常用航空用铝合金热处理规范解读

航空用铝合金常用热处理规范简析2013年12月25日北京南山航空材料研究院1北京南山航空材料研究院2铝加工产品常用的状态F态：自由加工状态。适用于产品在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品。该状态产品的力学性能不作规定。O态：退火状态。适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。O1---加工后的材料在大约与固溶处理相同的温度下保温相等的时间，然后缓慢冷却到室温所处的一种状态；O2---材料在形变处理后所处的状态，这种处理是为了提高材料的成形性能，以便进行超塑性加工（SPF）；O3---均匀化处理后的状态。北京南山航空材料研究院3H态：加工硬化状态。适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。（对于船用合金，如5083、5383、5456、5059等合金，常用的热处理状态有H321及H116状态）。W态：固溶处理状态。一种不稳定状态，仅适用于经固溶处理后，室温下自然时效的合金。该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。T态：适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。在T字后面的第一位数字表示热处理基本类型（从1~10），其后各位数字表示在热处理细节方面有所变化。北京南山航空材料研究院4机身蒙皮：2024T351、2524T351、6061T651薄板长桁：2024T8511、7150T7511、7055T74511型材隔框：2124T851、7075T651、7050T7451厚板机身梁：7150T77511、7055T77511型材地板地板梁：2196T8511、2099T83/T8E67型材地板：2198/2098T82/T8P薄板机翼上蒙皮：7075T6、7475T761薄板下蒙皮：2524T3薄板上壁板：7075T651、7150T7751、7055T7751厚板下壁板：2324T39Ⅱ厚板上桁条：7150T77511、7055T74511/T76511型材下桁条：2026T3511型材翼梁翼肋：7085T7651厚板、7085T7452锻件、2397T87厚板尾翼垂直尾翼：7075T7352锻件航空制造常用铝合金的种类及状态北京南山航空材料研究院5合金牌号状态规格(厚mm)2024板O6.35~12.44T3516.35~101.6T8516.35~38.072124板T35138.1~152.4T85138.1~152.42324板T3919.05~33.027075厚板(包覆)O6.35~50.8T6516.35~101.6T73516.35~101.6T76516.35~25.47475厚板(包覆)T6516.35~38.1T735125.4~88.97050厚板T745150.8~152.4T765150.8~152.47150厚板T615119.1~38.1T77516.35~76.27150型材T77511/7055厚板T77519.53~31.75厚(~2790mm宽)2090板T83/6061压光板T651/Davenport(Alcoa)产品北京南山航空材料研究院6合金牌号状态规格(厚mm)2024T36~202024HFCladT351/T8510.8~122024AT351/T851/T815116~402027T35112~402195T8R78~38.12297T876.2~152.42098T820.8~127010T6/T7451T6:6~20,T7451:~2167040T7451,T765176.2~228.67449T6/T76/T79T76:20~100,T79:12~607050T7451,T7651~2167150T7451,T765112~607075T651,T7351~2167475T7351~2166056T6/T781.6~86061T451,T651,T6T6:254~406Issoire(Alcan)产品北京南山航空材料研究院7北京南山航空材料研究院8T热处理的细分状态T1---铝材从高温热加工冷却下来，经自然时效所处的充分稳定的状态。适用于热挤压后不进行冷加工的材料，或矫直等冷加工对其标定的力学性能无影响的产品。T2---铝材从高温热加工冷却后进行冷加工，然后再进行自然时效的状态。如为了提高强度，对热挤压产品进行冷加工，然后通过自然时效可达到充分稳定的状态，也适用于矫直加工会影响其标定力学性能的产品。T3---固溶处理后进行冷加工，然后通过自然时效达到稳定的一种状态。适用于固溶处理后通过冷加工提高其自然时效状态的性能的产品，或矫直能影响其标定力学性能的产品。T4---固溶热处理与自然时效达到稳定的状态。T5---从热加工温度冷却后再进行人工时效的状态。北京南山航空材料研究院9T6---固溶处理，然后人工时效处理。T7---固溶处理，然后进行过人工时效处理。T8---固溶处理后进行冷加工，然后进行人工时效。T9---固溶处理后进行人工时效，然后进行冷加工。适用于经冷加工以提高其强度的产品。T10---自高温成形过程冷却后进行冷加工，然后进行人工时效。适用于经冷加工或拉伸、矫直等可提高其强度的产品。北京南山航空材料研究院10状态代号技术说明与应用TX51TXX51TXXX51适用于固溶处理、淬火或从高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸的板材、轧制或精整的棒材及模锻件、锻环或轧制环。这些产品在拉伸后不再进行矫直。薄板的永久变形量0.5%～3.0%；厚板的永久变形量是1.5~3%；轧制或精整棒材的永久变形量是1%~3%；模锻件、锻环或轧制环的永久变形量是1%~5%。TX510TXX510TXXX510适用于固溶处理、淬火或从高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸的挤压棒材、型材或管材以及拉制管材。这些产品在拉伸后不再进行矫直。挤压棒材、型材或管材的永久变形量是1~3%；拉制管材的永久变形量为1.5%~3%。TX511TXX511TXXX511适用于固溶处理、淬火或从高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸的挤压棒材、型材或管材以及拉制管材。这些产品在拉伸后可略微矫直以使产品达到公差要求。挤压棒材、型材或管材的永久变形量是1~3%；拉制管材的永久变形量为1.5%~3%。TX52TXX52TXXX52适用于固溶处理、淬火或从高温成型过程冷却后，通过压缩来消除应力，以产生1~5%的永久变形产品。TX54TXX54TXXX54适用于在精整模内通过冷整形来消除应力的模锻件。内应力的消除通常采用拉伸及压缩的混合方式进行。北京南山航空材料研究院11T3热处理态T3态主要用于飞机蒙皮板、壁板、桁条等。如2024-T351机身蒙皮板、2524-T351板材、2324-T39等。常用到的规范有：T31、T351、T3510、T3511、T352、T354、T36、T361等。北京南山航空材料研究院12T31------固溶处理，然后进行冷加工约1%左右的变形量，然后进行自然时效。1%左右的冷变形量主要用作矫直或平整。T351----固溶处理，然后通过可控的拉伸量消除应力（薄板的永久变形量0.5%～3.0%，厚板的变形量为1.5%～3%，棒材的冷精轧量即冷精整变形量为1%～3%，自由锻件或环锻件及轧制环的永久变形量为1%～5%），然后进行自然时效。拉伸后不再进行矫直；T3510----固溶处理，然后通过可控的拉伸量对挤压材进行消除应力（挤压管、棒、型材的永久变形量为1%～3%，拉伸管的永久变形量为0.5%～3%），然后进行自然时效。拉伸后不再进行矫直；T3511----同T3510状态，拉伸后可略微矫直以达到标准规定的尺寸偏差精度；T352-----固溶处理，然后采用压缩永久变形量1%～5%消除应力，然后进行自然时效；T354-----适用于模锻件。工艺为：产品经过固溶热处理及淬火后，在精整模内冷整形以消除应力，然后进行自然时效。内应力的消除通常采用拉伸及压缩的混合方式进行。北京南山航空材料研究院132026-T3511挤压型材的热处理工艺用途：2026-T3511挤压型材，用于桁条。铸锭规格：Φ350mm，经均匀化退火后铸锭车皮至Φ313mm。均匀化退火：在493oC保温18小时，空冷。挤压工艺：采用4500t反向挤压机。挤压锭采用感应式加热，加热温度420℃，保温400s；挤压速度~1.1m/min。带材规格：20×160×15000mm。固溶处理：固溶温度在493-500℃，固溶保温时间1小时，采用立式固溶处理炉进行，淬火水温小于30℃。预拉伸工艺：固溶处理后放置时间不少于2h时，进行2-2.5%预拉伸。自然时效：大于96小时。北京南山航空材料研究院14在可热处理强化的铝合金（尤其是在2024铝合金）中，为了获得较高的强度，在合金产品的固溶处理及时效之间对合金产品施加冷变形，该冷变形明显大于只是简单地使合金进行矫直或释放应力所需要的变形量。这种工艺是在对产品进行简单地矫直或平整工艺的变种，例如2024合金的T3态及T81态。对产品施加额外的冷加工后，热处理规范变为T361及T861。2024-T361，应用于板材，基本热处理是T3，表明产品经过固溶处理及淬火后，对产品施加冷变形。冷变形量远大于对产品进行矫直或平整所需要的变形量（T3)，该工艺称为T361。T36---基本热处理是T3，表明经过固溶处理及淬火后，对产品施加冷变形，冷加工变形量约6%，然后进行自然时效。北京南山航空材料研究院152024-T361薄板的热处理制度板材用途：飞机蒙皮板等。合金板材：2024板材，厚度2mm；固溶处理：495~500oC，保温20~30min;淬火介质：水温小于30oC；拉伸前停放时间：小于8小时；冷变形量：6%左右；自然时效工艺：大于96h。北京南山航空材料研究院16T37---固溶处理后，为增加产品强度而进行断面减缩率约7%的冷加工，然后进行自然时效处理。T39---固溶处理后对产品施加适量的冷加工变形以满足既定的力学性能要求，冷加工可在自然时效前进行，也可在其后进行。北京南山航空材料研究院17TX1对于一些热处理状态为T4、T6及T7的变形铝合金，在常规的热处理状态后面加“1”，表明淬火工艺的改变。如果只有一个“1”，则表明固溶处理后在沸水中淬火，如T61；如果“1”后面还有一个数字，则表明淬火介质按照特定的要求发生变化，如T611。北京南山航空材料研究院18指变形铝合金产品的最终热处理不是由合金产品的生产者实施，而是由产品的使用者或经销商（如飞机制造商或为其代理的热处理商）进行。TX2规范一般和一些规范如T4、T6、T73或T76联合出现，指明产品的其它需要进行的热处理工艺，如T42、T62、T732、或T762等。在生产中，产品生产者一般提供O态或F态的产品，产品的使用者或经销商再根据使用性能要求进行规定的热处理。7075-T62：用作模锻产品，基本热处理是T6，工艺为：固溶处理+淬火+人工时效。T62规范中后面的“2”指明热处理不是由锻件的生产者进行，而是由锻件的使用者（或零件承包商）进行。TX2北京南山航空材料研究院19T6：峰值时效，用于飞机的蒙皮、隔框、壁板等。T61---固溶处理后在特殊的淬火介质中进行淬火，然后进行人工时效，以提高成形性能；2024-T61：基本热处理是T6，表明产品经过固溶处理、淬火及人工时效。产品在固溶处理后在沸水中淬火以减少残余内应力的产生。2024-T611：应用于锻件。基本热处理是T6，表明产品经过固溶处理、淬火及人工时效。产品在固溶处理后在特定的淬火介质中淬火以减少残余内应力的产生：T61；调整淬火介质使产品的性能指标介于T6与T61之间：T611。2024-T6151：应用于中厚板，基本热处理是T6，表明产品经过固溶处理、淬火及人工时效。产品在固溶处理后在沸水淬火介质中淬火以减少残余内应力的产生：T61。板材随后经过变形量为0.5到3%的拉伸变形（薄板的永久变形量0.5%～3.0%，厚板的1.5%～3%），然后进行