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固溶淬火后
铝合金的
强度、
硬度随时间延长而显著提高的现象,称为时效,
铝合金时效
硬化是一个相当复杂的过程,目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果,它不仅取决于合金元素的组成、时效工艺,还取决于合金在生产过程中所产生的缺陷状态,特别是空位、位错的数量和分布等,一般来说,铝合金的时效主要受以下因素的影响。
1) 合金化学成分的影响
一种合金能否通过时效来强化,首先取决于组成合金的元素能否溶解于
固溶体以及固溶度随温度变化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小,且随温度变化不大,而镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度,但它们与铝形成的化合物的结构与
基体差异不大,强化效果甚微。因此,二元铝-硅、铝-锰、铝-镁、铝-锌通常都不采用时效强化处理;而有些二元合金,如铝-铜合金,及三元合金或多元合金,如铝-镁-硅、铝-铜-镁-硅合金等,它们在
热处理过程中有溶解度变化和固态相变,则可通过热处理进行强化。
2)合金的固溶处理工艺影响
为获得良好的时效强化效果,在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下,淬火
加热温度应高些,
保温时间也要长些,这有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体;另外在淬火
冷却过程中不能析出第二相,否则在随后时效处理时,已析出相将起晶核作用,造成局部不均匀析出而降低时效强化效果。
3)时效温度的影响
在不同温度时效时,析出相的临界晶核大小、数量、成分以及聚集长大的速度不同,若温度过低,由于扩散困难,GP区不易形成,时效后强度、硬度低,当时效温度过高时,扩散易进行,过饱和固溶体中析出相的临界晶核尺寸大,时效后强度、硬度偏低,即产生过时效。因此,各种合金都有最适宜的时效温度。
4)铝合金的回归现象
经淬火自然时效后的铝合金(如铝-铜)重新加热到200~250℃,然后快冷到室温,则合金强度下降,重新变软,性能恢复到刚淬火状态;如在室温下放置,则与新淬火合金一样,仍能进行正常的自然时效,这种现象称为回归现象。在理论上回归处理不受处理次数的限制,但实际上,回归处理时很难使析出相完全重溶,造成以后时效过程中析出相呈局部析出,使时效强化效果逐次减弱。同时在反复加热过程中,固溶体晶粒有越来越大的趋势,这对性能不利。因此回归处理仅用于修理飞机用的铆钉合金,即可利用这一现象,随时进行
铆接,而对其它铝合金很少有使用价值。
时效是提高可热处理强化铝合金
力学性能的重要手段,只有摸清了时效强化的规律及其对于不同合金组织与性能的影响,我们才能利用这一工艺来提高铝合金的综合性能,以获得预期的效果。【完】