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鋁合金時效熱處理及T5與T6的區別

[ 發布日期:2021/8/30 ] 【打印此文】 【關閉窗口】
時效熱處理是鍛件熱處理工藝的一種分類,指金屬或合金工件(如低碳鋼等)經固溶處理,從高溫淬火或經過一定程度的冷加工變形後,在較高的溫度或室溫放置保持其性能,形狀,尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。一般地講,經過時效,硬度和強度有所增加,塑性韌性和內應力則有所降低。含碳較高的鋼,淬火後立即獲得很高的硬度,但其塑性變得很低。而鋁合金淬火後,強度或硬度並不立即達到峰值,其塑性非但未下降,反而有所上升。經相當長時間(例如4~6晝夜)的室溫放置後,這種淬火合金的強度與硬度顯著提高,而塑性則有所下降。這種淬火合金的強度和硬度隨時間而發生顯著變化的現象,叫做時效。室溫下進行的時效叫自然時效,在一定溫度下進行的時效叫人工時效。時效處理是把材料有意識地在室溫或較高溫度存放較長時間,使之產生時效工藝。 為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發生變化,常在低溫回火後(低溫回火溫度150-250℃)精加工前,把工件重新加熱到100-150℃,保持5-20小時,這種為穩定精密製件質量的處理,稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理,以消除殘餘應力,穩定鋼材組織和尺寸,尤為重要。      時效處理:指合金工件經固溶處理,冷塑性變形或鑄造,鍛造後,在較高的溫度或室溫放置,其性能、形狀、尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。井式鋁合金固溶爐若采用將工件加熱到較高溫度,並較短時間進行時效處理的時效處理工藝,稱為人工時效處理。若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發生的時效現象,稱為自然時效處理。第三種方式是振動時效,從80年代初起逐步進入使用階段,振動時效處理在不加熱也不像自然時效那樣費時的情況下,給工件施加一定頻率的振動使其內應力得以釋放,從而達到時效的目的。時效處理的目的,消除工件的內應力,穩定組織和尺寸,改善機械性能等。
在機械生產中,為了穩定鑄件尺寸,常將鑄件在室溫下長期放置,然後才進行切削加工。這種措施也被稱為時效。但這種時效不屬於金屬熱處理工藝。
絕大多數進行時效強化的合金,原始組織都是風機配件的由一種固溶體和某些金屬化合物所組成。固溶體的溶解度隨溫度的上升而增大。在時效處理前進行淬火,就是為了在加熱時使盡量多的溶質溶入固溶體,隨後在快速冷卻中溶解度雖然下降,但過剩的溶質來不及從固溶體中分析出來,而形成過飽和固溶體。為達到這一目的而進行的淬火常稱為固溶熱處理。
時效強化的實質是從過飽和固溶體中析出許多非常細小的沉澱物顆粒(一般是金屬化合物,也可能是過飽和固溶體中的溶質原子在許多微小地區聚集),形成一些體積很小的溶質原子富集區。

在時效處理前進行固溶熱處理爐內,加熱溫度必須嚴格控製,以便使溶質原子能最大限度地固溶到固溶體中,同時又不致使合金發生熔化。許多鋁合金固溶處理加熱溫度容許的偏差隻有5℃左右。進行人工時效處理,必須嚴格控製加熱溫度和保溫時間,才能得到比較理想的強化效果。生產中有時采用分段時效,即先在室溫或比室溫稍高的溫度下保溫一段時間,然後在更高的溫度下再保溫一段時間。這樣作有時會得到較好的效果。

那麽T5高溫成型和T6固溶熱處理有什麽區別呢?
T5高溫成型熱處理采用風冷,而T6固溶熱處理設備是將工件擠出後水冷的,經水淬火後硬度就提高了。但是鋁材需要拉彎的話,盡量不要T6立式固溶爐的狀態。
T5與T6的區別僅是冷卻速度的區別,不是風冷水冷的區別.風冷的冷卻速度夠大,也能達到T6效果,反之,水冷但冷卻速度不夠大也隻能是T5的效果。
其實T6狀態既可以進行在線淬火(水冷或強風冷),也可以進行離線淬火(用淬火爐淬火),但要根據客戶的要求和產品品種規格來定。在實際生產中,不管采用哪種生產工藝關鍵是要達到該鋁型材產品的力學性強度要求。
硬度跟風冷速度和水冷速度沒有多大關係的。冷卻效果越好時效後硬度就會越好,為什麽會有T5與T6之分,因為T5風冷產品尺寸不會變形,幾乎所有門窗之類的型材都會選擇T5,而T6材是水冷厚度比較薄的型材遇水就會變形,特別是有開口的東西很容易遇水就變形。當然還可以用飄水的形式來過水,就是那種噴霧式的過水方式。產品過水後的效果當然會比風冷效果要好的多。6063-T5在10-13之間,6063-T6可達到13以上。
T5為高溫成型+人工時效,T6為固溶熱處理+人工時效。
宏觀判定主要為強度的區別,微觀判定主要是析出強化相的大小與人工時效前的固溶程度。  如果是擠壓的話,對應還有一個F狀態,即高溫成型,但是這裏的高溫成型與T5的高溫成型是不一樣的,T5的高溫成型控製的擠壓出口溫度會要求更高,一般工業6XXX的T6也是在線上解決的,以此類推,出口溫度會要求比T5更高。
T5與T6的人工時效前固溶程度T6會更高,而後期人工時效T6強度會更高。