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铝合金门窗厂家:铝合金淬火知识

来源:www.cqswmc.com 发布时间:2023年04月26日
  淬火原理
  大部分挤压铝合金都是可热处理的强化合金。挤压后,通过固溶热处理和时效可以提高这些合金的强度,并获得有用的组织和性能。热处理强化铝合金的显著特点是随着温度的升高,其主要合金元素在固态铝中的溶解度大大增加。

  固溶热处理(或淬火)通常包括两个步骤,即固溶处理和冷却。一步是在固溶曲线温度以上对材料进行热处理,形成固溶体,但温度低于固相线温度(或共晶温度),热处理所需时间取决于合金中Mg2Si化合物颗粒的大小和分布以及热处理温度。精细的、高度分散的Mg2Si化合物颗粒将比粗大的聚集颗粒溶解得更快。一定形状的Mg2Si颗粒的溶解度随着温度的升高而显著增加。二步,将高温固溶的合金材料足够快地冷却到室温,防止Mg2Si析出,使合金元素Mg和Si保持过饱和固溶体,为时效析出做准备。

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  淬火制度的选择原则
  1 .淬火加热温度
  原则上,这类合金的加热温度可以通过相图来确定。淬火加热温度的下限是固溶度曲线,上限是起始熔化温度。一般淬火时效合金对合金元素的浓度要求严格,允许波动范围小。比如某些铝合金的淬火温度只允许在2℃~ 3℃之间波动,还要求加热时金属温度能保证良好的均匀性。所以淬火加热所用的设备一般都是温度控制、炉内温度均匀的浴式炉,工件单件悬浮在炉内,既能保证加热均匀,又能保证淬火时冷却均匀。当然,对于淬火温度范围较宽的合金,淬火加热容易控制。
  在淬火过程中,金属内部会发生一系列的物理化学变化,包括再结晶、晶粒长大以及与周围介质的相互作用,这些都会影响淬火后合金的性能。在确定淬火温度时,应根据不同合金的特性来考虑。比如,在不过烧的前提下,提高淬火温度有助于时效强化过程,但有些合金在高温下有晶粒长大的趋势,所以要限制Z高加热温度。
  过烧是淬火时容易出现的缺陷。轻度烧成时,表面特征不明显,晶界略厚,有少量球状易熔成分,晶粒较大。体现在性能上,冲击韧性降低,腐蚀速率大大增加。严重过烧时,粗晶界平坦,氧化严重,除晶界处有薄层易熔物和球状易熔物外,三种晶粒的结合点呈黑色三角形,有时沿晶界出现裂纹。产品表面颜色较暗,有时会出现气泡等突起颗粒。
  2。淬火加热保温时间
  保温的目的是使相变过程充分进行(多余相充分溶解),组织充分转变成淬火所需的形状。在工业批量生产条件下,保温时间应从炉料Z冷部分达到淬火温度下限开始计算。保温时间长短主要取决于成分、原成分和加热温度。
  温度越高,相变速率越大,保持时间越短。
  材料的预处理和原始组织(包括强化相的大小和分布等。)对保持时间也有很大影响。铸态合金中的二相一般比较粗大,溶解速率较低,需要比变形合金长得多的保温时间。就同一变形合金而言,大变形程度所需的时间比小变形程度所需的时间短。在退火合金中,强化相的尺寸大于淬火时效合金,因此退火合金的淬火、加热和保温时间比再淬火合金长得多。
  保温时间还与炉料、工件厚度、加热方式等因素有关。炉料越多,工件越厚,保温时间越长。浴炉加热比气体介质加热更快更短。为了获得细晶组织,防止晶粒长大,在保证所有强化相溶解的前提下,尽可能采用快速加热和短保温时间是合理的。
  3。淬火速度
  合金淬火时的冷却速度须保证过饱和固溶体固定不分解,以防止强化相析出,降低淬火时效后的力学性能。所以淬火时冷却速度越快越好。但冷却速度越大,淬火产品的残余应力和变形越大,所以一般根据不同的合金和不同形状尺寸的产品来确定冷却速度。合金的淬火敏感性越强,选择的淬火冷却速率越大。例如,2A11和2A12铝合金的淬火冷却速度应在50℃/s以上,而7A04铝合金对冷却速度非常敏感,其淬火速度应为170℃/s。
  淬火应力
  工件在淬火介质中快速冷却时,产生热应力,导致材料变形不均匀。对于铝合金厚板(厚度> =6mm),尤其是超厚板(厚度> =50mm),淬火应力问题更为突出。淬火后的残余应力会影响材料的力学性能,如抗应力腐蚀性能、断裂韧性和抗疲劳性能。如果淬火后的产品需要切削处理,可能会影响淬火应力的亚稳态平衡,使淬火后的产品出现扭曲、翘曲、弯曲等缺陷。
  合金在淬火冷却过程中,工件内部沿截面存在一定的温度梯度,表面温度低,中间温度高,存在温差。温度梯度对淬火应力有重要影响,影响温度梯度的淬火工艺因素主要包括淬火加热温度、淬火速度、工件截面尺寸和工件截面形状。为了降低合金淬火后的残余应力,应适当降低淬火冷却速度,以减小温度梯度。这种方法对于截面复杂、壁厚差异大的型材尤为重要。常用的方法是将淬火介质水的温度提高到60-80℃,或采用等温淬火和间断淬火技术,或采用液氮和一些有机介质进行淬火,使工件得到平缓均匀的冷却,不均匀变形和淬火应力明显降低。但对于淬火敏感的合金,当淬火冷却速度下降到一定程度时,合金时效后的力学性能不会达标,在保证合金力学性能的前提下,适当降低淬火冷却速度是降低淬火应力的有效途径。

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