铝型材及热处理

1、分类： 展伸材料分非热处理合金及热处理合金1.1 非热处理合金： 纯铝1000 系，铝锰系合金 3000 系，铝矽系合金 4000 系，铝镁系合金 5000 系。1.2 热处理合金： 铝铜镁系合金 2000 系，铝镁矽系合金 6000 系，铝锌镁系合金 7000 系。二、合金编号 ： 我国目前通用的是美国铝业协会 Aluminum Association 的编号。兹举 例说明如下： 1070-H14（ 纯铝 ）2017-T4（ 热处理合金 ）3004-H32（ 非热处理合金 ）2.1 第一位数：表示主要添加合金元素。1：纯铝2：主要添加合金元素为铜3：主要添加合金元素为锰或锰与镁4：主要添加合

2、金元素为矽5：主要添加合金元素为镁 6：主要添加合金元素为矽与镁7：主要添加合金元素为锌与镁8：不属於上列合金系的新合金2.2 第二位数： 表示原合金中主要添加合金元素含量或杂质成分含量经修改的合金 。0：表原合金1：表原合金经第一次修改2：表原合金经第二次修改2.3 第三及四位数： 纯铝：表示原合金 合金：表示个别合金的代号"-":后面的Hn或Tn表示加工硬化的状态或热处理状态的鍊度符号-Hn ：表示非热处理合金的鍊度符号-Tn ：表示热处理合金的鍊度符号2 铝及铝合金的热处理一、鍊度符号 ： 若添加合金元素尚不足於完全符合要求，尚须藉冷加工、淬水、时效 处理及软烧等处理

3、，以获取所需要的强度及性能。这些处理的过程称之为调质，调质的结果便是鍊度。鍊度符号 定 义F 制造状态的鍊度无特定鍊度下制造的成品，如挤压、热轧、锻造品等。H112 未刻意控制加工硬化程度的制造状态成品，但须保证机械性质。O 软烧鍊度 完全再结晶而且最软状态。如系热处理合金，则须从软烧温度缓慢冷却，完全防止淬水效果。H 加工硬化的鍊度H1n ：施以冷加工而加工硬化者H2n :经加工硬化后再施以适度的软烧处理H3n ：经加工硬化后再施以安定化处理 n 以 19 的数字表示加工硬化的程度n=2 表示 1/4 硬质n=4 表示 1/2 硬质n=6 表示 3/4 硬质n=8 表示硬质n=9 表示超硬质

4、T T1 ： 高温加工冷却后自然时效。挤型从热加工后急速冷却，再经常温十效硬化处理。亦可施以不影响强 度的矫正加工，这种调质适合於热加工后冷却便有淬水效果的合金如： 6063 。T3： 溶体化处理后经冷加工的目的在提高强度、平整度及尺寸精度。T36： T3 经 6% 冷加工者。T361 ： 冷加工度较 T3 大者。T4： 溶体化处理后经自然时效处理。T5： 热加工后急冷再施以人工时效处理。 人工时效处理的目的在提高材料的机械性质及尺寸的安定性适用於热加工冷却便有淬水效果的合金如： 6063 。T6： 溶体化处理后施以人工时效处理。 此为热处理合金代表性的热处理，无须施以冷加工便能获得优越的强度

5、。於溶体化处理后为提高尺寸精度 或矫正而施以冷加工，如不保证更高的强度时，亦可当作是 T6 鍊度。T61 ： 溶体化处理后施以温水淬水再经人工时效处理，温水淬水的目的在防止发生变形。T7： 溶体化处理后施以安定化处理（亦及人工时效处理的温度或时间较T6 处理高或长 ） 。其目的在改善耐硬力腐蚀裂及防止淬水时发生变形。T7352 ： 溶体化处理后除去残余应力再施以过时效处理 （ 亦及人工 时效处理的温度或时间较 T6 处理高或 长）。目的在改善耐硬力腐蚀裂。於溶体化处理后施以 15% 永久变形的压缩加工，以消除残余应力。T8： 溶体化处理后施以冷加工再施以人工时效处理，冷加工时断面减少率为 3%

6、 及 6% 各为 T83 及 T86T9： 溶体化处理后人工时效处理，最后施以冷加工，最后冷加工 的目的在增加强度。 二、软烧处理：2.1 目的： 展伸用材料包括压延用材料，挤压用材料及锻造用材料，通常其制造程序为： 铸造T热加工T冷加工T材料成品 在热加工或冷加工的过程中，材料发生加工硬化的情况，使强度变大或导致加工硬化的情况，使强度变大 或导致加工性减低。为消除这些加工硬化，於冷加工前，中或后所施的热处理即为软烧处理，其目的在使 材料具有使用上所需要的程度。2.2 分类： 由於软烧条件的不同而分：2.2.1 部分软烧： 仅消除部份加工硬化，处理温度在再结晶温度以下，实际温度则视强度而定，强

7、度愈高则处理温度较低。2.2.2 完全软烧： 处理温度在材料的再结晶温度或稍高使材料发生再结晶而完全消除加工硬化，亦使强度 达到最低的状态。软烧处里就时机而分：2.2.3 中间软烧： 再冷加工开始之前或冷加工过程中，所加的软烧处理，通常为完全软烧，其目的在恢复 其加工性，使接下去的加功能较顺利，及控制其组织状态，俾能适合於最终成品的要求。2.2.4 最终软烧： 主要目的再调整成品最后的强度水准亦即调整鍊度。3 加工常识 一、铝合金成型加工通常出现之缺陷： 缺 陷 原 因 改 善 对 策 胚料有瑕疵1. 空心壳壁或凸缘之龟裂 1. 滚动缺陷 （摺叠） 1. 改善品质管制2. 起耳状物 2. 机械

8、性质太过平均 2. 退火（如不致生晶粒生长 ）工具有瑕疵1. 引伸一开始，空心壳之 底部即被撕裂 。 1. 冲头或模之圆角太小。 1. 加大冲头或模之圆角。2. 引伸末了，空心壳之底 部方被撕裂。 2. 引伸比太大，冲头未对准模孔中心。 2. 增加中间引伸，选用品质较佳之材料；若为方 形空心壳则增加转角之冲模间隙。3. 引伸刮痕。 3. 润滑不佳，工具表面之情况不佳（已磨耗 ）。 3. 使用特殊引伸用黄油 （材料必须经磷酸盐处理或镀铜 ），再光制工具表面 （镀铬），选用不易产生刮痕之材料。4. 成品边缘有锯齿形，壳表面有皱纹。 4. 模圆角太大，冲模间隙太大。 4. 再轮模或更换引伸模具 工具

9、或机器之调整不常瑕疵1. 凸缘上有皱纹。1.胚料架压力太小。 1. 增加胚料架之压力。2. 成品之一边有抓伤或其他痕迹，而工具表明面显之痕迹。 2. 冲头未对准模孔中心，或倾斜一角度，而 造成磨损。 2. 再轮磨或重新校准模具3. 壳壁太粗，尤其是矩形深引伸成型成品为然。 3. 胚料架压力太小，或模之圆角太大。 3. 增加胚料架 之压力，或於模与胚料架间制一加强之隆起。4. 壳线有压平之皱纹或龟裂。 4. 胚料架压力太小，或冲模间隙太大。 4. 更换模具。 二、硫酸阳极处理通常出现之缺陷：缺陷原因改善对策 工作物件局部位置电击烧伤或穿孔 1. 工作物和阴极接触发生 短路。 1. 放置工作物於处

10、理槽内时，注意与阴极之距离 ，避免发生接触。2. 工作物彼此之间接触发生短路。 2. 加大工作物间距离 。3. 工作物件和夹具接触不 良。 3. 夹具使用前须加以清洗，与工作物间须夹紧。 氧化膜极疏松，用手就可擦掉 1. 电解液温度太高。 1. 设法降低温度，例如进 行搅拌或开动冷却设备，并控制温度差在±2C内。2. 氧化处理时间太久。2. 缩短氧化时间。3. 工作电流密度太高。3. 降低电流密度。氧化膜带红色斑点或整个表面或局部表面发红 1. 导电棒和夹具之间的接 触不好令铜沉积在铝表面。1. 改善导电棒与夹具的接 触，材质改用铝材。2. 接触中断，如导电中断 2. 加强氧化过程的

11、检验。 氧化膜暗淡不够光亮或烧焦现象 1. 工作物件在槽中长时间无给电，或断电后又给电。 1. 经常检查纠正与电器维 修严格管制处理时程。2. 硫酸溶液内溶存的铝业 增加导致氧化膜的透明 性变差，最后发生烧焦 现象。 2. 检验处理液中的铝量。2.1 硫酸液中含铝量以 1gm/l 左右为宜。2.2 新液则添加 1213 gm/l 的硫酸铝。氧化膜有黑斑或黑条纹 1. 电解液中有悬浮的杂质 1. 清理表面悬浮杂质。2. 工作物件表面有油污渍 或其它污染物。 2. 彻底纠正除油液成份； 确实执行前处理。3. 电解液中含铜和铁杂质 太多。 3. 分析后除去并定期更新 部份电解液。4. 电解后工作物未

12、洗乾净 就进行封孔。 4. 电解后工作物要立即清 洗乾净，避免处理液或 杂质残留於氧化膜表面 氧化膜局部表面被腐蚀 1. 氧化后氧化膜上的电解 液未洗乾净。 1. 加强氧化后的洗涤。2. 深凹处藏有电解无洗乾 净。 2. 均加强氧化后的洗涤。3. 电解液无洗乾净就进行 封孔处理。 3. 均加强氧化后的洗涤。 经重铬酸钾填充后氧化膜色淡而发白 1. 溶液温度低，填充时间 短。 1. 改正不适宜条件。2. SO4-2 含量太高。 2. 检查和校正 SO4-2 成份。3. 氧化膜太薄。 3. 增加氧化处理时间。 氧化膜厚薄不均 1. 工作物表面附有污染物 未清理乾净。 1. 前处理须彻底将表面洗 净

13、。2. 处理槽内溶液搅拌不够2. 加强搅拌作用。3. 电流密度过高。 3. 一般硫酸液阳极处理的 电流密度以 12A/dm2 为 宜。1. 按适宜条件无色的工作物件经热水填充处理易沾上手印，水印，膜层发白 1. 封孔的温度和时间不够 进行。2. PH 值不当 2. 调整 PH 值。3. 溶液氢氧化铝太多。 3. 更换用水。三、铬酸阳极处理通常出现之缺陷： 缺 陷 原 因 改 善 对 策 工作物件被烧伤 1. 零件和夹具间的接触不良。 1. 夹紧改进接触。 2. 零件和阴极接触，零件之间彼此接触。 2. 设法消除避免接触。3. 电压太高。 3. 降低电压。零件被腐蚀成深坑 1. 电解液中 CrO

14、3 含量低。 1. 调整增加之。2. 铝本身有缺陷，合金成份 不均匀。 2. 更换材料。 氧化膜薄，具发白现象 1. 夹具和导电棒之接触不良。 1. 改善接触条件。2. 氧化时间短。3. 电流密度小。 氧化膜上有粉末2. 加强氧化时间。3. 调整电流密度。1. 电解液温度高。 1. 调整之。2. 电流密度大。2. 调整之。膜层发黑 1. 工作物件上的抛光膏无洗乾净。1. 加强氧化前的洗涤。2. 原铝材料本身有问题。 2. 更换原材料。 氧化膜发红 1. 表面准备不好。 1. 改善准备工作2. 导电棒和零件夹具间接处不良。 2. 改善接触条件。四、硬质阳极处理通常出现之缺陷：缺 陷 原 因 改

15、善 对 策氧化膜的厚度不够 1. 氧化的时间太短。1. 增加氧化时间。2. 电流密度太低。 2. 加大电流密度。3. 氧化的面积计算不正确 3. 正确计算零件面积。氧化膜层硬度不够高 1. 溶液温度高。1. 降低电解液温度。2. 电流密度太大。 2. 降低电流密度。3. 膜层厚度太厚。 3. 缩小氧化时间。 氧化膜被击穿并烧坏工作物件 1. 铝合金中含铜量高。 1. 更换原材料。2. 工作物件散热不好。 2. 加强电解液搅动和冷却3. 工作物件和挂具接触不良。 3. 设法使接触良好。4. 氧化时给电太急。 4. 注意改善作业过程。铝合金热处理铝合金热处理工艺铝合金热处理原理铝合金铸件的热处理就

16、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一定时间 以一定的速度冷却，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。3.1.1 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46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一温度

17、范围(如100200 C)内发生，称人工时效。3.1.2 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， 还取决于合金 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，加速了溶质原子的扩散速度，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

18、却速度。 淬火温度越高， 空位浓度越大， 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温度关系， 可用铝铜系 的 Al 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548 C进行共晶转变 Lfa+ 0 ( AI2CU )。铜在a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

19、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：3.1.2.1 形成溶质原子偏聚区 G?P (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， 形成溶质原子偏聚区， 称 G?P(I)区。G?P (I)区与基体 a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。3.1.2.2 G?P 区有序化一形成 G?P (H)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G?P (H)区。它与基体a仍保持共格关系，但尺寸较G

20、?P (I)区大。它可视为中间过渡相，常用0'表示。它比G?P (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，0相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。3.1.2.3 形成过渡相 0'随着时效过程的进一步发展，铜原子在G?P (H)区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为 1 : 2时,形成过渡相 0'。由于 0'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 0'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

21、强化的重要因 素。3.1.2.4 形成稳定的 0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AI2CU ，称为 0 相此时 0 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， 0相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效 '。 0相聚集长大而变得粗大。 铝铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。但合金的种类不同， 形成的 G?P 区、过渡相以及最后析出的稳定性各不相同，时效强化效果也不一样。几种常见铝合金 系的时效过程及其析出的稳定相列于表 31。从表中可以看到，不

22、同合金系时效过程亦不完全 都经历了上述四个阶段，有的合金不经过G?P (H)区，直接形成过渡相。就是同一合金因时效的温度和时间不同， 亦不完全依次经历时效全过程， 例如有的合金在自然时效时只进行到 G?P（I）区至 G?P （H）区即告终了。在人工时效，若时效温度过高，则可以不经过G?P区，而直接从过饱和固溶体中析出过渡相， 合计时效进行的程度， 直接关系到时效后合金的结构和性能。 表 3 1 几种铝合金系的时效过程及其析出稳定的强化相3.1.3 影响时效的因素3.1.3.1 从淬火到人工时效之间停留时间的影响研究发现， 某些铝合金如 AlMg Si 系合金在室温停留后再进行人工时效， 合金的

23、强度指标达 不到最大值，而塑性有所上升。如 ZL101 铸造铝合金，淬火后在室温下停留一天后再进行人工 时效，强度极限较淬火后立即时效的要低 1020Mpa，但塑性要比立刻进行时效的铝合金有所 提高。3.1.3.2 合金化学成分的影响一种合金能否通过时效强化， 首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变 化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小，且随温度变化不大，而镁、锌虽然在铝基固溶体中 有较大的固溶度，但它们与铝形成的化合物的结构与基体差异不大，强化效果甚微。因此， 二元铝硅、 铝锰、 铝镁、 铝锌通常都不采用时效强化处理。 而有些二元合金， 如铝铜合金， 及三元合金或多元合

24、金， 如铝镁硅、 铝铜镁硅合金等， 它们在热处理过程中有溶解度 和固态相变，则可通过热处理进行强化。3.1.3.3 合金的固溶处理工艺影响为获得良好的时效强化效果，在不发生过热、 过烧及晶粒长大的条件下， 淬火加热温度高些， 保 温时间长些， 有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体。 另外在淬火冷却过程不析出第二相， 否则 在随后时效处理时，已析出相将起晶核作用，造成局部不均匀析出而降低时效强化效果。T6 是 变形铝合金（区别于铸造铝合金）的一种热处理工艺，是 “ 固溶 处理（对于钢铁此过程称作“淬火”，这个大家应该很熟悉） + 人工时 效 ” 的过程，其中主要因素是 固溶温度、淬火速率（由淬火介

25、质决定）、 时效温度，保温时间，时效级数（一级时效或多级时效）。对于不同合金， 相同的热处理代号， 如 T6 ，所包含的以上各因素的值各不相同。这种工艺区别于通常所说的“退火”工艺。这种工艺是解决材料的强度、塑性合理搭配（高的强度和足够的塑性），和抗腐 蚀性能的关键。未经过 Txxx 处理的变形合金， 是绝对不能作为结构材料使用的， 一定会出 " 矿难” 的，所以请大家放心，你们的车架子（只要不出自黑心矿主的作坊）一定已经处 理过了。2014 铝合金 常用的热处理状态的代号有 T6, T62, T651（e）, 不同的产品形状的处理工艺略有差别。我的MOSS车架子是7005合金，通常用的工艺为 T53（v），上面不写也知道以上铝合金都是国外的牌号处理是每个车架都必须进行的，否则车架会因此开裂，当然高级车架和低级车架 在处理中可以省略去一些步骤。比如7005的车架成型后，可进行t4，之后还要经过一个长时间进行t6，有个别 工厂为了省成本，只进行了 t4，而没有进行t6，也有个别工厂甚至只是防止烤漆 房进行所谓的t处理，温度的精确和技术根本达不到最佳要求。而t处理也是一个车架生产关键