铝合金淬火变形，开裂的原因有哪些
铝合金在高温下很柔软，极易造成变形，大的内应力会造成开裂，常用淬清水方法来消除。对于大锻件和形状复杂的铸件其淬火（固溶）应力特别明显，操作时要特别小心。
铝合金固溶时不发生相变，无组织应力，只有热应力在起作用。零件冷却后，表面因热应力作用造成压应力，心部受断裂应力常常会出现微裂纹。为了减少变形和开裂，应该控制加热速度和冷却方法。目前常用提高淬火温度、用油淬火、改用其他淬火介质或等温淬火等方法来消除。
铝合金淬火在从500℃向250℃转变时为关键性冷却范围，所以新淬火介质以聚醚和聚二醇等聚合物最理想。冷却能力可通过在很大范围内改变浓度来调整，低浓度聚合物水溶液的冷却速度和冷水相当。随浓度提高，冷却能力下降而接近油和热水，聚合物的逆溶性温度(60~80℃)减慢了淬火开始的冷却速度，使热应力明显降低。
装炉方法不当，因自重产生变形，应采用适当的夹具，并保持炉气循环、炉温均匀。正确选择淬火方法会减少畸变。微量的变形可通过淬火后马上校正。
机械加工后零件内残留应力过大也会产生变形，可以进行消除应力退火。消除铝合金的残留应力也可以通过在零件淬火后进行1%~5%的塑性变形，使残留应力因工件变形而松弛。塑性变形后，再进行人工时效则效果更加明显。
工件外形复杂、壁厚不均，容易造成应力集中。应改进设计方案，增大圆角半径。铸铝件应有加强筋，太薄部分淬火时，应用石棉包扎。
另外，热处理炉温均匀性、精确性及淬火转移时间的长短都对变形开裂有影响，操作者应注意。
原则上讲材料能热处理的前提是从高温冷却至低温过程中发生固态相变或者同素异构转变。没有变化，热处理自然也没有意义。
纯铝在冷却过程中没有相变也没有同素异构，所以不能热处理。
铝合金也是这样判断，常见的二元铝合金基本没有相变，三元或更多的才会有。像杜拉铝，超硬铝都可以。一般都是用时效强化来处理。
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。
硬铝合金属AI—Cu—Mg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化．其特点是硬度大，但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快。
锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金。
扩展资料：
合成工艺：
铝和铝合金可以用各种不同的方法熔炼。常使用的是无芯感应炉和槽式感应炉、坩埚炉和反射式平炉（使用天然气或燃料油燃烧）以及电阻炉和电热辐射炉。
炉料种类广泛，从高质量的预合金化铸锭一直到专门由低等级废料构成的炉料都可以使用。然而，即使在最适宜熔炼浇注的条件下，熔化的铝也易受三种类型的不良影响：
1、在高温条件下，随着时间的推移，氢气的吸附导致溶解在熔液中氢气的增加。
2、在高温条件下，随着时间的推移，熔液发生氧化。
3、合金元素的丧失。
参考资料来源：百度百科——铝合金
其次，铝制品表面本身就应该有比较致密的氧化层，稍微加热有可能会使少量的铝继续氧化，但是不会发生明显改变。
最后，相结构方面，由于不同铝合金的性质并不相同，但是一般情况下，300度的温度不足以使铝合金发生相变。不过，对于有形变的铝制品来说，可以通过热处理使其内应力消除，减少缺陷，至少我见过有文献中记载对铝合金在200~400度下退火处理的研究，具体可以参考文献《3A21铝合金热处理及旋压温度对其组织性能的影响》。
铝及铝合金在20℃的热膨胀系数为23.21E-6/K。
物体由于温度改变而有胀缩现象。其变化能力以等压(p一定)下，单位温度变化所导致的长度量值的变化，即热膨胀系数表示。
大多数情况之下，热膨胀系数为正值，也就是说温度变化与长度变化成正比，温度升高体积扩大。
扩展资料：
热膨胀系数的影响因素
1、化学矿物组成。
热膨胀系数与材料的化学组成、结晶状态、晶体结构、键的强度有关。组成相同，结构不同的物质，膨胀系数不相同。通常情况下，结构紧密的晶体，膨胀系数较大；而类似于无定形的玻璃，往往有较小的膨胀系数。键强度高的材料一般会有低的膨胀系数。
2、相变。
材料发生相变时，其热膨胀系数也要变化。纯金属同素异构转变时，点阵结构重排伴随着金属比容突变，导致线膨胀系数发生不连续变化。
3、合金元素对合金热膨胀有影响。
简单金属与非铁磁性金属组成的单相均匀固溶体合金的膨胀系数介于内组元膨胀系数之间。而多相合金膨胀系数取决于组成相之间的性质和数量，可以近似按照各相所占的体积百分比，利用混合定则粗略计算得到。
4、织构的影响。
单晶或多晶存在织构，导致晶体在各晶向上原子排列密度有差异，导致热膨胀各项异性，平行晶体主轴方向热膨胀系数大， 垂直方向热膨胀系数小。
参考资料：百度百科-热膨胀系数
1．固溶强化
纯铝中加入合金元素,形成铝基固溶体,造成晶格畸变,阻碍了位错的运动,起到固溶强化的作用,可使其强度提高.根据合金化的一般规律,形成无限固溶体或高浓度的固溶体型合金时,不仅能获得高的强度,而且还能获得优良的塑性与良好的压力加工性能.Al－Cu、Al－Mg、Al－Si、Al－Zn、Al－Mn等二元合金一般都能形成有限固溶体,并且均有较大的极限溶解度（见表9-2）,因此具有较大的固溶强化效果.
2．时效强化
合金元素对铝的另一种强化作用是通过热处理实现的.但由于铝没有同素异构转变,所以其热处理相变与钢不同.铝合金的热处理强化,
从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚焦区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。
6系铝合金是以镁和硅为关键合金原素并且以Mg2Si相为加强相的铝合金。
铝合金精炼主要是去除合金液中的气体和非金属夹杂物。铝合金中的气体主要是氢（占85%以上），夹杂物主要是氧化铝。由于氢在液态和固态铝合金中的饱和溶解度相差近20倍，在铝合金凝固过程中极易析出氢，使铸件产生针孔。夹杂物和气体是相互作用的，在工业纯铝中每100 g铝合金液中氢含量高于0.1 m L时，就会出现气孔，而在高纯铝中每100 g铝合金液中含氢量高达0.4 m L时，才会出现气孔。可见除气必须除渣，而除渣是除气的基础。铝合金常用的精炼剂是六氯乙烷或氯盐，这种精炼剂除气和除渣效果非常好，但不利于环保，正在逐步被无毒精炼剂取代。国内外研究者开发了两类有效的精炼方法，即旋转叶轮法（RID法）和喷射熔剂法（FI法）。旋转叶轮法（RID法）是往合金液中通惰性气体，通过叶轮旋转切割将大气泡打碎成直径约为0.5 m m的小气泡，它们均匀分布于合金液中，缓缓上升，可提高除气效果；熔剂喷射法（FI法）是将粉状熔剂以惰性气体作载体均匀喷入合金液，增加熔剂与合金液接触面积，增强除渣作用，同时熔剂改变气泡与合金液界面的性质，提高惰性气体的除氢效果。目前，效果比较好的精炼方法是将上述两种方法结合起来使用，即旋转喷吹法，在旋转叶轮法的基础上，往合金液中喷粉状熔剂。
