精密鋁合金零件熱處理.doc

目??次 1 鋁的特性簡介 2 2 鋁合金分類及性能 2 3 變形鋁合金的熱處理 2 3.1 固溶處理與時效 2 3.1.1 固溶處理 3 3.1.2 時 效 3 3.2 穩(wěn)定化處理 3 3.3 變形呂合金加工和熱處理狀態(tài)標(biāo)記 3 4 精密零件的加工工藝流程 4 5 熱處理工藝參數(shù) 4 6 典型零件的示例 4 7 某公司航空件6061熱處理工藝 5 常用鋁合金的熱處理 1　 鋁的特性簡介 鋁是一種具有面心立方結(jié)構(gòu)的金屬，它的密度?。?.72g/cm3），熔點低(660.4℃),具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及延展性。鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，在大氣中極易被氧化且生成牢固的氧化膜，所以鋁在大氣和淡水中具有良好的耐腐蝕性。因鋁無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，所以鋁及其它的合金不能夠進行相變強化。 鋁能溶解許多種元素并形成固溶體，即形成合金。鋁合金中常用的添加元素有Cu、Zn、Mg、Si、Cr等以及稀土元素。 2　 鋁合金分類及性能 按照合金元素在鋁中的極限溶解度的不同，以及溶質(zhì)元素的種類以及溫度對溶解度的影響等因素，對鋁合金進行分類。鋁合金分類，見表1。 表1　 鋁合金分類及性能 不可熱處理 強化鋁合金 防 銹 鋁 如，5A06 { 易于加工成形和焊接，并具有良好的光澤和低溫性能，抗蝕性好。但強度較低。 } 變形鋁合金 硬鋁 如，2A12 { 時效強化能力強烈，室溫強度較高，耐熱性好，但抗腐蝕性及焊接性較差。 } 可熱處理 強化鋁合金 超 硬 鋁 如，7075 { 變形鋁中強度最高，但有應(yīng)力腐蝕傾向，熱穩(wěn)定性較差。 } 鋁合金分類 鍛 鋁 如，6061 { 具有良好的冷熱加工、焊接、抗腐蝕、低溫、疲勞和光制等性能。 } 鋁鋰合金 如，8090 { 具有密度低、比強度高、比剛度大、抗疲勞、耐腐蝕、耐熱以及低溫性能等優(yōu)點。 } 鑄造鋁合金 { 具有良好的流動性，較小的收縮性，熱裂、縮孔和疏松等傾向性都很小。 } 3　 變形鋁合金的熱處理 3.1　 固溶處理與時效 固溶與時效處理是變形鋁合金（防銹鋁合金除外）的主要熱處理工藝。 變形鋁合金中的合金元素都能溶于鋁，形成固溶體。它們的溶解度都隨溫度下降而減少。將鋁合金加熱至較高溫度，保溫后迅速冷卻，可獲得過飽和固溶體。這種操作屬于淬火，對鋁合金而言稱之為固溶處理。過飽和固溶體在常溫下放置或在高于常溫的溫度下保溫，將發(fā)生脫溶沉淀現(xiàn)象。由于脫溶沉淀產(chǎn)物十分細(xì)小，而且與基體共格或半共格，可使合金強度大幅度提高，故稱其為強化相，這種過程成為時效。常溫下進行的時效成為自然時效，高于常溫進行的實效時效成為人工時效。 3.1.1　 固溶處理 固溶處理各工藝參數(shù)的選擇原則如下： 加熱溫度：①必須防止過燒、②使強化相最大限度的溶入固溶體。 保溫時間：保溫的目的是使工件透熱，達(dá)到設(shè)定的加熱溫度，并使強化相充分溶解且均勻化。 冷 卻：淬火冷卻速度必須足夠快，以抑制過飽和固溶體分解，析出粗大的過剩相。 3.1.2　 時 效 人工時效的溫度與時間應(yīng)嚴(yán)格控制。溫度低時間短強度達(dá)不到峰值，稱為欠時效、溫度過高時間過長，使合金強度下降，稱為過時效。 將淬火工件在不同溫度下進行兩次或多次時效稱為分級時效。采用分級時效可以顯著提高抗應(yīng)力腐蝕性能和斷裂韌性。 將時效態(tài)工件在較低溫度下短時間保溫，使工件的硬度和強度下降，恢復(fù)到接近淬火態(tài)的水平，然后再進行時效，獲得具有人工時效態(tài)的強度和分級時效態(tài)的應(yīng)力腐蝕抗力的最佳配合，這種工藝稱為回歸再時效（RRA處理）。 3.2　 穩(wěn)定化處理 穩(wěn)定化處理用于處理要求很高尺寸穩(wěn)定性的工件，防止工件在放置、安裝、使用過程中發(fā)生微小的尺寸變化而進行的處理。穩(wěn)定化時效處理溫度通常高于時效處理溫度，也采用多級時效作為穩(wěn)定化處理，既固溶后預(yù)時效，然后進行正常時效，最后進行終時效。 目前廣泛采用高、低溫循環(huán)處理工藝，這是將時效和冷（深冷）處理結(jié)合起來反復(fù)進行的工藝。需要說明的是，高低溫時效循環(huán)穩(wěn)定化處理的循環(huán)次數(shù)，應(yīng)不少于3次，最后必須以時效處理結(jié)束。 3.3　 變形呂合金加工和熱處理狀態(tài)標(biāo)記 變形鋁合金加工和熱處理狀態(tài)標(biāo)記，見表4。美國在合金后面附有材料加工和熱處理代號，如6061—T62、7075—T76等。 表2　 變形鋁合金加工和熱處理狀態(tài)標(biāo)記 代號 說 明 代號 說 明 F 自由加工狀態(tài)，對于加工硬化和熱處理條件沒有特殊要求，該狀態(tài)產(chǎn)品的力學(xué)性能不作規(guī)定 T62 固溶處理；人工時效 T7 固溶處理；穩(wěn)定化 O 再結(jié)晶退火狀態(tài) T72 固溶處理；過時效 W 固溶處理狀態(tài) T73 固溶處理；分級時效 H 冷作硬化狀態(tài)，在H字母后面須跟2或3位數(shù)字表示細(xì)分狀態(tài) T8 固溶處理、冷作；人工時效 T81 固溶處理、冷作（1%）；人工時效 代號 說 明 代號 說 明 T T代表固溶處理后時效。在T字母后的第一位數(shù)字表示熱處路基本類型（1～10），其后面的數(shù)字表示熱處理細(xì)節(jié)方面的不同 T86 固溶處理、冷作（6%）；人工時效 T9 固溶處理、人工時效；冷作 T93 固溶處理、人工時效；冷作（3%） T1 從熱成形溫度冷卻、自然時效至大體穩(wěn)定 T10 從熱成形溫度冷卻；人工時效、冷作 T2 退火狀態(tài)（只用于鑄件） TX51 為消除固溶處理后的殘留應(yīng)力，固溶處理后進行拉伸處理，板材有0.5～3%的永久變形量。X代表3、4、6或8。 T3 固溶處理；冷作、自然時效 T31 固溶處理；冷作（1%）、自然時效 T36 固溶處理；冷作（6%）、自然時效 T351 固溶處理；拉伸、自然時效 T4 固溶處理；自然時效 T451 固溶處理、自然時效；拉伸 T41 固溶處理沸水淬火；自然時效 T651 固溶處理、人工時效；拉伸 T411 固溶處理空氣冷卻；自然時效 T851 固溶處理；拉伸、人工時效 T42 固溶處理；自然時效至充分穩(wěn)定 T8510 固溶處理；拉伸、矯正、人工時效 T5 從熱成形溫度冷卻；人工時效 TX53 消除熱應(yīng)力 T6 固溶處理；人工時效 TX54 為消除精密鍛件固溶處理后的殘留應(yīng)力，固溶處理后進行壓縮處理。X代表3、4、6或8。 T61 固溶處理沸水淬火（T41）；人工時效 T611 固溶處理沸水淬火 T854 固溶處理、壓縮；人工時效 4　 精密零件的加工工藝流程 落料 → 粗加工 → 固熔+時效處理 → 半精加工 → 穩(wěn)定化處理 → 精加工。 5　 熱處理工藝參數(shù) 常用變形鋁合金進行固溶、時效和穩(wěn)定化處理的工藝參數(shù)，見表5。 表3　 常用變形鋁合金熱處理工藝參數(shù) 牌號 固溶處理 （℃） 時效 穩(wěn)定化處理 熔化開始溫度 （℃） 美 中國 一級 二級 一級 高低溫循環(huán) 7075 7A09 （LC9） 465～485 － 150℃/8h 120℃/8h 175℃/10h ① 175℃/4h ②－70℃/1h 525 2024 2A12 （LY12） 495～503 室溫≥96h （160℃/10h） － 180℃/10h ① 180℃/4h ② -70℃/1h 505 6061 6061 （LD30） 515～530 室溫≥96h （160℃/10h） － 175℃/10h ① 175℃/4h ②－70℃/1h 595 6　 典型零件的示例 高精密鋁合金零件加工制造過程中的熱處理工序示例，見附錄。 附錄A：引擎支架（法蘭）的熱處理工藝卡； 附錄B：L2鏡座的熱處理工藝卡。 7　 某公司航空件6061熱處理工藝