铝合金淬火析出硬化

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铝合金淬火析出硬化
. J# [8 i6 b4 Q! S金属材料的热处理都是借助金属加温，冷却过程中合金相的变化，改变晶体粒度，控制其它合金相的析出，增大晶体之间的接触面积，增大抗剪强度；减小晶体之间的空隙，晶隔间距减小，金属表面硬度也随之增加。这里浅析铝合金淬火过程中析出硬化，与大家共勉。
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一 铝合金之析出硬化   
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当金属所受应力超过其强度时，即晶体间发生滑动，金属发生形变，从内部微结构的观点来看，变形最主要是由差排(dislocation)在受外力下，开始移动而造成。因此差排运动的难易关系到金属的强度，差排越不易运动，则外加力势必越大才足以使他移动而形成塑性变形，此时材料呈现的强度越高，反之，呈现的强度越低。因而各种使材料强化的手段包括设计选用适当合金成分、施加适当铸造技术、热处理技术、加工技术，实质上就是造成材料内部差排移动阻碍的因素，阻碍差排运动的因素有溶质原子(即所谓固溶强化)、差排互相干扰(即加工强化)、晶界(即细晶强化)、麻田散相(即麻田散强化)、第二相颗粒(有散布强化、扩散强化、析出强化)等。
9 l7 o7 G/ Q$ O在上述强化方法中，乙烯初强化最晚为人类所发现，但他是一种十分有效的强化方法，可使一个材料晶析出硬化热处理提高5至6倍的强度，许多高级的结构材料即靠析出强化来获致其强度，如Al-Zn-Mg，Al-Cu、Al-Mg-Si，Cu-Be、麻时效钢(maraging steel)、析出硬化型不锈钢等。以Al-Cu合金平衡图为例，可了解此种原理。由图可看出铝基地(α相)对Cu的饱和溶解度，在548℃时是5.7%，随温度逐渐下降，至0℃时仅 0.2%。当铝基地中的Cu含量超过此一固线(solvus line)时，多余的Cu含量便以θ(CuAl 化合物)析出来。例如Al-4%Cu合金，在540℃时Cu全铝基中而为α固溶体，如果将之缓慢冷却，到了A点以下，饱和溶解度开始低于4%，此时θ便开始析出，沿晶界析出较粗大，基地内析出较小些。如果人为采用快速冷却，例如将之淬火至室温水或更低温液体，由于冷却速率太快，不超过1~2秒的时间，就到达低温状态，在这短时间内，θ相是来不及析出的。且由于固体中原子扩散速率再低温时甚为缓慢，在一段时间内，析出几乎被抑制，因而淬火后得到的是过饱和的固溶体。
淬火在时效析出物比缓慢冷却者细小而致密，及前以叙述析出物越致密，其析出强化效果越好。固实用的析出硬化热处理程序必须包括下列三个基本步骤：
4 r' Q2 e$ [) j2 z4 l$ T3 }    固溶热处理(solution treatment)→淬火(quench)→时效处理(aging treatment)
' c8 i0 E( s6 M% m: f6 A   固溶处理系指将材料生温至固溶体单相区一段时间，以便让溶质全部溶入基地而成单一α相；



) X/ ~+ V) @) d, ]2 f  a1 y1 ^淬火系指将固溶处理后的材料迅速冷却以得饱和固溶体。
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时效处理则将此过饱和固溶体放置在恒温，使其逐渐析出析出物而造成性质上的变化。此恒温若为室温则称为自然时效(natural aging)，若在高温炉中进行则称之为人工时效(artificial aging)。从时效硬度曲线，硬度在时效初期质逐渐上升，对时间后达最高硬度，过了最高点，硬度逐渐下降，这三个阶段分别称做初时效、最高时效及过时效；一般而言，初时效硬度上升是由于析出物逐渐析出，体积比逐渐增加，析出物间距越小所致；到了最高时效时，此时析出物呈现最佳的分布状态，亦即对差排的阻力最大；过时效的形成是由于析出物的粗化，所谓粗化就是说由于析出物在希望减少总表面积以降低总表面能的趋使下，大的析出物越长越大，小的析出物逐渐变小而消失，亦即粗化的结果，造成析出物半径增大，个数减少，间距加大，根据前述之强化机构，可之粗化降低对差排的阻力，并使硬度下降。

对于铝合金的时效处理也不是越张越好，如果过了最高时效点，铝合金件内部组织应力很低，但是铝合金件的[综合机械性能也随之下降。时效处理温度，时间一定掌握好。避免过失效产生。如有不正，请大家斧削

huizhou

所以固溶后淬火改进加工性

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固溶热处理：淬火→时效处理(4天）