固态相变退火技术在有色金属（合金）中的应用

有色金属材料中基于固态相变的退火大体有两类，即多相化退火和重结晶退火。重结晶退火对于有色合金用得不多。我们只讨论多相化退火。

有色合金的多相化退火是基于固溶度变化的退火。一些有色合金，其固溶度随温度变化而变化。在发生脱溶的情况下，脱溶相的大小与脱溶温度有关。例如图12-11中的Co合金，当它自α相区过冷至α+β相区的不同温度时，脱溶相β的尺寸将随过冷度的增加而减小；若将Co成分的α过饱和固溶体加热至双相区的不同温度，其脱溶相β的尺寸将随脱溶温度的提高而增大。就是说，在一定温度下，与一定浓度的固溶体基体相平衡的第二相应具有一定的尺寸。

如果设法使固溶体基体达到尽可能低的浓度，第二相粒子及其间距又足够大，则合金将发生软化，即多相化软化^[4]。为达到这种软化目的而采取的热处理工艺就是多相化退火。

多相化退火工艺分完全退火和不完全退火两种。

（1）完全退火 完全退火是将已产生部分淬火硬化的合金加热至相变临界点（如图12-11中的t₀）以上的温度保温，使合金变成单相固溶体，然后缓慢冷却，一般为随炉冷。完全退火可以最大限度地消除固溶硬化，使合金完全软化。大多数可热处理强化的铝合金于380～420℃加热10～60min，然后以不超过30℃/h的速度冷却，会完全软化^[9]。

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图12-11 固溶度随温度而变，脱溶相大小与过冷度（脱溶温度）的关系^[4]

（2）不完全退火 不完全退火则是加热至相变临界点（如图12-11中的t₀）以下的某一适当温度保温，然后较快冷却，一般为空冷。大多数可热处理强化的铝合金，其不完全退火的加热温度为350～370℃，保温2～4h，随后空冷或水冷。不完全退火的保温时间虽较长，但因加热温度低，而且又采用空冷或水冷，故总的生产周期比完全退火短，在实际生产中仍然是可取的。不完全退火只能部分消除固溶硬化，使合金部分软化。

除铝合金外，其他许多合金也可采用多相化退火来达到软化的目的。例如，若双相黄铜热加工后从β相区以很快的速度冷却下来，由于合金组织中含有大量脆性的β′相，其塑性和韧性会降低。为了消除脆性，可将合金加热至β相区然后慢冷，让片状α相从β相中充分析出，使合金软化。

需要指出，在实际生产中，变形合金（如变形铝合金）在热轧后、第一次冷轧之前，很少采用纯粹的多相化退火工艺，而往往是将多相化退火与消除部分冷加工硬化的退火结合起来，这就是通常所说的预备退火或坯料退火。例如，铝合金热轧板坯的终轧温度一般为280～330℃，在不采用中温轧制的条件下，热轧后通常是空冷至更低的温度。对于热处理强化的变形铝合金，这种工艺不仅会产生加工硬化，而且会引起部分固溶硬化。为了便于冷轧，一般都需要进行预备退火。经退火后，坯料将发生软化。显然，退火时的多相化过程对软化也作出了贡献。由于坯料退火时除发生多相化过程外，还发生再结晶，故应选择较高（比纯粹的多相化退火高）的加热温度，2A12铝合金的加热温度达440～450℃，保温1～3h，以不超过30℃/h的速度冷至270℃以下再出炉空冷。