求铝合金固溶的时效强化原理时效因素

铝合金的热处理炉有：退火炉，时效炉，淬火（固溶热处理）炉，均热炉,加热炉，干燥炉等。 退火炉：用于各种带，箔材在轧制中间的去应力退火。 时效炉：对于能进行时效强化的合金，进行时效处理，分为：棍底式、网带式等。 淬火路：对于能进行淬火处理的合金的管，棒，线，板材进行固溶热处理，分为：立式淬火炉，辊底式淬火炉等。 加热炉：用于进行轧制前板材，铝锭的加热，有立锭横推式，立锭纵推式，井式，棍底式等。 干燥炉：用于高品质航空铝材热处理及其加工前的烘干。

固溶处理是把铸件加热到尽可能高的温度，接近于共晶体的熔点，温度越高，强化元素溶解速度越快，强化效果越好。一般加热温度的上限低于合金开始过烧温度，下限应使强化组元尽可能多地溶入固溶体中。在该温度下保持足够长的时间，使强化组元最大限度的溶解，这种高温状态被固定保存到室温，保温时间是由强化元素的溶解速度来决定，这取决于合金的种类、成分、组织、铸造方法和铸件的形状及壁厚。快速冷却，淬火时给予铸件的冷却速度越大，使固溶体自高温状态保存下来的过饱温度也越高，从而使铸件获得高的力学性能，但同时所形成的内应力也越大，使铸件变形的可能性也越大，所以对冷却介质温度关系很大。该过程称为固溶处理。固溶处理可以提高铸件的强度和塑性，改善合金的耐腐蚀性能。固溶热处理的淬火转移时间应尽可能地短，一般应不大于15s，以免合金元素的扩散析出而降低合金的性能。时效处理：(设备：铝合金时效炉) 时效处理是将固溶处理后的铝合金铸件加热到某一温度，保温一定时间后出炉，在空气中缓慢冷却到室温的工艺称为时效。如果时效强化是在室温下进行的称为自然时效，如果时效强化是在高于室温并保温一段时间后进行称为人工时效。时效处理进行着过饱和固溶体分解的自发过程，从而使合金基体的点阵恢复到比较稳定的状态。         时效温度和时间的选择取决于对合金性能的要求、合金的特性、固溶体的过饱和程度以及铸造方法等。人工时效可分为三类：不完全人工时效，完全人工时效和过时效。不完全人工时效是采用比较低的时效温度或较短的保温时间，获得优良的综合力学性能，即获得比较高的强度，良好的塑性和韧性，但耐腐蚀性能可能比较低。完全人工时效是采用较高的时效温度和较长的保温时间，获得最大的硬度和最高的抗拉强度，但伸长率较低。过时效是在更高的温度下进行，这时合金保持较高的强度，同时塑性有所提高，主要是为了得到好的抗应力腐蚀性能。为了得到稳定的组织和几何尺寸，时效应该在更高的温度下进行。过时效根据使用要求通常也分为稳定化处理和软化处理。铝合金铸件T6热处理一般分为二个阶段，固溶处理(淬火)加时效铝合金压铸。固溶处理：是指将铝合金铸件加热到一定的温度恒温保持一段时间，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体，提高力学性能，增强耐腐蚀性能的热处理工艺。时效处理：时效是铝合金铸件经过固溶处理后完成T6工艺的热处理。时效处理是采用较高的时效温度和较长的保温时间，获得最大的硬度和最高的抗拉强度，达到尺寸的稳定性铝合金压铸。

固溶处理：

指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

目的：

①主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。

②使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型。

时效处理：

指金属或合金工件（如低碳钢等）经固溶处理，从高温淬火或经过一定程度的冷加工变形后，在较高的温度放置或室温保持其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。

一、分类：

①若采用将工件加热到较高温度，并较短时间进行时效处理的时效处理工艺，称为人工时效处理。

②若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理。

③第三种方式是振动时效，从80年代初起逐步进入使用阶段，振动时效处理在不加热也不像自然时效那样费时的情况下，给工件施加一定频率的振动使其内应力得以释放，从而达到时效的目的。

二、目的：

消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。

固溶热处理:

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

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550～650℃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CuAl2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。

选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。

一、塑料模具的制造工艺路线

1.低碳钢及低碳合金钢制模具

例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。

2.高合金渗碳钢制模具

例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。

3.调质钢制模具

例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。

4.碳素工具钢及合金工具钢制模具

例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。

5.预硬钢制模具

例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。

二、塑料模具的热处理特点

（一）渗碳钢塑料模的热处理特点

1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。

2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。

3.渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（900～920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。

4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳钢）；中温碳氮共渗后直接淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。

（二）淬硬钢塑料模的热处理

1.形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05%。

2.塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。

3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。

（三）预硬钢塑料模的热处理

1.预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。

2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。

3.预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺，供参考。

表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺

钢 号 加热温度/℃ 冷却方式 回火温度/℃ 预硬硬度HRC

3Cr2Mo 830～840 油冷或160～180℃硝盐分级 580～650 28～36

5NiSCa 880～930 油冷 550～680 30～45

8Cr2MnWMoVS 860～900 油或空冷 550～620 42～48

P4410 830～860 油冷或硝盐分级 550～650 35～41

SM1 830～850 油冷 620～660 36～42

（四）时效硬化钢塑料模的热处理

1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。

2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。

3.时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内须通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表3-28。

表3-28 部分时效硬化钢的热处理规范

钢 号 固溶处理工艺 时效处理工艺 时效硬度HRC

06Ni6CrMoVTiAl 800～850℃油冷 510～530℃×（6～8）h 43～48

PMS 800～850℃空冷 510～530℃×（3～5）h 41～43

25CrNi3MoAl 880℃水淬或空冷 520～540℃×（6～8）h 39～42

SM2 900℃×2h油冷+700℃×2h 510℃×10h 39～40

PCR 1050℃固溶空冷 460～480℃×4h 42～44

三、塑料模的表面处理

为了提高塑料模表面耐磨性和耐蚀性，常对其进行适当的表面处理。

1.塑料模镀铬是一种应用最多的表面处理方法，镀铬层在大气中具有强烈的钝化能力，能长久保持金属光泽，在多种酸性介质中均不发生化学反应。镀层硬度达1000HV，因而具有优良的耐磨性。镀铬层还具有较高的耐热性，在空气中加热到500℃时其外观和硬度仍无明显变化。

2.渗氮具有处理温度低（一般为550～570℃），模具变形甚微和渗层硬度高（可达1000～1200HV）等优点，因而也非常适合塑料模的表面处理。含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的渗氮性能，用作塑料模时进行渗氮处理可大大提高耐磨性。

适于塑料模的表面处理方法还有：氮碳共渗、化学镀镍、离子镀氮化钛、碳化钛或碳氮化钛，PVD、CVD法沉积硬质膜或超硬膜等

http://jpkc.cec.edu.cn/jpkc/cygysj/top_all/w_ziyuanku/cailiao/13.4.htm

参考资料：http://jpkc.cec.edu.cn/jpkc/cygysj/top_all/w_ziyuanku/cailiao/13.4.htm

6063 T5

由高温成型过程冷却，然后进行人工时效的状态。

适用于由高温成型过程冷却后，不经过冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限），予以人工时效的产品。

6063T6

由固溶热处理后进行人工时效的状态。

适用于由固溶热处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。

T4

固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。适用于固溶热处理后，不在进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品

6063合金一般做T4和T6状态：

他们的物理性能的区别：

状态 拉伸强度 屈服强度 延伸率 硬度(a) 剪切强度 疲劳强度(b)

MPa ksi MPa ksi 样品厚度

T4 241 35 145 21 22 65 165 24 97 14

T6 310 45 276 40 12 95 207 30 97 14

1、将可热处理强化的铝合金材料加热到较高的温度并保持一定的时间，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中，形成过饱和固溶体，然后以快冷的方法将这种过饱和固溶体保持到室温，它是一种不稳定的状态。由于此时铝合金材料的塑性较高，可方便的进行进行冷加工或矫直工序，但由于此时材料属于一种不稳定的状态之下，所以随之要做时效处理而达到稳定状态。

2、淬火和随后进行高温回火的综合热处理工艺叫调质，是为了取得既强又韧的机械性能，调质钢主要用于受力情况复杂的重要零部件。这时调质后的钢材表面不是很硬，适合机加工，同时内部组织已经比较均匀，基本不存在内应力，能够达到承担较复杂受力的目的。

好吧！我来说下详细的！（只说设备哦）首先铸造：一个适合生产规模大小的熔炼炉，重力生产机台或低压生产机台，然后是切冒机（分边冒和中心冒口），毛胚经简易处理后进入热处理（热处理分固溶与时效炉），然后根据工艺不同决定是否使用打沙机！（待冷却）---加工：全部数控车床，经一工程机床，二工程加工机床，然后进钻孔车床（PCD与中心空一体化加工），这里说明下，或工艺不同顺序可更调！（还有个精加工机床）-----涂装：经机加工后的轮毂存在毛刺，毛边，涂装第一步需要打磨机（分粗，细磨，更换砂纸的粗细度），涂装设备都是一体化的，分别经过：清洗-粉体-色漆或透明漆，这个过程是个流水线，下来后就是包装成品了！整个过程有质检的参与，检验设备包括：铸造，X光射线探伤检测机，光谱仪，机加工，三坐标，整套量具（主要是游标卡尺与内，外径千分尺），然后是性能检测站，包括13度冲击机台，弯曲疲劳试验机台，材料性能拉伸试验机，径像机台，盐雾腐蚀箱（这个是检测轮毂表面覆盖的油漆性能的）！就这些了！还有，大哥，没个几千万RMB是搞不起来的！