6063的(de)鋁棒淬(cui)火後(hou)，硬(ying)度、強度以及(ji)物理(li)性(xing)能

鋁合(he)金(jin)鑄(zhu)件的熱處理就(jiu)是選(xuan)用(yong)某(mou)一熱處(chu)理規(gui)範(fan)，控(kong)製(zhi)加(jia)熱速(su)度升到某一(yi)相應(ying)溫度下保溫(wen)-定(ding)時間並(bing)以(yi)- -定得(de)速度(du)冷(leng)卻，改(gai)變其合金的組(zu)織(zhi)，其主(zhu)要(yao)目的是(shi)提高(gao)合金的力(li)學(xue)性能(neng)，增(zeng)強耐(nai)腐蝕(shi)性能，改善加工(gong)型能，獲得尺(chi)寸的穩定性。

鋁(lv)合金熱處理特點(dian)

眾(zhong)所(suo)周知(zhi),對於(yu)含碳(tan)量較(jiao)高的鋼，經(jing)淬火(huo)後立即獲得很高的硬度，而塑(su)性則(ze)很低(di)。然(ran)而(er)對(dui)鋁合金並不然，鋁合金剛(gang)淬火後，強(qiang)度與硬度並不立(li)即升(sheng)高，至(zhi)於塑性非但(dan)沒(mei)有下降(jiang)，反而有所上升。但這種(zhong)淬火後的合金，放(fang)置一段(duan)時間(jian) (如(ru)4~6晝(zhou)夜(ye)後)， 強度和硬度會顯著(zhu)提高,而塑性則明顯(xian)降低。淬火後鋁合金的強度、硬度隨(sui)時間增長而顯著提高的現(xian)象(xiang)，稱為(wei)時(shi)效(xiao)。時效可以在常(chang)溫下發生，稱(cheng)自(zi)然時效，也可以在(zai)高於室溫的某-溫度範圍(如(ru)100~200C )內(nei)發生，稱人(ren)工時效。

鋁合金時效強化(hua)原理

鋁合金的時效硬化是-一個相當(dang)複雜(za)的過(guo)程(cheng)，它(ta)不(bu)僅(jin)決(jue)定於合金的組成(cheng)、時效工藝(yi)，還(hai)職決於合金在生產(chan)過程中縮(suo)造(zao)成的缺(que)陷(xian)，特(te)別是空(kong)位、位錯(cuo)的數(shu)量(liang)和(he)分(fen)布(bu)等。目前(qian)普(pu)遍(bian)認為時效硬化是溶質原子(zi)偏聚形(xing)成硬化區(qu)的結果。

鋁合金在淬火加熱時，合金中(zhong)形成了空位(wei)，在淬火時，由於冷卻(que)快(kuai),這些(xie)空位來不及移出(chu)，便(bian)被(bei)“固定”在晶(jing)體內。這(zhe)些在過飽(bao)和固溶(rong)體內的空位大(da)多(duo)與(yu)溶質原子結合在一起。由(you)於過飽和固溶體(ti)處於不穩定狀(zhuang)態(tai)，必(bi)然向平(ping)衡狀態轉(zhuan)變(bian)，空位的存(cun)在，加速了(le)溶質(zhi)原子的護(hu)散速度，因(yin)而加速了溶質原子的偏(pian)聚。

硬化區的大小(xiao)和數量取(qu)決於淬火溫度與淬火冷卻速度。淬火溫度越(yue)高，空位依度越大，硬化區的數量也就越多，硬化區的尺寸減(jian)小。淬火冷卻速度越大,固溶體內所固(gu)定的空位越多，有利(li)於增加硬化區的數量，減小硬化區的尺寸。

沉(chen)澱硬化合金係的一一個(ge)基本特征(zheng)是隨溫度而變化的平衡(heng)固溶度，即隨溫度增加固溶度增加,大多數可(ke)熱處理強化的的鋁合金都(dou)符(fu)合這一條(tiao)件(jian)。沉澱(dian)硬化所要求(qiu)的溶解(jie)度一溫度關(guan)係(xi)，可用鋁銅係的A1- 4Cu合金說明(ming)合金時效的組成和結(jie)構(gou)的變化。圖3- 1鋁銅係富(fu)鋁部分的二(er)元(yuan)相(xiang)圖，

在548C進(jin)行(xing)共晶轉變L- +0.+ 8( AI2Cu)。銅在o相中的極(ji)限溶解度5. 65% ( 548"C ) ,隨著溫度的下降，固溶度急劇(ju)減小，室(shi)溫下約為0.05%。

在時效熱處理過程中，該(gai)合金組織有以下幾(ji)個變化過程:

形成溶質原(yuan)子偏聚區-GP( I )區在新淬火狀態的過飽和固溶體中，銅原子在鋁晶格中的分布是任(ren)意(yi)的、無(wu)序(xu)的。時效初(chu)期，即時效溫度低或(huo)時效時間短(duan)時，銅原子在鋁基體上的某些晶麵(mian)上(shang)聚集,形成溶質原子諞(pian)聚區，稱GeP( 1 )區。GP( 1 )區與基(ji)體o保(bao)持共(gong)格關係，這些聚(ju)合體構成了提高抗(kang)變形的共格應變區，故使(shi)合金的強度、硬度升高。

G-P區有序化一形成GP( II )區

隨著時效溫度升高或時效時間延長(zhang)，銅原子繼(ji)續(xu)偏聚並發(fa)生(sheng)有(you)序化,即(ji)形成GP( II)區。它與基體c仍(reng)保持(chi)共格(ge)關係，但尺寸(cun)較GP( I )區大。它可視為中間過渡相，常用8”表(biao)示(shi)。它比(bi)GP( I )區周(zhou)圍(wei)的畸變更(geng)大，對位錯運動的阻(zu)礙進一步增大 ,因此時 效強化作用更大 ，”相析(xi)出階段為合金達到最(zui)大強化的階(jie)段。

形成過渡相’

隨著時效過程的進一步發展，銅原子在GP( II )區繼續諞聚，當銅原子與鋁原子比為1 :2時,形成過渡相’。由於8'的點陣(zhen)常數發生較大的變化,故(gu)當其形成時與基體共格關係開(kai)始(shi)破(po)壞(huai),即由完全(quan)共格變為局(ju)部(bu)共格,因此日(ri)’相周圍基體的共格畸變減弱(ruo)，對位錯運(yun)動的阻礙(ai)作(zuo)用亦(yi)減小,表現在合金性能上硬度開始下降。由此(ci)可見，共格畸(ji)變的存在是造成合金時效強化的重(zhong)要因索。

形成穩定的8相

過渡(du)相從(cong)鋁基固溶體中完(wan)全脫溶，形成與基體有明顯界(jie)麵的獨(du)立的穩(wen)定相A12Cu ,稱為相此時8相與基體的共格關係完全破壞，並有自己(ji)獨立的晶格,其(qi)畸變也(ye)隨之(zhi)消(xiao)失(shi)，並隨時效溫度的提(ti)高或時間的延長,相的質點聚集長大，合金的強度、硬度進-步下降，合金就軟化並稱為“過時效”。相聚集(ji)長大而變得粗(cu)大。

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