6063的铝棒淬火后，硬度、强度以及物理性能

铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温-定时间并以- -定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。

铝合金热处理特点

众所周知,对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间 (如4~6昼夜后)， 强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某-温度范围(如100~200C )内发生，称人工时效。

铝合金时效强化原理

铝合金的时效硬化是-一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还职决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。

铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快,这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的护散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。

硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位依度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。

沉淀硬化合金系的一一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度一温度关系，可用铝铜系的A1- 4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3- 1铝铜系富铝部分的二元相图，

在548C进行共晶转变L- +0.+ 8( AI2Cu)。铜在o相中的极限溶解度5. 65% ( 548"C ) ,随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05%。

在时效热处理过程中，该合金组织有以下几个变化过程:

形成溶质原子偏聚区-GP( I )区在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集,形成溶质原子谝聚区，称GeP( 1 )区。GP( 1 )区与基体o保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故使合金的强度、硬度升高。

G-P区有序化一形成GP( II )区

随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化,即形成GP( II)区。它与基体c仍保持共格关系，但尺寸较GP( I )区大。它可视为中间过渡相，常用8”表示。它比GP( I )区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大 ,因此时 效强化作用更大 ，”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。

形成过渡相’

随着时效过程的进一步发展，铜原子在GP( II )区继续谝聚，当铜原子与铝原子比为1 :2时,形成过渡相’。由于8'的点阵常数发生较大的变化,故当其形成时与基体共格关系开始破坏,即由完全共格变为局部共格,因此日’相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小,表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因索。

形成稳定的8相

过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相A12Cu ,称为相此时8相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格,其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长,相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进-步下降，合金就软化并称为“过时效”。相聚集长大而变得粗大。

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