探析脱溶与时效处理的影响

工业上大量应用金属及其合金的固溶、脱溶和时效处理，来提高材料强度等性能。固溶处理是将钢或合金加热到一定温度，使得碳或合金元素溶入固溶体中，然后以较快的速度冷却下来，得到过饱和状态的固溶体或过饱和的新相。经过固溶处理而得到的固溶体或新相大多是亚稳定的，在室温保持一段时间或者加热到一定温度，过饱和相将脱溶，析出沉淀相，故称其为脱溶处理。脱溶将引起组织、性能、内应力等的改变，这种热处理工艺称为时效处理。工业上采用的时效方法较多，例如：有色合金（如铝合金）的固溶处理及时效；低碳钢、含铜钢的时效；马氏体沉淀硬化不锈钢的固溶处理及时效；淬火马氏体的回火等。

设有A、B两种组元，B在A中的溶解度是有限的，并随着温度的降低而变小，如图8-1所示。图中MN为溶解度曲线，如果把某一成分的合金加热到溶解度曲线以上，在某一温度保持一定时间，使得B组元溶入α固溶体中，然后迅速冷却，抑制B元素析出，从而得到过饱和固溶体，这就是固溶处理。

图8-1 固溶处理与时效工艺示意图(www.xing528.com)

脱溶处理是固溶处理的逆过程，溶质原子在固溶体中的某些区域将析出、聚集，形成新相。在脱溶过程中，随着时间的延长，合金的强度、硬度会提高，称为时效硬化。

时效处理如果是在室温下放置而进行脱溶，则称为自然时效；如若加热到某一温度下进行，则称为人工时效。时效过程往往具有多阶段性，各阶段脱溶相的结构有所不同，于是反映出不同的组织特征和性能。脱溶过程是一个扩散分解过程，其分解程度、脱溶相类型、弥散度及组织特征均与时效工艺密切相关。