关于铝合金热处理的若干技术问题

关于铝合金热处理的若干技术问题

随着有色金属工业的发展和有色金属应用技术的进步，铝工业得到了广泛的应用，如航空、汽车、摩托车、轻工业、建筑、食品、服装、医疗等。因此,对铝合金热处理设备的需求不断增加,同时,对热处理炉产品的质量要求也愈来愈高。本文从简要介绍铝合金热处理出发,就我厂设计制造各种铝合金热处理生产线过程中,根据铝合金淬火的工艺特点,对热处理炉的若干技术关键问题作初步的分析探讨。一、热处理及冷却是通过加热、保温和冷却铝合金热处理如今已发展成为金属热处理领域中的一个重要组成部分。铝合热处理的目的,归纳起来主要是提高强度和硬度,消除压力加工过程中所产生的内应力,使其获得均匀的成分、组织和性能。铝合金热处理的方法很多,基本的热处理形式有淬火、时效及退火等。后者属于软化处理,目的是获得稳定和均匀的组织和优良的加工塑性。前者又称固溶处理。众所周知,任何热处理过程都是由加热、保温和冷却三个阶段所组成。加热过程中,由于铝合金的导热性和塑性都比较好,故用最大的速度升温也不会开裂。热处理的加热温度,因热处理形式不同而相差很远,其中淬火的加热温度最高,自然时效的温度最低。铝合金在加热温度下保温,其表面温度和心部温度趋于一致,并使合金的组织发生变化。保温时间与很多因素有关,如工件的厚薄,堆放的紧密程度,加热方式(空气炉或盐浴炉等),以及热处理前的变形程度等都将直接影响保温时间的长短。冷却是指加热保温之后的冷却。不同的铝合金热处理的冷却速度是各不相同的,淬火冷却速度要求最快,退火的则要求慢。常用的冷却介质有水、聚二醇、油和空气等。二、关于125dw服装材料的技术的该项目的探索1.过烧现象在铝合金淬火炉中的应用铝合金的淬火方法,一般都是把要淬火的工件置于温度比较均匀的加热炉内,将它加热到规定的淬火温度,并在该温度下保温一段时间,使合金的组织发生变化。一些能溶入α固溶体中的合金元素(起强化作用),其溶解度随着温度提高而增加。然后将工件迅速地浸入水中冷却,把高温时的合金组织以过饱和固溶体(起硬化作用)的形式在室温下固定下来,这便是淬火的全部过程。众所周知,固溶热处理是提高铝合金强度的热处理工艺,其过程包括淬火和时效。铝合金淬火温度有一个上限和下限。如果温度过高,则铝合金中的共晶体(低熔点的机械混合物)在加热过程中发生熔化(过烧),同时导致晶粒粗大(过热);加热温度过低,一些强化相不能溶解,以致影响铝合金的强度。在防止产生过烧和过热的情况下,尽可能采用较高的淬火温度,使强化相得到充分的固溶,以便在随后的以形成过渡相沉淀强化为主的时效过程中,获得最大的强化效果,达到所要求的强度。过烧现象在铝合金淬火过程中是不允许发生的。一炉淬火的工件,即使发现轻微的过烧,就必须将这一炉工件全部报废,所以过烧问题是铝合金淬火中应当引为重视的一个重要问题。过烧温度要由试验确定。过烧温度是淬火温度的上限,淬火温度通常要比过烧温度低几度。铝合金固溶处理时,一般将工件加热500～570℃,随后以最快的速度冷却。由于淬火温度和铝合金的三元共晶点(α+θ+s)十分接近,铝合金对过烧和过热很敏感,淬火温度的上限和下限范围又很窄,故要求淬火炉内的温度场分布十分均匀,对炉温均匀度要求很高,在铝合金热处理规范中规定了炉温均匀度,要求在±3℃之内,这是一个重要的技术关键问题。在我厂的铝合金淬火炉中设有导风套的热风强制循环的结构,以保证达到所要求的炉温均匀度。炉温均匀度可用如下的关系式表示:式中Δt——炉膛有效工作空间任意两点之间最大温度,℃V——气流的体积流量,m3/hC——气体的比热容,kJ/(cm3·℃)一般Δt可以作为衡量炉温均匀度的大小的参数。由上式可以看出,影响炉温均匀度有二个主要因素:实践中知道,气体的体积流量与炉内气体循环次数相对应,要求炉温均匀度为±3℃的铝合金淬火炉,炉内气体循环次数可在0.8～1.0次/s范围内选取。热损失大小主要取决于加热炉炉衬保温性能的好坏。我厂的铝合金淬火炉产品中采用高强度轻质耐火砖和硅酸铝耐火纤维所组成的节能炉衬,它具有升温快、保温性能好、节能效果显著等特点。为了满足炉温均匀度、炉温稳定度和升温时间较高的要求,电热元件分上、中、下三个加热区布置,按功率相同、功率密度不同的布置方式,从功率布置方面保证较高的技术指标。炉盖顶部装有由水冷式密封电机带动的离心式风机。炉膛内安装有带有导流板的主导风套,当离心风机运转时,将炉膛的气体吸入导风套上端的风道口,再经离心式叶轮驱动气体均匀地流向加热区的电热体,温升后的气流返回炉膛,对流传热给工件,然后上升到导风套的风道口,充分均匀地完成了热风循环的全过程。由于气体在炉内不停地循环,使炉内温度更加均匀、稳定,从而满足铝合金淬火对炉温均匀度的要求。2.工件内部集中指向,导致部分分解,产生组织偏析,从而降低时效强化效果铝合金淬火另一个技术关键问题是工件淬火转移时间必须很短,以避免淬火前其局部乃至整体温度下降。工件从出炉到进入淬火槽的间隔称为淬火转移时间,在工件转移过程中,工件温度下降导致固溶体发生部分分解,析出粗大疏松相,产生组织偏析,从而降低时效强化效果,据称,工件出炉后的温度下降5℃,可导致强度降低20%。一般淬火转换时间为7～25s,具体视工件大小厚薄而定。为满足铝合金淬火转移时间很短的特殊要求,本厂的