时效来强化。比如 LY11 和 LY12， 40度以下自
3、然时效可以得到高的强度和耐蚀性，对于150度以上工作的LY12和125-250度工作的LY6铆钉用合金则需要人时效。含有主要强化相为MgSi， MgZn2的T相的合金，只有采用人工时效强化，才能达到它的最高强度。对于一般铝合金，自然时效时，屈服强度稍低而耐蚀性较好，采用人时效时，合金屈服强度较 高而伸长率和耐蚀性都降低。对于铝-锌-镁-铜系合金入LC4则相反，当采用人工 时效时，合金耐蚀性比自然时效好。铝中合金元素和杂质对性能的影响1合金元素影响铜元素铝铜合金富铝部分平衡相图如图所示。548弋时，铜在铝中的最大溶解度为5.65%,温度降到302弋时，铜的溶解度为0.45%。铜是重要 的合金元素
4、，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAI2有着明显的时效强化效 果。 铝合金中铜含量通常在2.5% 5%，铜含量在4%6.8%时效强化果最好，所以 大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、 锌、铁等元素。硅元素AlSi合金系平衡相图富铝部分如图 所示。在共晶温度577 C时，硅在固溶体中的最大溶解度为 1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少，这类合金一般是 不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。 若镁和硅同时加入铝中 形成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。设计Al-Mg-Si系合金 成分时，基体上按此比例配置镁
5、和硅 的含量。有的 Al-Mg-Si 合金，为了提高强度，加 入适量的铜，同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。 Al-Mg2Si 合金系合金 平衡相图富铝部分如图 所示。 Mg2Si 在铝中的最大溶解度为 1.85%，且随温度的降 低而减小。 变形铝合金中，硅单独加入铝中只限于焊接材料，硅加入铝中亦有一定 的强化作用。镁元素 Al-Mg 合金系平衡相图富铝部分如图 所示。尽管溶解度曲线表明，镁 在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在大部分工业用变形铝合金中，镁的 含量均小于 6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性良好， 抗蚀性也好，并有中等强度。 镁对铝的强化
6、是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约 升34MPa。如果加入1%以下的锰，可补充强化作用。因此加锰后可降低镁含量，同 时可降低热裂倾向，另夕卜锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。锰元素Al-Mn合金系平平衡相图部分如图所示。在共晶温度658C时，锰在固溶体中的最大溶解度为 1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8% 时，延伸率达最大值。 Al-Mn 合金是非时效硬化合金， 即不可热处理强化。 锰能阻 止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的 细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另
7、一 作用是能溶解杂质铁，形成(Fe、Mn ) Al6，减小铁的有害影响。锰是铝合金的重要元素，可以单独加入形成 Al-Mn 二元合金，更多的是和其它合金元素一同加入，因 此大多铝合金中均含有锰。锌元素 Al-Zn 合金系平衡相图富铝部分如图 所示。 275 时锌在铝中的溶解度为 31.6%，而在125 时其溶解度则下降到5.6%。锌单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。 在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用。Mg/Zn2 含量 从 0.5%提高到12%时，可明显增加抗拉强度和屈服强度。镁的含量超过
8、形成 Mg/Z n2相所需超硬铝合金中，锌和镁的比例控制在2.7左右时，应力腐蚀开裂抗力最 大。如在Al-Z n-Mg基础上加入铜元素，形成Al-Z n-Mg-Cu系合金，基强化效果在所 有铝合金中最大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金材料。2 微量元素的影响 铁和硅铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中，硅在Al-Mg-Si 系锻铝中和在 Al-Si 系焊条及铝硅铸造合金中，均作为合金元素加的，在基它铝合金 中，硅和铁是常见的杂质兀素，对合金性能有明显的影响。它们主要以FeCl3和游离 硅存在。在硅大于铁时，形成B-FeSiAI3(或Fe2Si2AI9)相，而铁大于硅时，形
9、成a -Fe2SiAI8(或Fe3Si2All2)。当铁和硅比例不当时，会引起铸件产生裂纹，铸铝中铁含量 过 高时会使铸件产生脆性。钛和硼钛是铝合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金形式加入。钛与铝形成TiAI2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用。 Al-Ti系合金产生包反应时，钛的临界含量约为0.15%，如果有硼存在则减速小到 0.01%。铬铬在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常见的添加元素。600C时，铬在铝中溶解度为0.8%，室温时基本上不溶解。 铬在铝中形成(CrFe ) Al7和(CrMn ) Al12等金属间化合
10、物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化 作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性，使阳极 氧化膜呈黄色。 铬在铝合金中的添加量一般不超过0.35%，并随合金中过渡元素的 增加而降低。锶 锶是表面活性元素，在结晶学上锶能改变金属间 化合物相的行为。因此用锶 元素进行变质处理能改善合金的塑性加工性和最终产品质量。由于锶的变质有效时间 长、效果和再现性好等优点，近年来在Al-Si铸造合金中取代了钠的使用。对挤压用 铝合金加入0.015%0.03%锶，使铸锭中B-AIFeSi相变成汉字形a-AlFeSi相，减少了 铸锭均匀化 时间 60%70%，提高材料力学性能和
11、塑性加工性；改善制品表面粗糙度。 对于高硅( 10%13%)变形铝合金中加入0.02%0.07%锶元素，可 使初晶减少至 最低限度，力学性能也显著提高，抗拉强度6b由233MPa提高到236MPa，屈服强度 60.2由204MPa提高到210MPa，延伸率65由9%增至12%。在过共晶Al-Si合金中 加入锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工性能，可顺利地热轧和冷轧。锆元素 锆也是铝合金的常用添加剂。一般在铝合金中加入0.1%0.3%，锆和 铝形成ZrAI3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒。锆亦能细化铸造组织， 但比钛的效果小。有锆存在时，会降低钛和硼细化晶粒的效果。在Al-Zn-M
12、g-Cu系合 金中，由于锆对淬火敏感性的影响比铬和锰的小，因此宜用锆来代替铬和锰细化再结 晶组织。杂质元素 稀土元素加入铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减 少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化。还可降低熔体表面 张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的影响。 各种稀土加 入量约为0.1%at%为好。混合稀土( La-Ce-Pr-Nd等混合)的添加，使Al-0.65%Mg- 0.61%Si合金时效GP区形成的临界温度降低。含镁的铝合金，能激发稀土元素的变 质作用。杂质元素的影响钒在铝合金中形成VAI11难熔化合物，在熔铸过程中起细化晶粒作用，但比
13、钛和锆的作用小。钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用。 钙在铝合金中固溶度极低，与铝形成CaAI4化合物，钙又是铝合金的超塑性元素，大 约5%钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙和硅形成CaSi，不溶于铝，由于减小了硅 的固溶量，可稍微提高工业纯铝的导电性能。钙能改善铝合金切削性能。 CaSi2 不能使 铝合金热处理强化。微量钙有利于去除铝液中的氢。铅、锡、铋元素是低熔点金属，它们在铝中固溶度不大，略降低合金强度，但能改 善切削性能。铋在凝固过程中膨胀，对补缩有利。高镁合金中加入铋可防止钠脆。 锑主要用作铸造铝合金中的变质剂，变形铝合金很少使用。仅在Al-Mg变形铝合金中 代替铋防止钠脆。锑
14、元素加入某些 AI-Zn-Mg-Cu 系合金中，改善热压与冷压工艺性能 铍在变形铝合金中可改善氧化膜的结构，减少熔铸时的烧损和夹杂。铍是有毒元素，能使人产生过敏性中毒。因此，接触食品和饮料的铝合金中不能含有 铍。焊接材料中的铍含量通常控制在8pg/ml以下。用作焊接基体的铝合金也应控制铍 的含量。钠在铝中几乎不溶解，最大固溶度小于0.0025%，钠的熔点低（97.8C），合金中存在 钠时，在凝固过程中吸附在枝晶表面或晶界，热加工时，晶界上的钠形成液态吸附层， 产生脆性开裂时，形成NaAISi化合物，无游离钠存在，不产生钠脆”。当镁含量超 2%时，镁夺取硅，析出游离钠，产生“钠脆”。因 此高镁铝
15、合金不允许使用钠盐熔 剂。防止钠脆的方法有氯化法，使钠形成NaCI排入渣中，加铋使之生成Na2Bi进 入金属基体；加锑生成Na3Sb或加入稀土亦可起到相同的作用。铝锭在铸造之后都进行哪几项处理1. 均质炉均匀化处理： 在铸造铝棒的过程中，铝棒内部化学成分和组织有不均匀的 现象，同时内部一般都存在着残余应力，为消除铸锭的残余应力，消除铸锭的化学 成分和组织的不均匀，进而改善铸锭的压力加工工艺性以及制品的某些最终性能， 这就一定要对铸锭进行均匀处理。一般均火温度在500度左右，类似于钢的退火，2. 切削加工： 使铸锭加工成为需要的规定尺寸（未经过均火处理的切削加工后因为 应力会发生变形）3. 铝锭
16、加热：加热温度在400500度，一个目的是铝锭软化，便于挤压，加热方式为感应电流加热，另一个目的是挤压出型材后进行淬火， 在时效处理前进行淬火，就是为了在加热时使尽量多的溶质溶入固溶体，随后在快速冷却中溶解度虽然下降， 但过剩的溶质来不及从固溶体中分析出来，而形成过饱和固溶体。为达到这一目的 而进行的淬火常称为固溶热处理。4. 模具，挤压工具加热：需要材料具有较强的热硬性，在高温下具有良好的耐磨性与 硬度，加热是为了防止工具粘铝，保持淬火温度环境。挤压垫再每次挤压前都需要 喷氮化硼，起到润滑防止粘铝的作用，或者使用炭黑，石墨喷火润滑。5. 淬火处理：采用风冷，水冷。6. 时效处理：经过时效，硬度和强度有所增加，塑性韧性和内应力则有所降低。铝合金 淬火后，强度或硬度并不立即达到峰值，其塑性非但未下降，反而有所上升。经相当 长时间（例如46 昼夜）的室温放置后，这
