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目??次 1 鋁的特性簡(jiǎn)介 2 2 鋁合金分類及性能 2 3 變形鋁合金的熱處理 2 3.1 固溶處理與時(shí)效 2 3.1.1 固溶處理 3 3.1.2 時(shí) 效 3 3.2 穩(wěn)定化處理 3 3.3 變形呂合金加工和熱處理狀態(tài)標(biāo)記 3 4 精密零件的加工工藝流程 4 5 熱處理工藝參數(shù) 4 6 典型零件的示例 4 7 某公司航空件6061熱處理工藝 5 常用鋁合金的熱處理 1　 鋁的特性簡(jiǎn)介 鋁是一種具有面心立方結(jié)構(gòu)的金屬，它的密度?。?.72g/cm3），熔點(diǎn)低(660.4℃),具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及延展性。鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，在大氣中極易被氧化且生成牢固的氧化膜，所以鋁在大氣和淡水中具有良好的耐腐蝕性。因鋁無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，所以鋁及其它的合金不能夠進(jìn)行相變強(qiáng)化。 鋁能溶解許多種元素并形成固溶體，即形成合金。鋁合金中常用的添加元素有Cu、Zn、Mg、Si、Cr等以及稀土元素。 2　 鋁合金分類及性能 按照合金元素在鋁中的極限溶解度的不同，以及溶質(zhì)元素的種類以及溫度對(duì)溶解度的影響等因素，對(duì)鋁合金進(jìn)行分類。鋁合金分類，見(jiàn)表1。 表1　 鋁合金分類及性能 不可熱處理 強(qiáng)化鋁合金 防 銹 鋁 如，5A06 { 易于加工成形和焊接，并具有良好的光澤和低溫性能，抗蝕性好。但強(qiáng)度較低。 } 變形鋁合金 硬鋁 如，2A12 { 時(shí)效強(qiáng)化能力強(qiáng)烈，室溫強(qiáng)度較高，耐熱性好，但抗腐蝕性及焊接性較差。 } 可熱處理 強(qiáng)化鋁合金 超 硬 鋁 如，7075 { 變形鋁中強(qiáng)度最高，但有應(yīng)力腐蝕傾向，熱穩(wěn)定性較差。 } 鋁合金分類 鍛 鋁 如，6061 { 具有良好的冷熱加工、焊接、抗腐蝕、低溫、疲勞和光制等性能。 } 鋁鋰合金 如，8090 { 具有密度低、比強(qiáng)度高、比剛度大、抗疲勞、耐腐蝕、耐熱以及低溫性能等優(yōu)點(diǎn)。 } 鑄造鋁合金 { 具有良好的流動(dòng)性，較小的收縮性，熱裂、縮孔和疏松等傾向性都很小。 } 3　 變形鋁合金的熱處理 3.1　 固溶處理與時(shí)效 固溶與時(shí)效處理是變形鋁合金（防銹鋁合金除外）的主要熱處理工藝。 變形鋁合金中的合金元素都能溶于鋁，形成固溶體。它們的溶解度都隨溫度下降而減少。將鋁合金加熱至較高溫度，保溫后迅速冷卻，可獲得過(guò)飽和固溶體。這種操作屬于淬火，對(duì)鋁合金而言稱之為固溶處理。過(guò)飽和固溶體在常溫下放置或在高于常溫的溫度下保溫，將發(fā)生脫溶沉淀現(xiàn)象。由于脫溶沉淀產(chǎn)物十分細(xì)小，而且與基體共格或半共格，可使合金強(qiáng)度大幅度提高，故稱其為強(qiáng)化相，這種過(guò)程成為時(shí)效。常溫下進(jìn)行的時(shí)效成為自然時(shí)效，高于常溫進(jìn)行的實(shí)效時(shí)效成為人工時(shí)效。 3.1.1　 固溶處理 固溶處理各工藝參數(shù)的選擇原則如下： 加熱溫度：①必須防止過(guò)燒、②使強(qiáng)化相最大限度的溶入固溶體。 保溫時(shí)間：保溫的目的是使工件透熱，達(dá)到設(shè)定的加熱溫度，并使強(qiáng)化相充分溶解且均勻化。 冷 卻：淬火冷卻速度必須足夠快，以抑制過(guò)飽和固溶體分解，析出粗大的過(guò)剩相。 3.1.2　 時(shí) 效 人工時(shí)效的溫度與時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制。溫度低時(shí)間短強(qiáng)度達(dá)不到峰值，稱為欠時(shí)效、溫度過(guò)高時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使合金強(qiáng)度下降，稱為過(guò)時(shí)效。 將淬火工件在不同溫度下進(jìn)行兩次或多次時(shí)效稱為分級(jí)時(shí)效。采用分級(jí)時(shí)效可以顯著提高抗應(yīng)力腐蝕性能和斷裂韌性。 將時(shí)效態(tài)工件在較低溫度下短時(shí)間保溫，使工件的硬度和強(qiáng)度下降，恢復(fù)到接近淬火態(tài)的水平，然后再進(jìn)行時(shí)效，獲得具有人工時(shí)效態(tài)的強(qiáng)度和分級(jí)時(shí)效態(tài)的應(yīng)力腐蝕抗力的最佳配合，這種工藝稱為回歸再時(shí)效（RRA處理）。 3.2　 穩(wěn)定化處理 穩(wěn)定化處理用于處理要求很高尺寸穩(wěn)定性的工件，防止工件在放置、安裝、使用過(guò)程中發(fā)生微小的尺寸變化而進(jìn)行的處理。穩(wěn)定化時(shí)效處理溫度通常高于時(shí)效處理溫度，也采用多級(jí)時(shí)效作為穩(wěn)定化處理，既固溶后預(yù)時(shí)效，然后進(jìn)行正常時(shí)效，最后進(jìn)行終時(shí)效。 目前廣泛采用高、低溫循環(huán)處理工藝，這是將時(shí)效和冷（深冷）處理結(jié)合起來(lái)反復(fù)進(jìn)行的工藝。需要說(shuō)明的是，高低溫時(shí)效循環(huán)穩(wěn)定化處理的循環(huán)次數(shù)，應(yīng)不少于3次，最后必須以時(shí)效處理結(jié)束。 3.3　 變形呂合金加工和熱處理狀態(tài)標(biāo)記 變形鋁合金加工和熱處理狀態(tài)標(biāo)記，見(jiàn)表4。美國(guó)在合金后面附有材料加工和熱處理代號(hào)，如6061—T62、7075—T76等。 表2　 變形鋁合金加工和熱處理狀態(tài)標(biāo)記 代號(hào) 說(shuō) 明 代號(hào) 說(shuō) 明 F 自由加工狀態(tài)，對(duì)于加工硬化和熱處理?xiàng)l件沒(méi)有特殊要求，該狀態(tài)產(chǎn)品的力學(xué)性能不作規(guī)定 T62 固溶處理；人工時(shí)效 T7 固溶處理；穩(wěn)定化 O 再結(jié)晶退火狀態(tài) T72 固溶處理；過(guò)時(shí)效 W 固溶處理狀態(tài) T73 固溶處理；分級(jí)時(shí)效 H 冷作硬化狀態(tài)，在H字母后面須跟2或3位數(shù)字表示細(xì)分狀態(tài) T8 固溶處理、冷作；人工時(shí)效 T81 固溶處理、冷作（1%）；人工時(shí)效 代號(hào) 說(shuō) 明 代號(hào) 說(shuō) 明 T T代表固溶處理后時(shí)效。在T字母后的第一位數(shù)字表示熱處路基本類型（1～10），其后面的數(shù)字表示熱處理細(xì)節(jié)方面的不同 T86 固溶處理、冷作（6%）；人工時(shí)效 T9 固溶處理、人工時(shí)效；冷作 T93 固溶處理、人工時(shí)效；冷作（3%） T1 從熱成形溫度冷卻、自然時(shí)效至大體穩(wěn)定 T10 從熱成形溫度冷卻；人工時(shí)效、冷作 T2 退火狀態(tài)（只用于鑄件） TX51 為消除固溶處理后的殘留應(yīng)力，固溶處理后進(jìn)行拉伸處理，板材有0.5～3%的永久變形量。X代表3、4、6或8。 T3 固溶處理；冷作、自然時(shí)效 T31 固溶處理；冷作（1%）、自然時(shí)效 T36 固溶處理；冷作（6%）、自然時(shí)效 T351 固溶處理；拉伸、自然時(shí)效 T4 固溶處理；自然時(shí)效 T451 固溶處理、自然時(shí)效；拉伸 T41 固溶處理沸水淬火；自然時(shí)效 T651 固溶處理、人工時(shí)效；拉伸 T411 固溶處理空氣冷卻；自然時(shí)效 T851 固溶處理；拉伸、人工時(shí)效 T42 固溶處理；自然時(shí)效至充分穩(wěn)定 T8510 固溶處理；拉伸、矯正、人工時(shí)效 T5 從熱成形溫度冷卻；人工時(shí)效 TX53 消除熱應(yīng)力 T6 固溶處理；人工時(shí)效 TX54 為消除精密鍛件固溶處理后的殘留應(yīng)力，固溶處理后進(jìn)行壓縮處理。X代表3、4、6或8。 T61 固溶處理沸水淬火（T41）；人工時(shí)效 T611 固溶處理沸水淬火 T854 固溶處理、壓縮；人工時(shí)效 4　 精密零件的加工工藝流程 落料 → 粗加工 → 固熔+時(shí)效處理 → 半精加工 → 穩(wěn)定化處理 → 精加工。 5　 熱處理工藝參數(shù) 常用變形鋁合金進(jìn)行固溶、時(shí)效和穩(wěn)定化處理的工藝參數(shù)，見(jiàn)表5。 表3　 常用變形鋁合金熱處理工藝參數(shù) 牌號(hào) 固溶處理 （℃） 時(shí)效 穩(wěn)定化處理 熔化開(kāi)始溫度 （℃） 美 中國(guó) 一級(jí) 二級(jí) 一級(jí) 高低溫循環(huán) 7075 7A09 （LC9） 465～485 － 150℃/8h 120℃/8h 175℃/10h ① 175℃/4h ②－70℃/1h 525 2024 2A12 （LY12） 495～503 室溫≥96h （160℃/10h） － 180℃/10h ① 180℃/4h ② -70℃/1h 505 6061 6061 （LD30） 515～530 室溫≥96h （160℃/10h） － 175℃/10h ① 175℃/4h ②－70℃/1h 595 6　 典型零件的示例 高精密鋁合金零件加工制造過(guò)程中的熱處理工序示例，見(jiàn)附錄。 附錄A：引擎支架（法蘭）的熱處理工藝卡； 附錄B：L2鏡座的熱處理工藝卡。 7　 某公司航空件6061熱處理工藝