铝合金热处理工艺【详解】

1、铝合金的热处理工艺内容来源网络，由"深圳机械展（11万m2, 1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多 cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D 打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。 前者保温时间长，一般都在 2h 以上，而后者保温时间短，只要几十分钟。因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比 较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多，故其在热处理时的 保温也短很多。 铸造

2、铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀， 有异形面或内通道等复杂结构外形， 为保证热处理时不变形或开裂， 有时还要设计专用夹具予以保护， 并且淬火介质的温度也比变形铝合金高， 故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。一、热处理的目的铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸， 改善切削加工和焊接等加工性能。因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求，除Al-Si系的ZL102，Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的 ZL401 合金外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能，具体 有以下几个方面：1 ）消除由于铸件结构（如璧

3、厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成 的内应力；2）提高合金的机械强度和硬度，改善金相组织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变化；4 ）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。、热处理方法1、退火处理退火处理的作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力， 稳定加工件的外形和尺寸， 并使 Al-Si 系合金的部分 Si结晶球状化，改善合金的塑性。 其工艺是：将铝合金铸件加热到 280-300 C,保温2-3h , 随炉冷却到室温， 使固溶体慢慢发生分解， 析出的第二质点聚集， 从而消除铸件的内应力

4、， 达到稳定尺寸、 提高塑性、减少变形、翘曲的目的。2 、淬火淬火是把铝合金铸件加热到较高的温度（一般在接近于共晶体的熔点，多在500 C以上），保温2h以上，使合金内的可溶相充分溶解。然后，急速淬入60-100 C的水中，使铸件急冷，使强化组元在合金中得到最大限度的溶解并固定保存到室温。这种过程叫做淬火，也叫固溶处理或冷处理。3 、时效处理 时效处理，又称低温回火，是把经过淬火的铝合金铸件加热到某个温度，保温一定时间出炉空冷直至 室温，使过饱和的固溶体分解，让合金基体组织稳定的工艺过程。合金在时效处理过程中，随温度的上升和时间的延长，约经过过饱和固溶体点阵内原子的重新组合，生成溶质原子富集区

5、（称为G-P I区）和G-P I区消失，第二相原子按一定规律偏聚并生成G-P H区，之后生成亚稳定的第二相（过渡相），大量的G-P H区和少量的亚稳定相结合以及亚稳定相转变为稳定相、第 二相质点聚集几个阶段。时效处理又分为自然时效和人工时效两大类。自然时效是指时效强化在室温下进行的时效。人工时效 又分为不完全人工时效、完全人工时效、过时效 3 种。1） 不完全人工时效：把铸件加热到150-170 C，保温3-5h，以获得较好抗拉强度、良好的塑性和韧性， 但抗蚀性较低的热处理工艺；2） 完全人工时效：把铸件加热到175-185 C，保温5-24h，以获得足够的抗拉强度（即最高的硬度）但延伸率较低

6、的热处理工艺；3）过时效：把铸件加热到190-230 C,保温4-9h，使强度有所下降，塑性有所提高，以获得较好的抗应力、抗腐蚀能力的工艺，也称稳定化回火。4 、循环处理把铝合金铸件冷却到零下某个温度（如-50 C、-70 C、-195 C）并保温一定时间，再把铸件加热到350 C以下，使合金中度固溶体点阵反复收缩和膨胀，并使各相的晶粒发生少量位移，以使这些固溶体结晶点阵 内的原子偏聚区和金属间化合物的质点处于更加稳定的状态，达到提高产品零件尺寸、 体积更稳定的目的。这种反复加热冷却的热处理工艺叫循环处理。这种处理适合使用中要求很精密、尺寸很稳定的零件（如检 测仪器上的一些零件） 。一般铸件均

7、不作这种处理。5、铸造铝合金热处理状态代号及含义代号 合金状态 热处理的作用或目的 说明T1 人工时效 在金属型或湿砂型铸造的合金， 因冷却速度较快，已得到一定程度的过饱和固溶体，即有 部分淬火效果。再作人工时效，脱溶强化，则可提高硬度和机械强度，改善切削加工性。对提高 Zl104 、ZL105 等合金的强度有效。T2 退火 主要作用在于消除铸件的内应力 （铸造应力和机加工引起的应力） ，稳定铸件尺寸， 并使 Al-Si 系合金的Si晶体球状化，提高其塑性。 对Al-Si系合金效果比较明显，退火温度 280-300 C,保温时间为 2-4h 。T4固溶处理（淬火）加自然时效通过加热保温，使可溶

8、相溶解，然后急冷，使大量强化相固溶在a固溶体内，获得过饱和固溶体，以提高合金的硬度、强度及抗蚀性。对 Al-Mg 系合金为最终热处理，对需人工时效的其它合金则是预备热处理。在较高温度T5 固溶处理（淬火）加不完全人工时效 用来得到较高的强度和塑性，但抗蚀性会有所下降，非凡是晶 间腐蚀会有所增加。时效温度低，保温时间短，时效温度约150-170 C,保温时间为3-5h 。T6 固溶处理（淬火）加完全人工时效 用来获得最高的强度，但塑性和抗蚀性有所降低。和较长时间内进行。适用于要求高负荷的零件，时效温度约175-185 C,保温时间5h以上。T7 固溶处理 （淬火）加稳定化回火 用来稳定铸件尺寸和

9、组织， 提高抗腐蚀（非凡是抗应力腐蚀） 能力， 并保持较高的力学性能。多在接近零件的工作温度下进行。适合300 C以下高温工作的零件，回火温度为190-230 C,保温时间 4-9h。T8 固溶处理（淬火）加软化回火 使固溶体充分分解，析出的强化相聚集并球状化，以稳定铸件尺寸，提高合金的塑性，但抗拉强度下降。适合要求高塑性的铸件，回火温度约230-330 C,保温时间3-6h 。T9 循环处理 用来进一步稳定铸件的尺寸外形。 其反复加热和冷却的温度及循环次数要根据零件的工作 条件和合金的性质来决定。 适合要求尺寸、外形很精密稳定的零件。三、热处理工艺1 、铸造铝合金热处理工艺参数合金牌号 合金

10、代号 热处理 固溶处理 时效处理（保温后空冷）加热温度（C） 保温时间（h ）淬火温度（C） 加热温度（C） 保温时间（h ）ZAlSi7Mg ZL101 T2 - - - 300±10 2-4T4 535 ±5 2-6 20-100 - -T5 535±52-620-100150±5 2-4T6 535±52-620-100200±5 2-5T7 535±52-680-100225±5 3-5T8 535±52-680-100250±10 3-5T5 二阶段 535 ±5 2-6 2

11、0-100 190 ±10 0.5150 ±5 2ZAlSi7MgA ZL101A T1 - - - 190±5 3-4T2 - - - 300±10 2-4T4 535 ±5 10-16 20-100 - -T5 535 ±5 10-16 20-100 175 ±5 6 ZAlSi12 ZL102T2 - - - 300 ±10 2-4 ZAlSi9Mg ZL104 T1 - - - 175±5 5-17T6 535 ±5 2-6 20-100 175±5 10-15ZAlSi5Cu

12、1Mg ZL105 T1 - - -180±5 5-10T5 525 ±5 3-5 20-100 175±5 5-10T6 525 ±5 3-5 20-100 200±5 3-5T7 525 ±5 3-5 20-100 230±10 3-5ZAlSi5Cu1MgA ZL105A T1- - - 180±5 5-10T5 525 ±5 3-5 20-100 175±5 5-10T6 525 ±5 3-5 20-100 200±5 3-5T7 525 ±5 3-5 20

13、-100 230±10 3-5T8 525 ±5 3-5 20-100 250±10 3-5ZAlSi8Cu1Mg ZL106 T1 - - -200±10 5-8T2 - - - 280 ±10 5-8T5 515 ±5 4-8 20-100 170±5 8-16T6 515 ±5 4-8 20-100 160±5 4-6T7 515 ±5 4-8 20-100 230±5 3-5ZAlSi7Cu4 ZL107 T6 515±5 5-7 20-100 170 ±1

14、0 5-7 ZAlSi12Cu2Mg1 ZL108T1 - - - 190 ±5 8-12T6 515 ±5 6-8 20-70 175±5 14-18T7 515 ±5 3-8 20-70 240±10 6-10ZAlSi12Cu1Mg1Ni1 ZL109T1 - - - 205 ±5 8-12T6 515 ±5 6-8 20-70 180 ±5 14-18ZAlSi9Cu2Mg ZL111T6 520 ±5 4-6 20-70 180 ±5 6-8 ZAlSi7Mg1A ZL114AT5 5

15、35 ±5 2-7 20-100 150 ±5 1-3T6 540 ±5 8-12 65-100 160 ±5 3-5ZALSi5Zn1Mg ZL115T4 550 ±5 16 65-100 - -T5 550 ±5 16 65-100 160 ±5 4ZAlSi8MgBe ZL116T1 - - - 190 ±5 3-4T2 - - - 300 ±10 2-4T4 535 ±5 10-16 20-100 - -T5 535 ±5 10-16 20-100 175±5 6T6

16、 535 ±5 10-16 20-100 160±5 3-8ZAlCu5Mn ZAlCu5MnA ZL201 ZL201AT4 545 ±5 10-12 20-100 - -T5 545 ±5 5-9 20-100 175 ±5 3-6T7 545 ±5 5-9 20-100 250 ±10 3-10 ZAlCu10 ZL202 T2 - - - 290±5 3ZAlCu4 ZL203T4 515 ±5 10-15 20-100 - -T5 515 ±5 10-15 20-100 150

17、7;5 2-4ZAlCu5MnCdA ZL204AT6 535 ±5 7-9 40-100 175 ±5 3-5T7 535 ±5 7-9 40-100 190 ±5 3-5ZAlCu5MnCdVA ZL205AT5 535 ±5 10-15 20-60 155 ±5 8-10T6 535 ±5 10-15 20-60 175 ±5 3-5T7 535 ±5 10-15 20-60 195 ±5 3-5ZAlRE5Cu3Si2 ZL207 T1 - - - 200±5 5-10 ZAlMg10 ZL301T4 430 ±10 20 100 （或油） - - ZAlMg8Zn1 ZL305T4 455 ±5 6-8 80-100 - - ZAlZn11Si7 Zl401 T1 - - - 200±10 5-10 T2 - - - 300±10 2-4ZAlZn6Mg ZL402T1 - - - 175 ±5 6-8