想问铝合金时效硬度不够有哪些因素

在时效热处理过程中，“6063铝合”金组织有以下几个变化过程：

1、形成溶质原子偏聚区－G·P（Ⅰ）区

在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称G·P（Ⅰ）区。G·P（Ⅰ）区与基体α保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故使合金的强度、硬度升高。

2、G·P区有序化－形成G·P（Ⅱ）区

随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成G·P（Ⅱ）区。它与基体α仍保持共格关系，但尺寸较G·P（Ⅰ）区大。它可视为中间过渡相，常用θ”表示。它比G·P（Ⅰ）区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。

3、形成过渡相θ

随着时效过程的进一步发展，铜原子在G·P（Ⅱ）区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1：2时，形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此θ′相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。

4、形成稳定的θ相

过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu，称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长，θ相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效”。θ相聚集长大而变得粗大。

在铝型材加工中，我们常常会遇到这样或那样的问题，比较常见的有15个，解决方法也在其下了。我是在中金网－资讯－知识 栏目找到的，跟大家分享一下~~具体网址是： http://www.metalsinfo.com/knowledge/display.php?pid=73&cid=76&news_id=3639 建议自己到网页上去看，我在这里就不全部复制出来了~ 6、我们的产品全部由铝合金制造，在生产过程中我们感到棘手的问题是以前采购的铝合金质量不稳定，试用时可以，使用时又发生变化，有时同一批次的铝材质量差异也很大，致使生产工艺难以适应。产品质量也很难得以保证。 解决方法：生产工序全部电脑控制，绝少人为偏差，不同批次生产也可保证性能一样。 7、我们的铝制工件需要在300－500℃高温环境下不间断或间断性工作，美铝能满足要求吗？ 解决方法：热处理技术卓越，产品在300mm厚度（或直径）以下，强度、硬度可保持一致。 在400℃工作环境中不会产生永久变形。 8、我们的产品在制造过程中有折弯工序，要求铝件的折弯处无裂缝或细纹。 解决方法：板材全部通过半导弯曲检验，弯曲180度不会产生开裂现象。 9、我们所需要的铝板是用在精密机械上的台板，要求上色效果漂亮，美铝可否满足这方面的要求。 解决方法：铝板上色效果由晶格结构排列，组织致密性及热处理工艺技术三个要素决定。美铝产品生产工艺技术精湛，化学成分控制精确，检验工序完备，保证了美铝一贯的优良品质。 10、经常在工程资料或图纸中看到AA6061、AA7075、AA2024、AA5052，请问AA代表什么？ 解决方法：AA是英文全称“ALUMINIUMASSOCIATION”的缩写，是美国铝协会的简称。AA仅冠于变形铝合金牌号的前面。代表该牌号是依据美铝标准生产和检验的。 11、超硬铝一定比硬铝还硬，对吗？ 解决方法：不完全对。铝合金的某些技术性能指标（如强度、硬度等）只有在同属一个标准，一种牌号及同一处理状态下才可比较。 如美铝AA7075-T651的硬度（HB150）的硬度，但是AA7075-0状态的硬度（HB60）要远远低于AA6061-T651的硬度。在市场上经常见到某些牌号出现错位现象（如国产牌号硬铝LY12的硬度低于6061-T6）就是这个原因。 12、无论是国产铝合金还是欧洲铝合金，只要牌号与美铝能够相对应，质量就大致相同，是吗？ 解决方法：铝合金产品质量的好坏除与生产技术、工业装备水平、劳动者素质等因素息息相关外，还与以下因素有关： A、不同的生产标准和规范下的产品质量因其要求不同而不同。 B、铝合金产品的某些工艺处理及检验项目，如果需方没有要求，供方则不提供，如此可造成产品性能有显著的差异。如美铝产品中的可热处理强化合金系列均经过内应力消除工艺处理，通过超声波探伤检验、光谱分析、半导弯曲试验、显微腐蚀试验、电磁（涡流）测试以及开裂敏感性试验等项目，确保美铝产品在市场的各个方面均出类拔萃。 C、变形铝或铝合金牌号中的数字只代表其纯度或某些合金化学元素的最大平均百分含量。 D、即使是化学成分含量，同一牌号的产品因其所依据的生产标准不同以及生产批次不同而有所不同。 13、为什么铝合金阳极氧化零件不能用在碱性环境中？ 解决方法：铝合金阳极氧化生成氧化膜的成分是氧化铝。膜层致密，耐磨。而氧化铝是两性物质，会和碱反应使膜层溶解。 14、不同型号的铝材阳极氧化后颜色为什么不一致？ 解决方法：不同型号的铝材合金成分及含量也是不同的。铝的纯度直接影响氧化膜的透明性，合金中的元素 Si、Mn、Cr、Mg会影响氧化膜的发色性，从而影响到氧化后膜层的颜色。 15、铝材阳极氧化后有明显晶斑？ 解决方法：出现晶斑是由于铝合金在挤压工艺不当及热处理不规范的情况下，合金元素发生偏析偏聚，从而引发晶间腐蚀、最终沉淀出白色絮状AL（oh）3，干涸后形成晶斑。

铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，同时塑性不但没有下降，反而有所上升。但淬火后的合金放置一段时间后，强度和硬度会显著提高，塑性会明显降低，这种叫时效。

铝合金在淬火时，合金中形成了空位，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶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。溶质原子偏聚形成硬化区。

型号不同，硬度不同。

5052-H112：60；5083-H112：65；6061-T651：95；7050-T7451：135；7075-T651：150；2024-T351：120。

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。

扩展资料

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。这些在过饱和固溶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。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。

参考资料来源：百度百科-铝合金热处理技术

参考资料来源：百度百科-铝合金

1、时效处理上有不同。

铝合金淬火：根据时效温度和时间的不同，会发生析出相的弥散，聚集长大等变化。

钢的淬火：α相状态的变化以及碳化物的聚集长大。

2、在机理、组织与性能上有所不同，

铝合金淬火：时效使合金的强度和硬度随时间的延长而增高，但塑性降低。

钢的淬火：减少或消除残余应力，提高韧性和塑性，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合。

扩展资料：

铝合金淬火的原理：

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造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。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。这些在过饱和固溶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。

参考资料来源：百度百科-淬火钢

参考资料来源：百度百科-铝合金时效

参考资料来源：百度百科-铝合金热处理技术

铝合金铸件得热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。

铝合金热处理特点与钢的热处理有哪些不

众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间(如4～6昼夜后)，强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围(如100～200℃)内发生，称人工时效。

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。

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。

一:铝及 铝合金 热处理的基本知识

铝合金热处理特点与钢的热处理有哪些不

1.铝及铝合金热处理的作用

将铝及铝合金材料加热到一定的温度并保温一定时间以获得预期的产品组织和性能。

2.铝及铝 合金 热处理的主要方法及其基本作用原理

(1)铝及铝合金热处理的分类(如下图)

铝及铝合金热处理的分类

铝合金热处理设备

铝及铝合金热处理分类

(2)铝及铝合金热处理基本作用原理

(1) 退火:产品加热到一定 温度 并保温到一定时间后以一定的冷却速度冷却到室温。通过原子扩散、迁移，使之组织更加均匀、稳定、，内应力消除，可大大提高材料的塑性，但强度会降低。

①铸锭均匀化退火:在高温下长期保温，然后以一定速度(高、中、低、慢)冷却，使铸锭化学成分、组织与性能均匀化，可提高材料塑性20%左右，降低挤压力20%左右，提高挤压速度15%左右，同时使 材料 表面处理质量提高。

②中间退火:又称局部退火或工序间退火，是为了提高材料的塑性，消除材料内部加工应力，在较低的温度下保温较短的时间，以利于续继加工或获得某种性能的组合。

③完全退火:又称成品退火，是在较高温度下，保温一定时间，以获得完全再结晶状态下的软化组织，具有最好的 塑性 和较低的强度。

(2)固溶淬火处理: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，因处于高能位状态，溶质原子随时有析出的可能。但此时材料塑性较高，可进行冷加工或矫直工序。

①在线淬火:对于一些淬火敏感性不高的合金材料，可利用挤压时 高温 进行固溶，然后用空冷(T5)或用水雾冷却(T6)进行淬火以获得一定的组织和性能。

②离线淬火:对于一些淬火敏感性高的合金材料必须在专门的热处理炉中重新加热到较高的温度并保温一定时间，然后以不大于15秒的转移时间淬入水中或油中，以获得一定的组织和性能，根据设备不同可分为盐浴淬火、空气淬火、立式淬火、卧式淬火。

(3)时效:经固溶淬火后的材料，在室温或较高温度下保持一段时间，不稳定的过饱和固溶体会进行分解，第二相粒子会从过饱和固溶体中析出(或沉淀)，分布在α(AL)铝晶粒周边，从而产生强化作用称之为析出(沉淀)强化。

自然时效:有的合金(如2024等)可在室温下产生析出强化作用，叫做自然时效。

人工时效:有些合金(如7075等)在室温下析出了强化不明显，而在较高温度下的析出强化效果明显，称为人工时效。

人工时效可分为欠时效和过时效。

①欠时效:为了获得某种性能，控制较低的时效温度和保持较短的时效时间。

②过时效:为了获得某些特殊性能和较好的综合性能，在较高的温度下或保温较长的时间状态下进行的时效。

③多级时效:为了获得某些特殊性能和良好的综合性能，将时效过程分为几个阶段进行。可分为二阶段、三阶段时效

(4) 回归处理:为了提高塑性，便于冷弯成形或矫正形位公差，将已淬火时效的产品，在高温下加温较短的时间即可恢复到新淬火状态叫回归处理。

二:铝合金淬火冷却速度

铝合金淬火炉之淬火时的冷却速度必须确保过饱和固溶体被固定下来不分解。防止强化相析出，降低淬火时效后的力学性能。

因此淬火时的冷却速度越快越好。但是 冷却速度越大，淬火制品的残余应力和残余变形也越大，因此冷却速度要根据不同的合金和不同形状、尺寸的制品来确定。

一般合金的淬火对冷却速度敏感性强的，选择的冷却速度要大。如2A11，2A12合金淬火冷却速度应在50℃/S以上，而7A04合金对冷却速度非常敏感，其淬火冷却速度要求在170℃/S以上。

对于形状、尺寸大小不同的制品应采用不同的冷却速度，通常主要靠调整淬火介质的温度来实现。对于形状简单、中小型、棒材可用室温水淬火(水温一般 L0~35℃)，对于形复杂、壁厚差别较大的型材，可用40~50℃的水淬火。

而对于特别易产生变形的制品，甚至可以将水温升至75~85℃进行淬火。试 验证明随着水温升高使其淬火制品的力学性能和抗蚀性能有所降低。

铝合金淬火炉之铝合金最常用的淬火介质是水。因为水的粘度小、热容量大，蒸发热快，冷却能力强，而且使用非常方便、经济。

但是它的缺点是在加热后冷却能力降低。淬火加热的制品在水中冷却可以分为三个阶段:第一阶段为膜状沸腾阶段。当炽热制品与冷水刚接触时，在其表面立即形成一层不均匀的过热蒸汽薄膜，它很 牢固，导热性不好，使制品的冷却速度降低。

第二阶段为气泡沸腾阶段。当蒸汽薄膜破坏时，靠近金属表面的液体产生剧烈的沸腾，发生强烈的热交换。第三阶段为 热量对流阶段，冷却水的循环，或制品左右摆动、或上下移动，增加制品表面与水产生对流的热交换，以提高冷却速度。

根据上面分析，为了很快突破第一阶段，迸一步冷却，保证淬火制品冷却均匀，需要在淬火水槽中装有压缩空气管，以便搅拌，同时制品入水槽后要作适当的摆动。

另外为保证水温不会升高太多，淬火槽应有足够的容量(一般应为淬火制品总体积的20倍以上)。而且冷却水应有循环装置。

除了调节水温来控制铝合金淬火炉的淬火冷却速度外，还可以在冷却水中加入不同的溶剂来调节水的冷却能力。

通常采用聚乙醇水溶液作为冷却介质，同时还可以调节聚乙醇水溶液浓度来控制制品淬火的冷却速度。一般易变形的制品，经常用这种聚乙醇水溶液来淬火。

三:铝合金型材的风冷和水冷淬火有什么不同

铝合金的淬火为高温突然降到低温为淬火， 例如钢刀刀刃要在水中淬火，才硬和锋利， 而铝材的淬火也有水冷淬火，也有风冷淬火。

建筑用6063铝型材即用风冷淬火，把淬火后的铝型材放在时效炉内时效一定时间，铝型材内部结晶重新排列，机械强度明显提高。在金属所有合金中，唯独只有铝合金有时效状态。

铝合金挤压型材成形温度为460~500度，一般要求淬火后的温度为200。通过高温挤压成型，固溶热处理后(淬火)进行人工时效的状态为风冷(T5)通过高温挤压成型过程冷却，然后进行人工时效的状态为水冷(T6)。

俗话说的:T5是挤出后风冷的。T6是挤出后水冷的，经水淬火后硬度就提高了。就这么简单。但是铝材需要拉弯的话，尽量不要T6的状态。

有的人认为T5与T6的区别仅是冷却速度的区别,不是风冷水冷的区别。风冷的冷却速度够大,也能达到T6效果,反之,水冷但冷却速度不够大也只能是T5的效果!

其实T6状态既可以进行在线淬火(水冷或强风冷)，也可以进行离线淬火(用淬火炉淬火)，但要根据客户的要求和产品品种规格来定。

在实际生产中，不管采用哪种生产工艺关键是要达到该铝型材产品的力学性强度要求。

硬度跟风冷速度和水冷速度没有多大关系的。

冷却效果越好时效后硬度就会越好，为什么会有T5与T6之分，因为T5风冷产品尺寸不会变形，几乎所有门窗之类的型材都会选择T5，而T6材是水冷厚度比较薄的型材遇水就会变形，特别是有开口的东西很容易遇水就变形。

当然还可以用飘水的形式来过水，就是那种喷雾式的过水方式。产品过水后的效果当然会比风冷效果要好的多。6063-T5在10-13之间6063-T6可达到13以上。

形成溶质原子聚集。

从过饱和固溶体中析出（沉淀相）或形成溶质原子聚集区及亚稳定相的过程，称为脱溶析出或沉淀，是溶解的逆过程。

脱溶是指在过饱和固溶体中，呈溶质原子发生偏聚，并沉淀析出新相的现象。

6063铝型材斑点腐蚀是因铝合金中阳极相Mg2Si的偏析、粗化引起的，而合金中杂质元素Zn及溶液中Cl-和pH值加速了斑点腐蚀的发生与发展。

应适当调整合金中的镁硅元素质量比，不宜使硅元素含量过高，并合理安排时效制度以防止Mg2Si粒子的偏聚，以免影响铝型材的腐蚀性能。

控制合金中微量元素Zn以及处理过程中溶液的Cl-浓度和pH值，减轻活性元素的负面影响。

在现场见到，“白斑”形成于“碱蚀”工序，在经随后的稀硝酸（或硫酸）“中和”之后，并未消失；经硫酸阳极氧化处理后，又更加清晰地呈现出来。

1. 铸锭质量的影响

6063铝合金的主要相组成是：α（Al）固溶体、游离Si（阳极相）和FeAl3（阳极相）；当铁含量大于时，有β（FeSiAl）（阳极相）；而当铁含量小于时，有α（FeSiAl）（阴极相）；其他可能的杂质相是：MgZn2、CuAl2等。

生产中，由于非平衡结晶过程而获得的6063铝合金铸锭往往存在宏观偏析或晶内偏析现象。因此，铸锭中的Si、Mg、Zn、Cu等元素分布不均匀。而一些铝型材加工企业缘于经济方面的因素，一般很少对小规格（如φ100 mm以下）的铸锭进行均匀化退火处理，以消除偏析现象，从而为“白斑”的产生创造了条件。

2.挤压-热处理工艺的影响

为提高生产效率，在生产操作中，常采用低温高速挤压，由于挤压速度引起的“热效应”使制品在模具出口处的淬火温度大大提高，而在固定出料台上与表面温度为80～110℃（或略低）的石墨板（或轮）接触时，型材表面就会因受到“急冷换热”作用而使该部分的合金元素Mg、Si的浓度比正常部位的偏高一些。

在随后的人工时效过程中，该部位就会析出粗大的β′（Mg2Si）相；未经均匀化退火处理且加热温度偏低的6063铝合金铸锭由于挤压时所引起的“热效应”不足以使型材的淬火温度升高到500℃以上，这不但会使铸锭中的一少部分β（Mg2Si）相保留在型材组织中，还会使高温固溶于α（Al）基体相中的Mg、Si元素发生如上述中所讲的变化。这些因素为“白斑”的产生准备了组织上的条件。

3.表面碱蚀处理的影响

对Si含量大于Fe的含量，过剩Si在α（Al）晶内或晶界附近偏聚而形成游离单晶Si相。阴极相Si与偏析出的阳极相Mg2Si，或阳极相α（Al）基体与粗大的阴极相Mg2Si在碱蚀液中发生了“原电池效应”；其结果是：游离Si周围的α（Al）固溶体快速溶解或者粗大的Mg2Si相优先于α（Al）固溶体溶解，从而在型材表面留下了一个个浅而平的“腐蚀坑”

此外，有些学者提出：白斑与NaA1O2的水解反应有关。当Al3+浓度与总的NaOH浓度之比大于0.35时，NaAlO2稳定性下降而水解析出的Al（0H）3沉淀在铝材表面，由于水洗不彻底，也容易出现斑点或块状“白斑”。

然而，笔者认为：这主要与碱蚀添加剂中所含结垢抑制剂（如羟基羧酸盐、酒石酸钠等）的作用有关。具体而言，在稳定的碱蚀工艺条件下，羟基羧酸盐能与Al（0H）3发生可逆络合反应而生成可溶性络合阴离子：

4.硫酸阳极氧化工艺的影响因素

一般地，当硫酸浓度太高、或电解温度过高、或者氧化槽硫酸溶液中Al3+含量大于20 g/L时，随着Al3+的增加，处于正常温度（20℃左右）下的下列电离平衡状态式被破坏，使硫酸氧化槽中的Al（0H）3呈絮状沉淀析出并附着于型材表面沟槽或Al2O3膜针孔内，清水洗不净，封孔也不易；风干后，表面即出现白色斑点。