关于铝合金时效的问题

铝合金的热处理不同于碳钢，其熔点低，易过热过烧，加热温度的偏差范围小，对温度仪的精度要求高。若加热保温过于偏差，则可能达不到强化的目的。因此，对于锻铝合金的加热炉温度的控制是整个热处理过程的关键。

根据试验结果分析：人工时效温度的高低与时间的长短有很大关系。较高的时效温度，可以缩短保温时间：较低的时效温度则需要延长保温的时间。用前者方法处理，同一炉试件检出的硬度数据，离散性较大，批量生产难以把握产品的质量，而后者受试件的合格率较高，能够保证强化工艺的质量要求，但工艺成本显著增加。

在这两者之间，必然有一个比较合理的可行区间。经多次反复试验，我们找到如下的加热温度和时间的关系，这对锻铝试件的强化处理较为适合。

铝合金产品特色

以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的密度为2.63～2.85g/cm，有较高的强度（σb为110～650MPa)。

比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。

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。一般地讲，经过时效，硬度和强度有所增加，塑性韧性和内应力则有所降低。 含碳较高的钢，淬火后立即获得很高的硬度，但其塑性变得很低。而铝合金淬火后，强度或硬度并不立即达到峰值，其塑性非但未下降，反而有所上升。经相当长时间（例如4~6昼夜）的室温放置后，这种淬火合金的强度与硬度显著提高，而塑性则有所下降。这种淬火合金的强度和硬度随时间而发生显著变化的现象，叫做时效。室温下进行的时效叫自然时效，在一定温度下进行的时效叫人工时效。时效处理是把材料有意识地在室温或较高温度存放较长时间，使之产生时效作用的工艺。

退火

将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。

T2 退火 主要作用在于消除铸件的内应力（铸造应力和机加工引起的应力），稳定铸件尺寸，并使Al-Si系合金的Si晶体球状化，提高其塑性。 对Al-Si系合金效果比较明显，退火温度280-300℃，保温时间为2-4h。

T4 固溶处理（淬火）加自然时效 通过加热保温，使可溶相溶解，然后急冷，使大量强化相固溶在α固溶体内，获得过饱和固溶体，以提高合金的硬度、强度及抗蚀性。 对Al-Mg系合金为最终热处理，对需人工时效的其它合金则是预备热处理。

T5 固溶处理（淬火）加不完全人工时效 用来得到较高的强度和塑性，但抗蚀性会有所下降，非凡是晶间腐蚀会有所增加。 时效温度低，保温时间短，时效温度约150-170℃，保温时间为3-5h。

T6 固溶处理（淬火）加完全人工时效 用来获得最高的强度，但塑性和抗蚀性有所降低。 在较高温度和较长时间内进行。适用于要求高负荷的零件，时效温度约175-185℃，保温时间5h以上。

T7 固溶处理（淬火）加稳定化回火 用来稳定铸件尺寸和组织，提高抗腐蚀（非凡是抗应力腐蚀）能力，并保持较高的力学性能。 多在接近零件的工作温度下进行。适合300℃以下高温工作的零件，回火温度为190-230℃，保温时间4-9h。

T8 固溶处理（淬火）加软化回火 使固溶体充分分解，析出的强化相聚集并球状化，以稳定铸件尺寸，提高合金的塑性，但抗拉强度下降。 适合要求高塑性的铸件，回火温度约230-330℃，保温时间3-6h。

T9 循环处理 用来进一步稳定铸件的尺寸外形。其反复加热和冷却的温度及循环次数要根据零件的工作条件和合金的性质来决定。 适合要求尺寸、外形很精密稳定的零件。

铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。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。铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和铝合金固溶炉体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。影响时效的因素1.从淬火到人工时效之间停留时间的影响研究发现，某些铝合金如Al－Mg－Si系合金在室温停留后再进行人工时效，合金的强度指标达不到最大值，而塑性有所上升。如ZL101铸造铝合金，淬火后在室温下停留一天后再进行人工时效，强度极限较淬火后立即时效的要低10～20Mpa，但塑性要比立刻进行时效的铝合金有所提高。2.合金化学成分的影响一种合金能否通过时效强化，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，铝合金固熔炉且随温度变化不大，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和固态相变，则可通过热处理进行强化。

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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

以现在的挤压铝型材6063为例，时效温度大概在200度左右，时效保温2个小时就可以了，6061（T6）铝型材时效温度180°C，8h+210°C，2h。硬度能达到14个。

时效处理

具体还要看是什么型材，像板材、棒材就要求时效时间长一点，铝管就时效时间短一点。

时效炉

（1）析出硬化：热处理铝合金为2XXX，6XXX及7XXX,(XXX代表系列型号)，其利用淬火处理及时效处理使材料内部结构发生一种相变化，产生细致析出物，藉此种析出物，强化材料。这种现象叫析出硬化或时效硬化。

（2）固溶处理：非热处理合金则无析出硬化现象(但也会有析出物)，故其强化作用通常借助一般的方法，如固溶体强化，晶粒细化强化。

铝合金析出硬化热处理程序：

实用的析出硬化热处理程序必须包括下列三个基本步骤：

固溶热处理(solution treatment)→淬火(quench)→时效处理(aging treatment)

固溶处理系指将材料生温至固溶体单相区一段时间，以便让溶质全部溶入基地而成单一α相；淬火系指将固溶处理后的材料迅速冷却以得饱和固溶体。时效处理则将此过饱和固溶体放置在恒温，使其逐渐析出析出物而造成性质上的变化。此恒温若为室温则称为自然时效(natural aging)，若在叫高温炉中进行则称之为人工时效(artificial aging)。

铝合金的过时效处理

一般而言，初时效硬度上升是由于析出物逐渐析出，体积比逐渐增加，析出物间距越小所致；到了最高时效时，此时析出物呈现最佳的分布状态，亦即对差排的阻力最大；过时效的形成是由于析出物的粗化，造成析出物半径增大，个数减少，间距加大，根据前述之强化机构，可知粗化降低对差排的阻力，并使硬度下降。