浅析铝合金材料热处理技术工艺

浅析铝合金材料热处理技术工艺

朱杭

中国铝业集团东北轻合金有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市 150060

摘要：伴随中国经济的持续发展，促进了许多行业的前行。伴随有色金属技术的持续开发，人们对于铝合金的研究也更加深入，有色金属在社会中获得了广泛应用。本次对铝合金材料热处理技术进行了一系列的研究。

关键词：铝合金材料；热处理技术；作用原理

1铝合金热处理技术原理及特征

1.1铝合金热处理与加强时效的原理

铝合金热处理是将铝合金加热到一定的温度，保温一定的时间后进行冷却，从而对铝合金的内部结构进行改变。冷却的主要目标是提升铝合金的力学作用，让它的导电性、导热性和耐腐蚀性不断加强。而铝合金时效硬化过程十分漫长，其受到了各方面因素的影响，而工艺的实施方法，加工过程中的环境因素和原材料质量、特征对会对时效硬化效果产生影响，对在铝合金淬火加热的过程中，因为合金间形成了间隙，因此冷却的时间十分迅速，让空位无法获得及时移除，在固体中形成了空位的状况。因为饱和的固溶体不处在稳定的状态，存在过多的空位，从而加速了原子的溶解速率，造成溶质原子形成了偏离。

1.2铝合金的热处理特性

铝合金和钢还存在一些区别，钢铁的淬炼是把这里面包含的碳去除,从而提高钢的刚度特性，然而，对钢来讲，通过淬炼以后，即使钢的强度获得了极大提升，但是塑造性缺大大降低，这对它的使用有着一定影响。铝合金在通过加热以后，并不会和钢铁一样出现刚度提高但是塑性降低的状况，通过实践活动可知，铝合金淬火，在较短的时间内可以确保它的刚度，并大大提高了它的塑造性。必须通过一定时间，才能让它的刚度特点才能获得提高，并让铝合金的塑性也不断提高。

2铝和铝合金热处理分类与热处理的基础原理

2.1退火

产品在加热到一定温度，并保温一段时间，然后利用相应的冷却速度将其冷却到室温。利用原子分散、迁徙，让组织能够变得更为均匀和稳定，而内应力的消除能够有效增强材料的塑性，同时强度会不断降低。

（1）铸锭均匀退火。基于高温的状态并长期保持，并利用一定的速度(高、中、低、慢)冷却，让铸锭化学成分、结构与功能匀化，能够有效提升材料的20%塑性，并减少20%的内应力。

（2）中间退火。其又被叫作工序间退火，其主要是为了提升材料的塑性，降低材料的强度，方便进一步加工得到一些特性的组合。

（3）完全退火。可以称之为成品退火，其主要是长时间处在较高的温度下，从而得到充分的再结晶的软组织，有着良好的塑性与低强度。

2.2固溶淬火处理

将可热处理加强的铝合金材料加热到一定稳定以后再维持相应的时间，让材料中第二相或其他可溶性组分完全溶解到铝基体中，以此来形成过饱和的固溶体，并利用快速冷却的方式把这项过饱和固溶体位置在室温状态，这是一种十分不稳定的形态，由于处在高能位状态，溶质原子有可能随时出现析出。在此基础上，材料拥有很高的塑性，能够实行冷加工或者是矫直工序。

2.2.1在线淬火

对一部分的淬火敏感性不高的合金材料，可以在挤压过程中开展高温固溶，并采取空气冷却(T5)或者是水雾冷却(T6)实施淬火，以次来得到相应的组织与作用。

2.2.2离线淬火

对一部分淬火灵敏度高的合金材料，有必要在专门的热处理炉中再升温到较高的温度，并保存相应的时实践，然而在不超过15秒的转移时间中将其淬到水或油中，得到一定的结构与性能，结合设备的差异可以分成盐浴、辊底、气垫、立式、卧式这几种淬火。

2.2.3时效

通过固溶淬火完成的材料，长期维持在温度较高与室温的状态下，就可以促进不稳定过饱和固溶体实现分解，

第二相粒子从饱和的固溶体中解析出来，分布在a（AL）铝晶粒周围，形成一种称为沉淀十分强烈的效果。

2.2.4回归处理

为提高塑性，为了方便冷弯成形或者矫正形位公差，把已经淬火时效的产品，短时间处在高温下就能够变成全新的淬火状态，这被叫作回归处理。

3铝合金的典型固溶热处理生产线

3.1盐浴炉

盐浴炉是用熔融盐液作为加热介质、将工件浸入盐液内加热的工业炉。

电极盐浴炉通过金属电极将低压(5.5～36伏)大电流交流电引入炉内，电流流过盐液发热。盐液既是发热体，又是对工件加热的介质。盐液温度依盐液成分而不同，一般在150～1300℃之间。磁场的作用能使盐液循环翻动，有利于盐液温度均匀，又能提高工件的加热速度。电极盐浴炉由电极、耐火炉衬、密封金属炉罐、绝热层和炉壳构成，由专用变压器供电。因固态盐不导电，开炉时先向启动电极送电，利用起动电极的电阻发热使一部分盐先熔化，然后接通主电极使电流通过熔盐发热工作。

盐浴热处理的优点是综合换热系数大，工件加热速度快，工件与浴液密切接触，加热均匀、变形小。浴炉热容量较大，加热温度波动小，容易保持中性状态，实现无氧化、无脱碳加热，并容易实现工件局部加热操作。

当然盐浴炉最大的确定是对环境造成一定的污染，容易对操作工人人体造成职业危害。有淘汰的趋势。

3.2辊底式淬火炉

辊底式淬火炉一般由加热炉、辊道及冷却区组成，炉门采取两侧开门形式，先经过辊道将板材运输至加热炉中进行加热，加热后的板材经过辊道运输至冷却区进行冷却，通过调节加热温度、运输速度、冷却区的水流量控制不同合金的淬火工艺。

较盐浴炉比较，辊底式淬火炉一般只能对厚板进行淬火，通过电加热，更加环保，但加热速率略低。

3.3气垫式热处理生产线

气垫式连续退火炉，简称气垫炉，广泛用于高精度铜带及铝带加工中，用于再制品及成品的热处理退火。气垫炉有水平展开式和立式，又有酸洗炉和光亮炉之分。其设备主要组成部分有:开卷机、缝合机、脱脂箱、干燥箱、前活套、加热区、冷却区、水封、酸洗箱、钝化箱、卷取机等。

气垫式连续退火炉可对铝合金卷材进行退火及淬火，一般只能对厚度在6mm以下的卷材进行退火或淬火。通过调节速度、加热区温度、冷却区水（或风）流量对材料性能进行控制。

3.4立式铝合金固溶热处理生产线

一般情况下，都是采取高架加热炉、移动式淬火槽车，而炉门则采取两半开式结构，在加热炉中进行较热的时候一般采取悬挂式倍行程滑轮组或者卷扬机可以让工件迅速下移，保证需求的淬火可以转移时间。加热炉的循环加热系统以及温度控制系统保证了淬火加热温度的均匀。炉膛内温度的均匀性是固溶热的特征确定的。需要考虑固溶体热处理温度的选择，避免发生过烧、吊粒粗化、包铝层污染等各种问题，应尽量采取较高的加热温度，让强化相完全固溶，固溶热处理的传热往往是依赖对流。为此，炉内气氛的强制循环对同一批炉料完成快速均匀加热，从而实现需求的温度均匀性，这是第一个条件。影响炉温均匀性的其他因素还包含了循环风量的大小、次数以及空气怎样均匀流过工件，导流系统的良好设计、保温材料的选取等。固溶体热处理加热时间先以合金性能要求、原始状态具有一定联系。由于各种铝合金的成分具有相同处，因此不需要特别考虑，所以需要对原始组织状态充分考虑。当强度较为细小的时候，由于固溶越快，那么加热的时间就可以缩减。

3.5卧式铝合金固溶热处理生产线

这些生产线通常适合在大面积的作业中进行使用。典型生产线包含了：连接铝合金锻件、铸造固溶体与时效、铝合金中厚板固溶、悬挂式铝合金带材固溶体这几种热处理生产线。当材料在出炉后马上进行淬火，并且在气液两相冷却系统中实现淬火。

结论：综上所述，不断强化对铝合金生产于加工技术的创新是极为关键的，只有利用先进的技术才可以促进铝合金材料在更加宽广的范围中获得实验。其必须重视的是，在开展铝合金热处理的过程中，有必要根据设计操作的时间已经控制来制定合理的计划，保证铝合金热处理的有序开展，让铝合金获得更为合理地使用。

参考文献：

[1]王荣滨. 铸造铝合金缺陷分析与热处理工艺研究[J]. 铸造技术, 2008, 29(4):524-524.

[2]李玉凤. 汽车用铝合金材料及热处理工艺技术的进展[J]. 农业装备与车辆工程, 2007, 000(009):49-51.