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二、铝合金热处理的强化原理钢板零割报价
下面以铝-铜合金为例,对这问题加以说明。
图4-25为铝-铜合金平衡图。由图可知,铜能有限地溶入铝,形成所谓a-固溶体。Ce-固溶体具有低强度和高塑性。铜还能与铝形成一种金属化合物CuA12(即0相)。CuAl2的特性是硬而脆。铜在铝中的溶解度随温度而变化,自室温下的0.1%直到共晶温度(548C)下的5.7%。当含铜量超过某一温度下的溶解度时,过量的铜就以CuAl2的形式存在于合金中。因此,CtiAl2又称过剩相。含铜量超过0*1%的铝合金,在室温下的平衡组织为ot+CuAl2。
当合金加热至高温(低于共晶温度)时,过剩相CuAl2便溶入固溶体中。在缓慢冷却(即退火)条件下,固溶体发生分解而析出CnAl2,得到稳定的组织a+CuAl2。这种组织的强度低而塑性高。在急速冷却条件下(即淬火),CuAl2来不及从固溶体中析出,从而得到过饱和的ct-固溶体。这种过饱和固溶体的晶格并不发生强烈歪扭,所以合金在淬火后并不立即强化,反而具有良好的塑性。但它是不稳定的,为强化准备了条件。
淬火后的合金,在室温保持相当长的时间,或在较高温度下保持较短的时间,不稳定的过饱和固溶体的组织结构向平衡(即稳定)状态转变,即分解。伴随这一转变,强度、硬度将显著提高。这一现象称为时效。在室温条件下的时效叫自然时效。在加热条件下的时效叫人工时效。自然时效的过程比较缓慢,人工时效的过程比较迅速。
在自然时效时,固溶体不发生分解,只发生铜原子在固溶体中的聚集。由于聚集的铜原子使固溶体的晶格发生严重歪扭,因而合金强化。
在加热到150〜200°C进行人工时效时,首先发生铜原子在固溶体中的聚集,接着,在铜原子聚集的地方,形成一种中间相(0O微粒。这种中间相的晶格与固溶体不同,但与固溶体有联系,而成分与CuAl2相同。在这种微粒的形成过程中,固溶体的晶格发生严重歪扭而使合金强化。因此,这种中间相微粒又称强化相。在较高温度(例如190^C)下,合金内不发生铜原子的聚集而直接形成强化相,使时效过程加快。
在加热到200°C以上时,合金中形成的V相微粒开始聚
集,并析出稳定相CuAl2(即0)。在中间相微粒的聚集和稳定相析出与长大过程中,固溶体的晶格便开始恢复正常而使合金软化。
根据以上分析可知,加入铝合金中的合金元素必须满足下列三个条件,才能实现热处理(淬火+时效)强化:钢板零割报价
(I)在室温下能有限地溶解于基本金属铝中,以便有可能在快速冷却条件下得到过饱和固溶体。
(2) 随着温度的变化,其溶解度有较大的变化,并且知名溶解度有足够大,以便有可能通过增加其含量和淬火,得到过饱和程度较大的固溶体。
(3) 满足量的要求,以便通过淬火得到具有足够过饱和程度的固溶体,保证合金在时效后有明显的强化效果。
有些铝合金,由于加入的合金元素的知名溶解度小,其溶解度随温度的变化不大(例LF21);或者由于加入的合金元素量小(例如LF2)。因此,在淬火后不能得到具有足够过饱和程度的固溶体,也就不能够经过热处理强化,或者强化效果不大。
与钢的热处理强化过程比较,铝合金热处理强化过程有以下特点:
(I)强化形式不同。钢的强化是由热处理过程(淬火)实现的,属于非扩散型强化。在淬火时,内部组织不发生扩散而直接转变为具有高强度与低塑性的过饱和固溶体一马氏体,使钢得到强化。而铝合金是扩散型强化,由两个不可缺一的热处理过程(淬火加时效)实现的。在淬火时,因固溶体的分解被阻止而得到具有低强度与高塑性的过饱和固溶体。在紧接着的时效过程中,内部组织发生扩散,形成许多强化
相微粒,分布于固溶体的基体上,使合金强化。
(2) 经过淬火的铝合金,在时效刚刚开始的一段时间内,其强度变化很小。这段时间称为孕育期,即强化的准备期。自然时效的孕育期较长,为几十分钟至数小时;人工时效的孕育期较短,为几分钟至几十分钟。孕育期的存在,对铝合金的加工有着重大意义;工件可以在孕育期内进行矫正、铆接、冲压和其它冷作加工。从而可避免在淬火时产生变形,以及变形后不易矫正的困难。
(3) 经过淬火与时效的铝合金,当迅速加热到200〜250C,并在此温度范围内停留很短时间(几秒至几分钟)时,其机械性能即恢复到新淬火状态。这一现象称为回归。此后,合金还可以再次时效。但在上述温度下停留的时间过长,则将成为人工时效。人工时效后没有回归现象。
回归现象可以用来矫正已经自然时效的零件所发生的变形。当工件的冷作加工在孕育期内未进行完毕时,也可以施行回归处理,而后继续加工钢板零割报价
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