精密铝合金零件热处理

1目次1铝的特性简介...............................................................22铝合金分类及性能...........................................................23变形铝合金的热处理.........................................................23.1固溶处理与时效...........................................................23.1.1固溶处理...........................................................33.1.2时效...........................................................33.2稳定化处理...............................................................33.3变形吕合金加工和热处理状态标记...........................................34精密零件的加工工艺流程.....................................................45热处理工艺参数.............................................................46典型零件的示例.............................................................47某公司航空件6061热处理工艺................................................52常用铝合金的热处理1铝的特性简介铝是一种具有面心立方结构的金属，它的密度小（2.72g/cm3），熔点低(660.4℃),具有良好的导电性、导热性以及延展性。铝的化学性质活泼，在大气中极易被氧化且生成牢固的氧化膜，所以铝在大气和淡水中具有良好的耐腐蚀性。因铝无同素异构转变，所以铝及其它的合金不能够进行相变强化。铝能溶解许多种元素并形成固溶体，即形成合金。铝合金中常用的添加元素有Cu、Zn、Mg、Si、Cr等以及稀土元素。2铝合金分类及性能按照合金元素在铝中的极限溶解度的不同，以及溶质元素的种类以及温度对溶解度的影响等因素，对铝合金进行分类。铝合金分类，见表1。表1铝合金分类及性能不可热处理强化铝合金防锈铝如，5A06{易于加工成形和焊接，并具有良好的光泽和低温性能，抗蚀性好。但强度较低。}变形铝合金硬铝如，2A12{时效强化能力强烈，室温强度较高，耐热性好，但抗腐蚀性及焊接性较差。}可热处理强化铝合金超硬铝如，7075{变形铝中强度最高，但有应力腐蚀倾向，热稳定性较差。}铝合金分类锻铝如，6061{具有良好的冷热加工、焊接、抗腐蚀、低温、疲劳和光制等性能。}铝锂合金如，8090{具有密度低、比强度高、比刚度大、抗疲劳、耐腐蚀、耐热以及低温性能等优点。}铸造铝合金{具有良好的流动性，较小的收缩性，热裂、缩孔和疏松等倾向性都很小。}3变形铝合金的热处理3.1固溶处理与时效固溶与时效处理是变形铝合金（防锈铝合金除外）的主要热处理工艺。3变形铝合金中的合金元素都能溶于铝，形成固溶体。它们的溶解度都随温度下降而减少。将铝合金加热至较高温度，保温后迅速冷却，可获得过饱和固溶体。这种操作属于淬火，对铝合金而言称之为固溶处理。过饱和固溶体在常温下放置或在高于常温的温度下保温，将发生脱溶沉淀现象。由于脱溶沉淀产物十分细小，而且与基体共格或半共格，可使合金强度大幅度提高，故称其为强化相，这种过程成为时效。常温下进行的时效成为自然时效，高于常温进行的实效时效成为人工时效。3.1.1固溶处理固溶处理各工艺参数的选择原则如下：加热温度：①必须防止过烧、②使强化相最大限度的溶入固溶体。保温时间：保温的目的是使工件透热，达到设定的加热温度，并使强化相充分溶解且均匀化。冷却：淬火冷却速度必须足够快，以抑制过饱和固溶体分解，析出粗大的过剩相。3.1.2时效人工时效的温度与时间应严格控制。温度低时间短强度达不到峰值，称为欠时效、温度过高时间过长，使合金强度下降，称为过时效。将淬火工件在不同温度下进行两次或多次时效称为分级时效。采用分级时效可以显著提高抗应力腐蚀性能和断裂韧性。将时效态工件在较低温度下短时间保温，使工件的硬度和强度下降，恢复到接近淬火态的水平，然后再进行时效，获得具有人工时效态的强度和分级时效态的应力腐蚀抗力的最佳配合，这种工艺称为回归再时效（RRA处理）。3.2稳定化处理稳定化处理用于处理要求很高尺寸稳定性的工件，防止工件在放置、安装、使用过程中发生微小的尺寸变化而进行的处理。稳定化时效处理温度通常高于时效处理温度，也采用多级时效作为稳定化处理，既固溶后预时效，然后进行正常时效，最后进行终时效。目前广泛采用高、低温循环处理工艺，这是将时效和冷（深冷）处理结合起来反复进行的工艺。需要说明的是，高低温时效循环稳定化处理的循环次数，应不少于3次，最后必须以时效处理结束。3.3变形吕合金加工和热处理状态标记变形铝合金加工和热处理状态标记，见表4。美国在合金后面附有材料加工和热处理代号，如6061—T62、7075—T76等。表2变形铝合金加工和热处理状态标记代号说明代号说明F自由加工状态，对于加工硬化和热处理条件没有特殊要求，该状态产品的力学性能不作规定T62固溶处理；人工时效T7固溶处理；稳定化O再结晶退火状态T72固溶处理；过时效W固溶处理状态T73固溶处理；分级时效H冷作硬化状态，在H字母后面须跟2或3位数字表示细分状态T8固溶处理、冷作；人工时效T81固溶处理、冷作（1%）；人工时效4代号说明代号说明TT代表固溶处理后时效。在T字母后的第一位数字表示热处路基本类型（1～10），其后面的数字表示热处理细节方面的不同T86固溶处理、冷作（6%）；人工时效T9固溶处理、人工时效；冷作T93固溶处理、人工时效；冷作（3%）T1从热成形温度冷却、自然时效至大体稳定T10从热成形温度冷却；人工时效、冷作T2退火状态（只用于铸件）TX51为消除固溶处理后的残留应力，固溶处理后进行拉伸处理，板材有0.5～3%的永久变形量。X代表3、4、6或8。T3固溶处理；冷作、自然时效T31固溶处理；冷作（1%）、自然时效T36固溶处理；冷作（6%）、自然时效T351固溶处理；拉伸、自然时效T4固溶处理；自然时效T451固溶处理、自然时效；拉伸T41固溶处理沸水淬火；自然时效T651固溶处理、人工时效；拉伸T411固溶处理空气冷却；自然时效T851固溶处理；拉伸、人工时效T42固溶处理；自然时效至充分稳定T8510固溶处理；拉伸、矫正、人工时效T5从热成形温度冷却；人工时效TX53消除热应力T6固溶处理；人工时效TX54为消除精密锻件固溶处理后的残留应力，固溶处理后进行压缩处理。X代表3、4、6或8。T61固溶处理沸水淬火（T41）；人工时效T611固溶处理沸水淬火T854固溶处理、压缩；人工时效4精密零件的加工工艺流程落料→粗加工→固熔+时效处理→半精加工→稳定化处理→精加工。5热处理工艺参数常用变形铝合金进行固溶、时效和稳定化处理的工艺参数，见表5。表3常用变形铝合金热处理工艺参数牌号固溶处理（℃）时效稳定化处理熔化开始温度（℃）美中国一级二级一级高低温循环70757A09（LC9）465～485－150℃/8h120℃/8h175℃/10h①175℃/4h②－70℃/1h52520242A12（LY12）495～503室温≥96h（160℃/10h）－180℃/10h①180℃/4h②-70℃/1h50560616061（LD30）515～530室温≥96h（160℃/10h）－175℃/10h①175℃/4h②－70℃/1h5956典型零件的示例5高精密铝合金零件加工制造过程中的热处理工序示例，见附录。附录A：引擎支架（法兰）的热处理工艺卡；附录B：L2镜座的热处理工艺卡。7某公司航空件6061热处理工艺