工業鋁型材生產加工廠家

鋁型材經淬火呈亞穩定狀態的過飽和固溶體，有發生分解和析出過剩溶質院子的趨勢，在一定條件下，這種過飽和固溶體發生分解和析出的熱處理階段稱時效；在室溫條件下的時效稱自然時效，需要將鋁型材加熱一定溫度并保持一定時間的時效稱人工時效；

一般來講，大多數鋁型材在室溫下就產生脫溶過程即發生自然時效，自然時效可在淬火后立即開始，也可經過一定的“孕育期”才開始；不同材質鋁型材自然時效的速度相差很大，有的合金材質僅需數天，如硬鋁合金型材（2A11、2A12等）在淬火后室溫停放48h以后，性能開始趨于穩定；有的鋁型材需要經過數月或數年性能才能趨于穩定，如7A04合金即使自然時效3個月也難以達到穩定狀態，只有在升高溫度（通常高于120℃）的條件下，過飽和固溶體的分解和析出才可能加速；

時效硬化過程是過飽和固溶體分解和析出的過程，這個過程在時效整個階段可分為三個階段：第一階段是溶質原子沿基體的一定晶面產生富集，形成濃度偏聚，即G.P區的階段；這個階段中，G.P區與母相共格，結構與母相之間的表面能小，鋁型材的強度、硬度開始升高；第二階段G.P區長大并轉化為一種中間相（θ”）；θ”相完全與基體共格，在基體中均勻分布；但θ”相的結構與基體有差別，在相周圍會產生較大的晶格畸變，導致鋁型材顯著強化，其強化效果比G.P區要大；第三個階段是中間過渡相（θ”）轉變為具有獨立晶體結構的穩定相，鋁型材的強度、硬度開始降低，也就是過時效開始；如果時效時間再延長或溫度升高，平衡相θ聚集長大，鋁型材就會過時效，過時效的鋁型材強度、硬度顯著降低；

鋁型材的時效硬化能力與固溶體的濃度和時效溫度有關，理論上固溶體的濃度越高，時效效果越強烈，以接近極限溶解度的鋁型材強化效果最大；反之，則效果越低；時效溫度對時效效果的影響可用不同溫度下的等溫時效曲線來表示，見下圖：

從曲線上可觀察到以下特點：

 

（1）降低時效溫度，可以阻礙或抑制時效硬化效應（如在-18℃時）；

（2）時效溫度提高，則時效硬化速度加快，時效時間縮短，但硬化峰值的軟化速度也較快；

（3）在具有強度峰值的溫度范圍內，強度最高值隨時效溫度升高而降低；

（4）在人工時效時，強度才會出現峰值，當鋁型材的強度達到最高值時，如果繼續延長時效時間，強度不僅不會升高，反而開始下降，出現“過時效”；

（5）自然時效不會出現過時效現象；

 

實效的目的是使淬火得到的過飽和固溶體發生分解并均勻析出，用來提高鋁型材的強度性能；根據時效硬化曲線可以確定時效工藝制度，也可避免過時效現象；

 

從時效硬化曲線得知，在時效初期鋁型材強度升高很慢或不升高且塑性很高，可利用這一特性對鋁型材進行矯直操作，對生產非常有利；

 

對一般鋁型材來說，采用自然時效時，其屈服強度稍低，而耐腐蝕性能較好；采用人工時效時，鋁型材的屈服強度較高，而伸長率和耐腐蝕性能都降低，但對于AI-Zn-Mg-Cu系鋁型材（7A04則）相反，當采用人工時效時，鋁型材的耐腐蝕性能反而比自然時效的高；人工時效時，屈服強度較抗拉強度有更大的提高，因此，與同一鋁型材的自然時效狀態比較，人工時效后有更高的強度和較低的塑性；過時效降低抗拉強度及屈服強度，但塑性不能相應成比例升高；

 

鋁型材經時效后會發生時效硬化，但時效的硬化是可逆的，若將經過自然時效的鋁型材放在比較高的溫度（但低于淬火加熱溫度）下短時間加熱，然后在迅速冷卻到室溫，這時其強度將立即下降到和剛淬火時的差不多，即又回復到新淬火狀態，其他性質的變化也往往相似，這種現象稱回歸；回歸后的鋁型材還能進行自然時效，可以重復多次，這種可逆效應稱“回歸效應”；但應指出，回歸操作每重復一次，都會發生一部分不可逆的分解，使再時效的能力減弱；硬鋁型材自然時效后在200~250℃短時間加熱后迅速冷卻，其性能變化如下圖所示：

自然時效后鋁型材一般只生成G.P區，但G.P區是熱力學不穩定的沉淀相，如在較高溫度下短時間加熱，即會迅速向固溶體中回溶而消失，冷卻后又變成過飽和固溶體而恢復再時效的能力，這就是回歸效應產生的原因；

回歸效應在工業生產中很有實用價值，例如對自然時效后因塑性降低零件的整形與修復處理困難，可以利用回歸處理來恢復塑性，但應注意以下幾點：

（1）回歸處理的溫度必須高于原先的時效溫度，兩者差別愈大、回歸愈快、愈徹底；相反，如果兩者差別很小，則回歸很難發生，甚至不發生；

（2）回歸處理的加熱時間一般很短，只要低溫脫溶相完全溶解即可，如果時間過長，會使硬度重新升高或過時效，達不到回歸效果；

（3）在回歸過程中，僅預脫溶期的G.P區重新溶解，脫溶期產物往往難以溶解；由于低溫時效時不可避免地總有少量脫溶期產物在晶界等處析出，因此，即使在最有利的情況下鋁型材也不可能完全回歸到新淬火狀態，總有少量性質的變化是不可逆的；這樣，既會造成力學性能一定的損失，也易使鋁型材產生晶間腐蝕，使鋁型材耐腐蝕性有所降低，因而有必要控制回歸處理的次數；

對于某些鋁型材來說，淬火和人工時效之間的間隔時間對其時效效果有一定影響；如AI-Mg-Si系鋁型材，在淬火后必須立即進行人工時效，才能得到高的強度，如果在室溫停放一段時間再時效，對強度有不利影響；w（Mg2Si）＞1%的鋁型材在室溫停放24h后再時效，強度比淬火后立即時效的低約10%，這種現象稱“停放效應”或“時效滯后現象”；因此，對于有“停放效應的”鋁型材，應盡可能縮短淬火與人工時效的間隔時間；下表列出了某些鋁型材時效工藝制度：