铝合金淬火工艺

使高温下处在固溶状态的合金材料足够快地冷却到室温，以避免Mg2Si的析出，使得合金元素Mg和Si合金含有良好的可挤压性,挤出制品能较好的流出模具达成淬火装置,使得在模具出口至淬火区之间产生溶质原子(合金元素)的某些析出极少,不至于达成不可接受的程度"合金最佳含有低的临界淬火速度,特别在合金用于生产薄壁复杂型材时可进行空气淬火"鉴于迄今为止对现有铝合金特性的理解,上述条件造成了挤压在线淬火重要局限于Al-Mg-Si系和Al-Zn-Mg系合金"，普通认为,高强度Al-Cu-Mg系合金(如2024合金)和超高强度Al-Zn-Mg-Cu7075合金)需要达成最佳的工艺水平才干实现挤压在线淬火。然而,这样高的工艺水平在现在还很难达成,尽原则上能够由相图来拟定这类合金的加热温度。淬火加热温度的下限为固溶度曲线，而上限为开始熔℃~±3℃淬火加热所采用的设备普通为温度能精确控制以及炉内温度均匀的浴炉和气体循环炉，工件以单片的方式淬火加热就易于控制。材料的预先解决和原始组织（涉及强化相尺寸、分布状态等）对保温时间也有很大影响。普通，铸态合金中的第二相较为粗大，溶解速率较小，它所需要的保温时间远比变形后的合金为长。就同一变形合金来说，变形程度大的要比变形程度小的所需时间短。退火状态合金中，强化相尺寸较已淬火-时效后的合金粗大，故退火合金状态合金淬火加热保温时间较重新淬火保温的时间长得多。2A11、2A1250℃/s7A04170℃/s工件在淬火介质中快速冷却时产生热应力，从而造成材料产生不均匀变形。对于铝合金厚板（>=6mm=50mm火介质水的温度提高至60-80℃，也可采用等温淬火和中断淬火技术，或者采用液氮和某些有机介质进行仅减少了合金的过饱和度，并且在时效过程中长大，吸取周边的溶质原子产生贫溶质区，克制了GP区和众所周知，700相η′(MZ来实现的。普通而言，η′相越细小、体积分数越高，合金的强度越高。η′相的体积分数受到ngng，η′相的体积分数越高。00n、gCuAl体，为时效调控性能奠定基础。淬火过程中过饱和固溶体不稳定，当不大于临界冷却速率时，会发生分解η(MgZn2)1、gAl这普通被认为是合金强度和硬度淬火敏感性产生的重要因素。淬火速率减小促使晶界及亚晶界上粗大平衡(PFZ)沿亚晶断裂的比例和腐蚀环境下沿晶侵蚀速率，从而减少合金时效后的韧性、塑性及抗晶间、剥落等腐蚀能力。回想以往的研究能够发现，影响7000系铝合金淬火敏感性的因素重要涉及化学成分、制备工艺及微7000系铝合金中重要涉及了主合金元素Zn、Mg和Cu，微合金化元素Cr、Mn、Zr和Sc等，以及杂质元素Fe和Si，其含量和比例对合金的淬火敏感性都有影响。Zn和Mg是重要的合金元素，其添加可形成η等强化相，普通而言，合金元素总含量越高，固溶后溶质原子浓度升高，增加了冷却时固溶体的分解倾向，增加合金的淬火敏感性。Zn、Mg和Cu含量增加普通都会提高合金的淬火敏感性。DENG等通过末端淬火实验研究了Mg含量对7085型铝合金淬火敏感性的影响，成果表明合金中Mg含量为1.0%、1.4%和2.0%(质量分数)时，其淬透层深度分别为100mm以上、65mm和40mm，因此，该合金的淬火敏感性随Mg含量的增加而增加。Mg含变化区间也增大，因而淬火敏感性增加。添加Cu元素会增加淬火敏感性，这是由于Cu会减少Zn和Mg在铝基体中的溶解度，并提高过饱和度。在Zn、Mg、Cu3种元素中，BRYANT和LI等认为Cu元素对淬火敏感性的影响最大，另首先是Mg和Zn，但GARCIA-CORDOVILLA和LOVIS根据Zn和CuCuZnMg元素对淬火敏感性的影响最明显。在总含量相称时，调节Zn、Mg、Cu3种元素之间的比值可变化合金的淬火敏感性。如B95合金的淬火敏感性会因w(Zn)/w(Mg)比值增加而减小，减少Cu+Mg总量和提高w(Zn)/w(Mg)比7175铝合金的淬火敏感性w(Zn)/w(Mg)比值增加可推迟固溶体的分解。从表1中某些低ZnMgw(Zn)/w(Mg)比值整体呈上升的趋势，这阐明这些成分的调节是有助于淬火敏感性的减少。但Zn含量上升会增加合金的密度，如7050铝合金的密度约2.83g/cm3，而7085的约2.85g/cm3，这对航空构件的轻量化在7000系铝合金中微合金化元素普通有Cr、Mn、Zr、Sc等，其重要目的是提高合金的再结晶温度，妨碍热变形和随即固溶解决时再结晶的发生，细化晶粒，从而改善合金的性能。Cr和Mn可加速固溶体的分解，提高合金淬火时的临界冷却速率，增加淬火敏感性；相比之下，Zr可保持Zn、Mg和Cu在铝固溶体中的稳定性，减小淬火敏感性，提高半成品的淬透性。在7000系铝合金中采用Zr替代Mn和Cr，能够明显减少淬火敏感性。含Zr合金均匀化后常析出共格的Al3Zr相，而含Cr合金中E(Al18Cr2Mg3)相。冷却速率较小时，粗大平衡相更易于非共格的E相上析出。在℃/s的冷却速率范畴内，含Zr合金含有更高的强度；以Zr代Cr可使125mm厚的板材强度提高约50MPa，同时保持断裂韧性相称。因此，低淬火敏感性合金中的Cr含量都很低，如表1所列。合金添加Zr后淬火敏感性增加，Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加Co元素可明显减少淬火敏感性。Sc的加入可减少Al-Zn-Mg-Cu合金固溶体的稳定性，其作用较Zr和Mn要大，但不大于Cr的；Sc含量越高时，保持的非再结晶组织越多，亚晶粒平均尺寸越小，亚晶界越多，而缓冷时，η平衡相形核的位置越多，合金的淬火敏感性越高。微量元素的含量对合金淬火敏感性也有很大的影响。B95合金的淬火敏感性随Cr和Mn含量的减小而减少。本文作者研究了Zr含量(0~0.15%)对7055型铝合金淬火敏感性的影响，发现和无Zr合金相比，含Zr合金的淬火敏感性增加，当Zr含量为0.1%时，合金含有最高的淬火敏感性，此时经空气淬火的合金时效后强度较水淬的低了30%。众所周知，Fe和Si是7000系铝合金中的重要杂质元素，对塑性、韧性等有不利影响，但对淬火敏感性有无明显的影响还不清晰，公开的报道极少。从表1可知，合金中的Fe、Si杂质元素含量呈先敏感性，并加强微量元素的作用。为了能够全方面认识7000就微观组织对7000系铝合金淬火敏感性的影响而言，重要考虑淬火过程中充当平衡相非均匀形核的淬火敏感性很低。弥散粒子的影响不仅取决于粒子的种类，还取决于粒子的形态和尺寸。合金中添加Cr形成非共格的E(Al18Cr2Mg3)Zr合金中，细小共格Al3Zr粒子的存在对淬火敏感性没有明显的影响，而大的非共格Al3Zr粒子的存在增加了合金的7050铝合金中再结晶分数从15%增至80%时，合金时效后的强度下降程度从6%增至12%，而断裂韧性下降程度从45%减小至32%，但ηη平衡相形核率，从而提高淬火敏感性。仅考虑淬火敏感性时，合金中普通来讲，7000系铝合金的制备过程重要涉及熔炼和锻造、铸锭均匀化、塑性变形、固溶、淬火和锻造工艺会影响固溶体的稳定性，进而影响淬火敏感性。ZAKHAROV和LEVIN通过绘制TTP曲线研究了锻造条件对Al-Zn-Mg体的温度可提高固溶体的稳定性，减少淬火敏感性；例如铸锭直径从92mm增加至370mm时，合金淬火时的临界冷却速率从35℃/s降至15℃/s；当浇注速度从120mm/min减小至3042℃/s降至28℃/s铸锭均匀化是7000系铝合金制备的一种核心工序，均匀化可变化弥散粒子的析出状态，进而变化合感性，如7050合金铸锭经快速和慢速升温均匀化之后，轧制板材空冷并时效后的硬度较水淬的分别下降了26.3%和21.8%；Al3Zr粒子析出最少的均匀化制度对应淬火敏感性最低，空冷合金较水淬的硬度只下降了15.8%。7050和705570500%30%50%和8520℃水淬的分别下降了4%、12%、28%和42%。变形速率也会影响合金的淬火敏感性，如对7050铝合金研究发现，轧制变形速率为5、8、15s−119.2%、22.1%36.9%。塑性变形对合金淬火敏感性的影响程度还受微量元素的影响，如研究发现含Zr和Hf合金的淬火敏感性随变形程度增加而变大，但含Cr合金的淬火敏感7000火敏感性产生影响。如采用末端淬火办法对7050铝合金的研究表明，当固溶温度从475℃提高至490℃时，合金的淬火敏感性减少，其淬透层深度从约55mm增加至75mm，提高了36%。普通来能的下降程度也有差别。如通过双级时效解决，可使慢速淬火7055减少；通过在人工时效前引入长时间的自然时效可提高7055铝合金厚板的淬透层深度。这种影响重要是CCC在淬火敏感性较高的合金中,较厚的型材需要比风冷或水雾冷却更快的冷却速度,因此必须进行水淬来获得令人满意的拉伸强度性能"在水淬过程中可能会形成蒸气薄层,造成冷却速度局部减少,并且造成制品形状扭曲"这种状况在静止水淬火条件下最容易出现"因此最佳采用涌流水来冷却型材"即使如此,在挤压速度较高或型材各部位厚度差很大时,由于沿制品断面冷却速度不均,也可能产生形状的扭曲"。普通来说，当型材厚度不大于4mm4-8mm（型材截面的径向和型材的纵向才干确保型材淬火效果基本一致，从而确保型材性能的均匀性，有效减少型材的变形和弯扭。要确保型材例如壁厚较厚的一侧需要冷却强度高，壁厚较薄的一侧则需要冷却强度低些，这样就可使得型材截面同一时间内冷却到相似的温度。而要确保型材纵向