材料成型基础教学课件8.2.ppt

1、8.2 合金的时效,脱溶从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子偏聚区及亚稳定过渡相的过程称为脱溶。 时效合金在脱溶过程中其机械性能、物理性能、化学性能等随之发生变化，这种现象称为时效。 时效硬化或时效强化一般情况下，在脱溶过程中合金的硬度、强度会逐渐升高，这种现象称为时效硬化或时效强化。,8.2 合金的时效,具有时效现象的合金的最基本条件是在其相图上固溶度随温度降低而显著减小。 固溶处理合金加热到略低于固相线的温度，保温足够的时间，经淬火得到亚稳定的过饱和固溶体。 时效的实质是过饱和固溶体的脱溶沉淀，时效硬化即脱溶引起的沉淀硬化。 自然时效，人工时效。 根据合金脱溶过程的机理不同

2、分两类：一形核与长大型； 另一类调幅分解型。,一 脱溶过程及影响脱溶动力学的因素,1 脱溶过程： 过饱和固溶体的脱溶沉淀全过程可分为四个阶段，以AlCu合金为例进行说明。 （1）形成GP区： 含Cu0.45%的AlCu合金经固溶处理后在190度时效时，通过Cu扩散首先形成薄片状的Cu原子富集区，称为GP 。平行于母相的100晶面，并与母相保持共格联系。造成晶格畸变，导致合金硬度升高。,1 脱溶过程,（2）GP区的形成： 形成GP区后随时效温度的升高或时间延长，Cu进一步富集， GP区进一步长大，发生有序化转变，形成较稳定的GP区， GP区又称相。 仍保持共格，更大的弹性畸变区，合金的硬度进一步

3、提高。,1 脱溶过程,（3） 相的形成： 脱溶过程的进一步发展，将出现相。在Al-Cu合金中，随着时效过程的进展，片状相周围与基体部分失去共格联系转变为相。合金的硬度达到最大值，以后随相增多硬度下降。 与基体相之间仍保持着部分共格关系。 （4）平衡相的形成： 当相长大到一定尺寸时，共格关系破坏，相与相完全脱离而形成独立的平衡相，称为相。 相的形成、聚集和长大将导致合金的硬度进一步下降，称为过时效。,2 影响脱溶动力学的因素,（1）时效温度的影响： 温度越高，原子活动能力越强，脱溶速度越快。但随温度的升高，合金的过饱和度较小，脱溶相和母相的自由能差减小，这又使脱溶速度降低。 （2）合金成分的影响

4、： 时效温度相同时，合金的熔点越低（原子间的结合力弱、原子活动能力强），脱溶沉淀速度越快。 （3）晶体缺陷的影响： 一般说来，增加晶体缺陷，将使新相易于形成，使脱溶速度加快。,二 脱溶后的显微组织,时效后合金的性能与脱溶沉淀相的种类、形状、大小、数量和分布有关。 过度相与平衡相的脱溶过程较复杂。初期不能用光学显微镜分辨，只有当析出相长大到一定尺寸后才可以观察到。 根据合金脱溶方式及显微组织不同，脱溶分三种类型，即局部脱溶、连续脱溶和不连续脱溶。,1 局部脱溶及显微组织,是不均匀形核引起，核心优先在晶界、滑移线等缺陷处形成。,2 连续脱溶及其显微组织,新相析出时是均匀形核。 当脱溶粒子长大，发生球化，成为颗粒状时，可用光学显微镜观察到均匀分布的脱溶相。,3 不连续脱溶及其显微组织,脱溶物中的相和母相之间溶质原子浓度不连续，得到类似P的组织。 不连续脱溶得到类似P的组织，即内部为层片状而外部为瘤状的组织。,4 脱溶过程中显微组织变化的顺序,三种情况：,三 合金时效时的性能变化,随时效时间的延长，合金的硬度逐渐升高。 冷时效在较低温度下时效，硬度从一开始就迅速上升，达到一定值后保持不变，这种时效称为冷时效。 温时效在较高温度下发生的，在时效初期有一停滞阶段，硬度上升极缓慢，称为孕育期，硬度达到极