1、鋁合金的熱處理81 6【日本】馬場義雄1 、前言鋁合金能夠采用冷加工、淬火、 時效和退火等方法，進行調正強度、成型性以及其他性質。按著這樣的操作工藝得到所要求的性質，把這種操作稱為調質處理， 調質的分類稱為調質類型。一般來說，鋁變形材料大體分為非熱處理型和熱處理型兩大類別：純鋁（1000系 ）、 Al-Mn 系合金 （3000系 ）、 Al-Si 系合金 （4000系 ）及 Al-Mg 系合金 （5000 系 ）屬于非熱理型合金；Al-Cu-Mg 系合金 （2000 系 ）、Al-Mg-Si 系合金（6000系 ）及 Al-Z n-Mg 系合金（7000系 ）屬于熱處理型合金。非熱處理型合金是

2、由成型制造或軋制、拉伸等冷加工獲得制品，而熱處理型合金是由淬火、 時效等處理得到各自規定的強度。對于熱處理型合金，為了獲得比由熱處理所獲得的強度還高的強度，往往采用冷加工。另一方面，對非熱處理型合金， 也可以進行像退火、穩定化處理的熱處理。本講座主要是關于對變形鋁合金熱處理的討論。首先， 將調質符號做以詳細說明，之后，論述結合處理目的的實際熱處理工藝和熱處理時的注意事項等。2、調質符號的說明在現彳r的jis標準中，把規定的調質及其符號列于第i表。符號h是表示由 改變材料冷加工度而調正機械性能的標記。同一合金如果比較H1n和H2n,例如H14和H24,在JIS標準中表現為同一值。但是實際上， H

3、14和H24的拉伸 強度雖然相同，可是H24的屈服強度稍低，延伸率稍大，成型性也是H24最好。 H3n適用于含Mg的3000系及5000系合金。這些合金在冷加工H1n狀態，如果 長時間放置，屈服強度就稍有降低，延伸率增加。為了防止這種隨時間變化的傾向，冷加工后在130170c進行熱處理，這稱之為穩定化處理。在JIS標準中，沒有采用美國鋁業協會所采用的下述調質類型，這些調質類型即使在我國使用也很方便2、 3】褻I變形忸材的調段符號占質號I謂依內吞F瓶生產狀態.足沒存調貼處理致求的產品.濟田散會.焦禮執態或鍛也聯毋等，標記此符號H |加工硬化狀態| H in .加工程化狀態! H 20 .加工硬化

4、JG進行適當的退火處理的狀態| 3s ,加工硬化后法定化姓理的狀名.Ai-Ms合金加工硬化的材料.如果在柿下長等間放置，J融有下降.伸長率也增加任歸向為了防止這鐘候向，冷加工之后在約150 C的溫度下21行自定化處題. n o » 2, n « a 爐 d W磴一 = 8 全硬.n » 9 超硬 乂 !昆在內傅處司無遺方時依金仁的力小，erai,時效速度慢，要達到量離強度，禽更很長時悶.例； 處.7075-W3CQ.裊示在第處理后魁3H:的自然好 .r !岐受固防處理和時效處理身熱處身的在斜1 T 3,固冷處再后冷加工，并使”2角堀下時效的材料.與T 4材料相比進

5、行這料冷加工可提高強度、 平整度和尺耳繁煦等.T36, «T 3隊金郁.機於二.八八外小外，；T 4.國招處理后常溫、萬檢延卜奉.|T42.由用戶做丁 4處打出科./7 5.生產時,從蒲二杷當.的速度冷卻下來.陵后進行人工時效的材料.這料處理適用于悴火量裳j性低為枳，3| T G. 24迂無一人配救*M家.。了在淬火名次高尺寸收度和新整型扭，要進行冷加工.如 不僅訪兌RG：員二性靛.還是被6處理勤j T62,.由比戶依I 北多的gNT 7：在砂M過昂后，石J0過達到*(強度所需安的溫度和時間的悟況下，進行加熱處理從而達到瞼 定化的杈料.目的在于改召抗皮力腐財裂性能防止然火立變而引起色

6、變牝T 8c在曲新處理和A工時效之間進行冷加工的材料! 工肥GT 8以金下，自加妁£儲*加工的機N.T 9,密溶處戲.人工盯我后內邊打冷加工的材料.TX5；：因訪處號屈.由拉伸蜘改給予L 3 %永久變形以酒除殘余應力的材N. TX5】的X采用上 *T 3 T 4 T 5 T 8的3 4 6 , 8數字.大做長伸矯直的材料用T X 510裹示.在 拉卸矮直后這打平整步止的樹Z用TX 511表示.將殊汕AHill ,比H I加工硬化融更”的材料.H j H1I2 從對加工便化或熱處分的程度IM、微相殊憐恥的加工過程中所積的材料.也是要求令機械 姓法誠足或遂行機為H能H蕤.«32

7、1 ,比8 32加工硬化國更少的材料T T6h用沸水汴火的T 1T 361 icJT 36處史.T3it於1 %冷比工的T 3力態的物料，T8h超T 3!進行人工時效的材*LT861 ：生T3EI送行人工時效的材料.T 72：為改K&力腦注力裂向近行的過時效處理力.初科T 37同品處犬W.該行7 ?冷加工的材料.：T 37：堂T »9八人I時處%M；L1）H1n、H2n、H3n的n值采用奇數1、3、5、7。這些數字表示0和H12、H12和H14、H14和H16等各自中間的調質狀態，它表明比JIS標準狀態分類更細。另外，H19 為超硬化狀態，它是比通常的H18 實行更高的冷加工

8、所得的狀態。 H111、 H311、 H321 比各自的H11、 H31、 H32 承受較輕的加工硬化，即經過拉伸矯直、矯平機矯正等。H343是改善了含鎂量高的Al-Mg系合金H34的抗應力腐蝕開裂性能的符號。具體的處理方法是因合金而異。但實際上，在比過去穩定化處理更高的溫度范圍內180275C,保溫一定時間冷卻到室溫后，強度下降（因為比過去的穩定化溫度高，所以強度下降）， 為了彌補強度損失，進行 10%以上的冷加工。還有，為了防止強度隨時間變化，再在130左右加熱處理數小時。2）相當的熱處理符號T 的調質類型表示如下：W:為淬火后室溫時效的不穩定狀態，通常在 W后標出時效時間。T1:從高溫加

9、工冷卻，經室溫時效達穩定狀態。T7:淬火后，在比得到最高強度所必需的時效溫度更高的溫度下和比所必需的時效時間更長的時間內，進行穩定化處理的狀態。與T6 相比犧牲了部分強度。 例如，7075-T73【 5】 改善了 7075 合金的抗應力腐蝕性能（特別是壁厚方向的）。T76 是為了防止剝落腐蝕而進行的熱處理。介于中間的符號是T736。T9:經淬火、時效之后進行冷加工的材料。在 9的后面附加數字往往表示冷加工程度。T10:經T5處理后，再進行加工硬化的材料。3）此外，對用T3、 T4、 T6、 T8 等表示的熱處理材料，再進行消除殘余應力處理，也用這種熱處理符號、。TX51:淬火后經13%的永久變

10、形的拉伸矯直而消除殘余應力的材料。只做拉伸矯直時，采用TX510 表示。拉伸矯直后又進行曲度矯正，而給予微量加工時，用TX511符號表示。最近對飛機也逐漸采用 T73510、T73511五位數字符 號表示。TX52:淬火后經15%永久變形的壓縮矯正，以消除殘余應力的材料，多 用于表示鍛件。TX53:淬火后經急劇的溫度變化品熱變形來消除殘余應力的材料。3、提高強度的熱處理3.1 固溶和淬火處理固溶處理是使起主要硬化作用的合金成分固溶在基體中，隨后進行淬火和時 效達到必要硬化的處理。典型的時效硬化型鋁合金的固溶溫度和溶化溫度范圍列 于表2。從表中明顯地看出，固溶溫度的上限接近熔化溫度的下限，所以必

11、須十 分注意控制固溶溫度。表2 典型白金的固溶處理箍英那令化溫度范圍一一,UU一-1含£：_ W端化需曲也需: (2-43 11 Ll X- J%。二，T 訃力2；如一 ：.；如1952i ' 541S43-6136(161582-6-196U66Fil - 5435667175:& 4 ,； i7j；x46( * ? '477 * 6257i 79 一 - 143,、T*U 1 _1&- M g k102 爐« M ! »-» 一. II.因為固溶處理是以固相間元素的擴散為基礎，所以溫度越高越有利，可是，如果超過規定的最

12、高溫度就有共晶熔化和由此引起材料的物理性能變壞的危險。另外， 過分地加熱往往會使材料表面產生重氣泡。如果固溶處理溫度比規定的最低值還低，固溶就不完全，也就得不到最高的機械性能，第1 圖是 2014-T4 和T6 材料的機械性能隨固溶溫度而發生相應變化的研究結果，可見獲得穩定強度的溫度范圍比較窄。第3 表是變形材料進行固溶處理時所必需的加熱保溫時間。最短的保溫時間是由材料所要求的機械性能來定，斷面厚度一增加，保溫時間就要加長。 用空氣爐加熱時如果保溫時間過長，就增加高溫氧化的危險。在鹽浴爐或在爐氣進行適當調節的空氣爐內，保溫時間即使為表中所給出數據的數倍也是安全的。包鋁制品的保溫時間希望控制在能

13、達到所要求的機械性能的最低限度。如果保溫時間一長，母材的合金成分就會擴散到包鋁層中，而有損于抗蝕性。表3壓力加工材料的固溶處理保溫時間每度«米保溫時間.分鹽桁爐空氣爐41小JU大«小*人0-410152。2!0.43-0.50102U2（；3u0.53*0.81152525350.84-1.60203U304Cl.632.？Q25533f452.31 -318-6.353545506（：6.38-12.74555607（；12.95*25.46070州10025.42-38.J090JOO120no3d.；Z - 50.8；CE115150hG50

14、.82 -63.5）2013Gl?0U0G3.52 -76.2150KO21022。76.22- 88.9it5J-72 K88.92- 101.6*0xHOL702mj表4隹合金壓力加工甘料的最大淬火兵移時間力度.殳米球人時間，&< 0.450.43-0.7670.8J -2.2910? 2.3115圖1固溶處理溫度對2014-T4、2014-T6的機械性能的影響人的 彳：京 Jx r13耳博今手均興Uii 4 . T'/分圖2 7075.606及7N 01合金淬火速度和所得強度的關系為了把固溶狀態保持到室溫，必須從固溶溫度急速冷卻，并在冷卻過程中， 不發生合金元素的析

15、出。由于合金材料不同，在冷卻過程中，有的容易析出，有 的不發生析出，我們把這種性質稱為淬透性。7075、6061及7178等合金的淬火速度與所獲得強度關系的例子示于圖 2中。以7075為首，2014、2017、2024及7178 等高強度合金的淬透性都差，所以實際淬火操作必須特別迅速，并且必須全部浸入足夠的水中或循環水中。在淬火完了取出被淬材料時，水溫希望不超過38。浸水淬火最大轉移時間由表4 給出。 淬火轉移時間是指從爐門打開或淬火材料始端露出鹽浴到末端浸入水中的時間。淬透性比7N01 合金或 6061 合金好得多的 6063 合金，即使在空氣中冷卻，強度下降得也不多，所以，可實現所謂的擠壓

16、熱處理（后面敘述）。3.2 時效和析出處理眾所周知，已固溶處理的材料從過飽和固溶體狀態發生析出，在此過程中材料的強度增高。析出時效溫度為室溫的稱之為自然時效或低溫時效，析出時效溫度為高溫的稱之為人工時效或高溫時效。在室溫時效時，時效速度慢，不容易達到強度最大值，而在高溫時效時，強度達到最大值后發生軟化，把這種現象稱之為過時效。圖 3 是 2014 和 6061 合金高溫時效曲線，要根據淬火溫度和時間的影響了解淬火后強度的變化。在表 5 中列出了實用合金析出處理的條件。在一般情況下， Al-Zn-Mg 系合金的高溫時效溫度比Al-Cu-Mg 系和 Al-Mg-Si 系合金的低。時妓時間37天后進

17、行高溫時效比固溶淬火時依時間圖3 2024、6061合金板材的人工時效條件與強度的關系在實用合金中，當在低溫，即在室溫時效時，低溫時效作為第一段時效，再 繼續進行高溫時效，把高溫時效階段作為第二階段時效。一般把這種時效過程稱 之為二階段時效。工業生產中也正在采用這種時效方法。在圖 4中列出了 7N01 合金的實例。Al-Zn-Mg系合金固溶處理溫度低，而且淬火時的冷卻速度對強度 的影響小，室溫下的時效硬化效果好，所以作為焊接結構材料被廣泛使用，可是， 對高于室溫時效的材料來說，先在室溫放置后立即進行高溫時效的材料強度更高。表5典型合金的析出條件合金徹度七時間.小時« M2014171

18、*1K» *122017 童»曲1S8-19392117室962219191M6061171T 耽7.5T.56殿70751 16-12722£Lt7m*T 6T 4T 6T 4T62T 6翹V已異圖4相當7N01合金的室溫預時效效果一方面是在Al-Mg-Si系合金的情況下，如圖5所示，當Mg2Si含量大于一定值時，比淬火后在室溫下放置一段時間再進行高溫時效，比淬火后立即進行高溫時效的強度要高。可是，當 Mg2Si含量在大約0.9%以下時，進行預時效的強7079室量停堂5天，話后由101211時蚊V小時度好。因而，6061合金最好不進行室溫預時效，而 6063合金

19、剛好相反。圖5 Al-Mg-Si系合金成分與預時效效果的關系另一方面是對Al-Cu-Mg系的2024等合金，室溫時效所形成的GP區在200c 加熱1分鐘就恢復到新淬火狀態。因此，由于時效硬化所造成的強化了的機械性 能又恢復到了固溶后的軟化狀態。 這時可進行復雜的成型加工，之后放置于室溫 下，就發生再時效硬化。3.3 擠壓熱處理占現有鋁擠壓材料大部分的 6063合金和近年來顯露頭角的7N01合金等大 多數是用擠壓熱處理方式生產的。擠壓熱處理是利用合金元素在擠壓時可固溶的 道理。但是此方法成功與否主要取決于合金的類型和鑄錠熱處理等。在圖6中以圖解的形式示出了擠壓加工中的溫度分布。 一般來說，擠壓溫

20、度都低于合金的固 溶極限溫度。可是由于加工過程中所產生的熱量使模子附近溫度升高，因此也可能使析出物重新固溶。為此，擠壓之前鑄錠的均勻化處理是理所當然的。 而在其 冷卻過程中，形成粗大的析出物，這是不好的方面。另外，為達到擠壓溫度必須 要快速加熱。表6示出了 6063鑄錠于560c均勻化處理后以不同速度冷卻到室溫，經感應加熱后于480c擠壓的棒材時效后的機械性能。鑄錠均勻化處理后隨爐冷卻，由于析出物過大，擠壓時不能充分重新固溶，所以時效后的強度是低的* 68063臺金拉力林村的拉伸性證和鑄錠均勺化加熱后的冷卻速堂的關系“襄均勻化歿瑾演FH；的W&處理1利我黑盤公斤飛£憂國4引黃

21、公斤,奄知仲長事 %59017加熱格L2U.6M4* 冷我；6.耳15.2丸(600 1分 Ji bo1，16小時1習J22.5ia.3560 T加熱后JL4 J)U.7叫6空冷彩也1人6.415.428.0< 4 5OD小時!160(-述小時17.923.01914560 e加熱國無3.210.83。.4爐冷5.714.630. 6(zoc/小時11取n *儲J11.4饋*7?2,0賽77 N (H臺企排出型甘的內伸性沛'偏立足古均勻化處理的X系鑄埃均為化處理有 f 4651，K小時.吃氣冷RJ « 林長中無f除碌母攜僑選材的揖康處理瑚激逑皮 公斤，卷米抗拉強IQ公斤

22、/碇牖聯強收公斤，氣好城拉強度 公斤公然仲R率 %T,躋HdR書退、”時效)26.a42.1IS19,H324418丁，陣火篇室盅、“時露2U943.-114132/16T/徘囪:人工、5 ()、時效/25,04S.014M；3 tM17T,?；鸾钊?、時修，35.2死11127.S37.?17表7示出的是7N01合金擠壓型材的拉伸性能和鑄錠是否進行均勻化處理的關系。鑄錠經465c 8小時均勻化處理，在430c擠壓后室溫時效1個月，或在 擠出空冷后于120c經24小時時效處理的強度與不進行鑄錠均勻化處理的相比， 其強度都增加約10公斤/毫米2。把擠壓材料在465c固溶處理后，即使做相同的時效處

23、理，這種傾向也不改變。這是由于 7N01合金中含的Cu、Mn、Zn等過渡族元素在鑄錠均勻化處理過程中彌散地析出，有助于擠壓織構組織的形成而獲得強化。這就是一般所熟悉的擠壓效應。圖6擠壓熱處理與溫度分布6063合金或7N01合金擠壓出來采用在靜止成流動的空氣中(風冷)就可進行 充分地淬火，所以就省去了擠壓后的固溶處理工序，這從經濟上看不用說是有利的可是帶來了合金淬透性的問題。 對6061合金或淬透性更差的2017、2024等合 金出模后要立即進入水中，不進行所謂的模淬火 (Die QUench)處理，就得不到強 度。這種模淬火處理的材料，比正規固溶處理材料的晶粒細小，有更多的擠壓織 構組織，如果

24、淬火進行得均勻充分，強度就優異。圖7是6063合金擠壓熱處理過程的實例。6063合金在500c擠壓后，在450-200C之間以約1C/秒的速度冷卻，可得到相當局的強度。然而， 6061合金 不用510C/秒以上的速度冷卻，強度就明顯下降。在 450-200C之間的冷卻速度如果緩慢，在冷卻過程中Mg2Si相就呈大斑點析出來，對隨后的時效硬化便不 起作用。起主要作用的Mg2Si相越多，再有Cr、Mn、Zn等過渡族元素的添加量 越多，在冷卻過程中Mg2Si的粗大析出物也就越多，所謂的淬透性也就越不好。腦觸標度時制.分口 *««藍W出熔圖7 6063合金的擠壓熱處理周期4、改善加工

25、性能的熱處理4.1 鑄錠的熱處理12.121鋁合金鑄錠是由半連續鑄造法生產的， 所說的熱加工之前的均勻化處理，一 股是指鑄錠在高溫下進行長時間加熱保溫處理。 均勻化處理的目的是使合金成分 和組織均勻化，使固溶體中過飽和的成分析出， 消除內應力等，從而改善鑄錠的 加工性能。提高最終制品的深沖性和細化晶粒，在工業上已廣泛采用這種方法。表8示出了典型的鋁合金鑄錠均勻化處理條件。 但是從經濟的角度來看，寧 肯提高加熱溫度來縮短保溫時間。一般在質量允許的加些速度范圍內進行快速加 熱。均勻化熱處理的溫度誤差范圍要控制在 土0c以內，溫度過低，會使最終退 火材料的加工性能下降和使晶粒粗大，所以得必須加以注意

26、。溫度過高或加熱速 度過快，就可能發生共晶熔解。在表9中示出了加熱速度對各種合金共品熔解的 影響。1）對熱加工性能的影響一般情況下，鋁合金由于進行均勻化熱處理，可以改善加工性能，從而提高了生產率和降低了成本， 這在工業上是非常重要的。例 如，對Al-4.5%Mg-Mn-Cr系的5083合金來說，為了改善熱軋成熱擠性能，希望 在550c以下進行充分的均勻化處理，在第 10表中給出了均勻化熱處理對 5083 合金臨界擠壓速度的影響。但是，擠壓性能的改善主要與固溶的Mn和Cr的析出有關。表8轉探均勻化條件例舉合金加熱型度C保溫時間小R合金1L加始B度 r保退時間合金加總海度V保溫時閭10日0600*

27、54。6 «碼530580* 1。50R34305204】0)070500-5400T1收3470 704 -105«648。4 r 1。1050520-5601 *1014705404606352<l-5fiO410HOT520 56。4 -101 iNoi5Z056。，10606150054。4-1。2014480 一5】04 - 125005500-5404 -10呵500*5404102017480-5104 -'laSC鉉4 -107075440T7。6 - 2J2024< 80'510421一挑4如5204 一】。71784 毓 一4

28、7。6-2430031570 6W6-451824M52Q4 707NOI79141。W63C06 TNOI 5083埼勾化陋加熱速度. 1AB1 口月即X?* 1、A 160C/分，B 27C/分，C 11C/分，D 1.4 C/分。 2、共晶熔解范圍；XX共晶急劇溶解；X共晶少量熔解； 共品不熔 12小時r- jan* .J .580亡其12小時-X xX一IJ90X：箕12小時 2X XX xX .520 t,x 12 小時 2X XX XX產 j加熱遂度對各種合金共晶熔解的影璃支1J狀 書5C83臺金領加射，卜理*飛*徙的影響4.7米份6.7米;分8.3咒分原情造狀意5流匕x 4 +&

29、amp;J536 ( *24 小時另外，Al-Mg-Si系的6063合金是目前大量使用的擠壓合金，改善它的擠壓性能，是一個重要問題。為此，一般可進行稱之為HO處理的鑄錠預加熱處理。圖8示出了 6063合金鑄錠在560c均勻化處理后，用不同速度冷卻到室溫，之 后在480c再加熱進行擠壓的情況下，均勻化熱處理后的冷卻速度對擠壓速度和 強度的影響。冷卻速度越慢，擠壓性能越好，強度越低，所以冷卻速度必須控制 在200500C/小時的范圍內。2）對冉結晶的影響一般在工業用純鋁和Al-Mn系合金中，在不進行均勻化熱處理就進行加工的情況下，熱加工組織粗大，并且在最終退火的板材上也形成 粗大的再結晶組織。如果

30、要承受深沖那樣的塑性變形，就容易產生流線痕紋和表 面桔皮現象等那樣的缺陷。在 Al-Mn系的3003合金中這種傾向特別明顯。為了 改進這種傾向，通常進行長時間的均勻化熱處理。也就是通過高溫均勻化處理 （550625c24小時）使鑄錠內的組織均勻，并由連續的析出處理（400550cM48小時）使固溶的Mn以Al6Mn的形式析出，再結晶組織可以細化。法停速度r-r中/共弱閨三隼式作 事,*奈*之I%I閡以！%I圖8 6063合金均勻化處理后的冷卻速度、擠壓速度和時效處理（160 C X 16小時）后的強度之間的關系3）對各向異性的影響在工業純鋁板材的各種性能中，最重要的是成型性，該性能最容易受鑄錠

31、熱處理以及隨熱壓延的影響。因為鑄錠中所含的Fe、Si,雜質的固溶、析出對材料的各向異性、冉結晶行為有很大的影響。在圖9中示出了 鑄錠均勻化熱處理溫度與最終板材的導電率、 各向異性、深沖性能的關系。冷軋 板都出現10%以上的45°制耳，但是在360c退火后45°制耳現象減少，鑄錠經400c均勻化熱處理的制品，相反，出現 90°制耳。另一方面，經450c以下均勻 化熱處理的材料深沖時的臨界深沖系數其值是比較低的。深沖倒耳率，%于加璃 電導率41心）90*45*極限深沖系粒憶* D .兌）圖9鑄錠預加熱對工業純度鋁退火板材的深沖制耳率和臨界深沖系數的影響。試樣是把厚度為

32、25毫米鑄錠預加熱后冷軋到1毫米厚，在360c進行退火4.2 最終熱處理關于純鋁、Al-Mn、Al-Mg系等非熱處理型合金，通過冷加工而得到加工硬 化或由硬化后的退火處理獲得所規定的性能。一般來說，最終退火或冷軋的中間退火都是在分批式退火爐中進行處理的。但是，在最近研制了如圖10所示那樣的快速連續熱處理爐作為退火爐和淬火爐而開始被使用，代替了以前的分批式處理爐。加熱方式是從爐頂和爐床吹熱風， 使鋁板浮動于熱氣流中并不斷地移動。采用這種爐子進行熱處理，與在分批式爐 中進行退火軟化的情況相比，具有細品組織。提高了表面質量、減少了變形和彎曲，每卷的質量還能稍加調整。5、防止晶間腐蝕、應應力腐蝕開裂的

33、熱處理強度比較好的鋁合金，在大氣中或海水中產生品間腐蝕，同時也有與應力腐 蝕開裂有關的 故。2000系、7000系及含3%Mg以上的500系合金容易產生應 力腐蝕開裂。熱處理對鋁合金的晶間腐蝕、應力腐蝕開裂的影響，特別是從固溶 處理溫度往下冷卻的速度和隨后的時效處理的影響是很明顯的。5.1 冷卻速度的影響作焊接結構材料使用的Al-Zn-Mg系合金，在固溶處理后的冷卻速度慢時， 應力腐蝕開裂的敏感性低，但是，如前面所介紹的那樣，該系合金即使冷卻速度 慢，淬火效果也很好，第11表給出了 Al-4%Zn-2%Mg合金的應力腐蝕開裂壽命 和冷卻速度的關系。從此表中可知，冷卻速度越慢，抗應力腐蝕性能就越

34、好。這 往往用緩慢冷卻而造成的晶界析出物粗大和PFZ（無析出區）的幅度增加相結合的理由來說明，但尚未定論。另外，在淬火敏感性高的2024、7075等合金中，因為淬火緩慢有助于產生晶間腐蝕，所以按 MI L-H-6088JISW1103）標準，必進行快速冷卻。圖11示出2024 合金的冷卻2024 和 7075-T6 板材的淬火冷卻速度與各種性能的關系。速度非常快時，發生坑腐蝕，當冷卻速度一慢就變成晶間腐蝕。如果把具有這種組織的材料放在3.5%NaCl 水溶液中交替浸蝕三個月，測量其強度，抗拉強度下降約50%。對于7075 合金，如果冷卻速度慢，進行上述腐蝕試驗后，其強度也有明顯的下降，即使在腐

35、蝕前，這種合金也能看到強度的明顯下降。5.2 時效處理的影響關于時效處理對鋁合金應力腐蝕開裂的影響，一般地說，低溫時效比高溫時效的壽命短。圖12 示出了含Cr 和 Mn 的 Al-4.9%Zn 一 3%Mg 合金固溶處理后的時效溫度與應力腐蝕開裂壽命及屈服強度的關系。此圖表明，在過時效狀態中發生應力腐蝕開裂的時間增長，應力腐蝕開裂敏感性變小，可是要不可避免地降低屈服強度。所以只能希望屈服強度降低得少些，但還要進行降低應力腐蝕開裂敏感性的熱處理。因而，二段時效的T7 處理是最為適宜的。最先用這種T7 處理來防止應力腐蝕開裂的是美國，是以改善7075 合金鍛件 （飛機起落架）的熱處理開始使用的，命

36、名為T73。 第 12 表 【 5】 給出了 7075合金的 T73 處理條件。板、棒和鍛件的第二階段的加熱條件稍有不同。關于7075 合金的壓延制品和鍛造制品的T6 和 T73 熱處理后的應力腐蝕開裂試驗結果已示于圖 13 中。采用T73 處理，使抗應力腐蝕開裂的性能有很大的改善，同時也知道與 T6 處理相比，強度不免要降低約15%。*11從固格處理溫度（450D 往下裨卻的速度對A1- 4 K21-2 %Mg合金顯微嵬綱強度和應力腐域開裳的密響卻 方式冷水幃火沸水俾火空 冷M 350VMWO C的冷卻時坷1陟160秒品界上的新出17501200 1Kr 券， 石 Jh750- 12(X1W

37、y，1£1Am3000 ，幄大,何在10000 X苒m .大塞1_.I用用鎮寬品界處投見折出PF/的酷大N度F7OOA1 f_II1000A3000*支癌步析出微班分布的我"；卜力才MyI 與除水?；鹈蓖?也是 在處又電刊片相 析出由殍薜水停火相同.有大的片狀折出物必2外科強度1口一心弗林134.淪斤/球M.2公斤/毫米L電力腐他試驗才的謝力L*九.5公斤，亳/應力世開瞿的號奇卜I.5SN1CIJ0#小時也說62I.騏5天左右也不開累1* 固溶處理后，3天室溫時效一 90° ±5CX8小時一 150c ±2CX16小時表!2 7075合金T 7

38、3處理的人工時的條件靠1段酎就第2段時效拉伸捧擠壓件做件107 cx 5 - 8小舊163 r <24* Ah時-176VX8 W*仃6 C m6 8*176cx3-10在Al-Mg系合金中，即使進行時效處理，強度不但不能增加，反而下降，把這種時效處理稱為穩定化處理。這種處理可能使晶界發生 B相(Mg2A13)析出， 從而對材料的抗應力腐蝕開裂性能有不良影響。 在圖14中示出了 Al-Mg合金的 應力腐蝕開裂與Mg含量及溫度的關系。對于 Mg含量在5%以下的實用合金，基本上不用擔心退火材料的應力腐蝕開裂。冷加工后在100150c進行時效處理，其機械性能是穩定的，但是應力腐蝕敏感性顯著地增

39、加， 所以也叫做增感處 理。還有，Mg含量在3%以下，不管進行什么樣的處理都不必擔心應力腐蝕開 裂問題。平均冷卻速感.V件圖11 2024-T4和7075-T6合金板材的冷卻速度對各種性能的影響圖12 Al-4.9%Zn-3%Mg合金的時效溫度與應力腐蝕開裂壽命和屈服強度的關系（應力=20公斤/毫米2）&口金博學皓*i:wG爐圖13 7075-T6和T73應力腐蝕試驗（3.5%NaCl中交替浸蝕）結果3伊上A I附整材察3M肌院 H 泄火開式” 一叫»H樸梨, 二 j lUikJTTJX m圖14 Al-Mg系合金的應力腐蝕開裂與溫度的關系6、熱處理時產生的殘余應力及其防止方

40、法在熱處理過程中產生的殘余應力稱為熱處理殘余應力。在可熱處理型的合金 中，由于固溶處理后的急冷（多為水冷）而產生殘余應力。對于厚壁的材料，由于 表面和中心的冷卻速度差而產生殘余應力， 表面為壓縮殘余應力，中心部位為拉 伸殘余應力，這是普遍現象。圖15示出了 2024合金圓柱體的冷卻速度和縱向殘余應力的關系。須知，400290c的平均冷卻速度越大，最大殘余應力范圍也就越寬。 為比，改變冷卻 介質的溫度和組成，降低冷卻速度能使殘余應力減小。圖16示出了冷卻水溫對7075-T6厚板殘余應力的影響，也是表面壓縮，中心拉伸的應力分布，冷卻水溫 度越高，殘余應力的絕對值越小。因此，對模鍛斷面形狀復雜的材料

41、， 應采用溫 水淬火。但是如果冷卻速度太慢，則熱處理型鋁合金在冷卻過程中就會發生析出， 引起晶間腐蝕和強度下降。所以，一般情況是在82c的水中淬火為好。圖15 2014-T4圓柱體（076X227毫米長）的冷卻速度和縱向殘余應力范圍圖16 7075-T6厚板淬火時冷卻水溫對殘余應力的影響以上介紹了以水和溫水作冷卻介質的情況， 有的鋁合金鑄件往往用油作冷卻 介質。這對防止殘余應力或變形確實是很有效的?？墒请S著冷卻速度的降低，強 度也降低。如果考慮在冷卻后除去制品表面附著的油需要工時，就不能說這是萬全之策了。為此，近年來新研制的水溶性淬火劑，已引人注目。這種以聚（烷撐）二醇為主要成分的水溶液的處理是比較容易的。圖17示出了壁厚為1毫米的2024合金板材從492c投入到各種冷卻介質中時的冷卻速度。 在40%聚二醇水溶 液中，即使冷卻速度達到1000c漱，對機械性能和耐蝕性能均無壞的影響。另 外，在40%聚二醇水溶液中完全不會產生水冷材料那樣相當大的變形。這一點是很明確的.J77?i鼻就疝 * . 通制空冷