铝合金的分类与热处理方法

图7-1　二元铝合金相图

铝合金是向铝中加入适量的Si、Cu、Mg、Mn等合金元素，进行固溶强化和第二相强化而得到的。合金化可提高纯铝的强度并保持纯铝的特性。一些铝合金还可经冷变形强化或热处理，进一步提高强度。

1.铝合金的分类

二元铝合金一般可形成固态下局部互溶的共晶相图，如图7-1 所示。

根据铝合金的成分和工艺特点可把铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。

(1)变形铝合金

由图7-1 可知，凡成分在D′点以左的合金，均称变形铝合金，其在加热时能形成单相固溶体组织，具有良好的塑性，适于压力加工。

变形铝合金又可分为两类: 不能热处理强化的铝合金，成分在F 点以左的铝合金； 能热处理强化的铝合金，成分在F 点与D′点之间的铝合金。

(2)铸造铝合金

成分在D′点以右的铝合金，具有共晶组织，塑性较差，但熔点低，流动性好，适于铸造，故称铸造铝合金。但上述分类并不是绝对的。

2.铝合金的热处理

(1)固溶处理

将铝合金加热到α 单相区某一温度，经保温，使第二相溶入α 中，形成均匀的单相α固溶体，随后迅速水冷，使第二相来不及从α 固溶体中析出，在室温下得到过饱和的α 固溶体，这种处理方法称为固溶热处理或固溶处理(俗称淬火)。

固溶处理的性能特点: 硬度、强度无明显升高，而塑性、韧性得到改善； 组织不稳定，有向稳定组织状态过渡的倾向。

(2)时效强化(www.xing528.com)

固溶处理后的铝合金，随时间延长或温度升高而发生硬化的现象，称为时效(即时效强化)。合金时效强化的前提条件是合金在高温能形成均匀的固溶体，同时在冷却中，固溶体溶解度随之下降，并能析出强化相粒子。

1)合金时效各阶段的性能特点。

①孕育期，即在自然时效初始阶段，铝合金的强度不高、塑性好，此时可进行各种冷变形加工(如铆接、弯曲等)。

②超过孕育期后，强度、硬度迅速增高，如图7-2 所示。

2)时效规律。铝合金时效强化效果与加热温度有关，如图7-3 所示。

图7-2　铜含量为4%的铝合金自然时效曲线

图7-3　不同温度下的时效曲线

①时效温度越高，强度峰值越低，强化效果越小。

②时效温度越高，时效速度越快，强度峰值出现所需时间越短，温度过高或时间过长，合金反而变软，这种现象称为“过时效”。

③低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳定性，抑制时效的进行(生产中有实用意义)。

(3)回归处理

回归处理是指将已时效强化的铝合金重新加热，经短时保温后在水中急冷，使合金恢复到固溶后状态的处理方法(之后还可时效)。一切能时效强化的合金都有回归现象。

(4)退火

铸造铝合金退火的目的是消除内应力及成分偏析，稳定组织。变形铝合金退火的目的是消除变形加工中出现的加工硬化现象，改善其加工工艺性。