鋁合金淬火工藝

1、鋁合金淬火工藝一淬火原理擠壓鋁合金大多數(shù)是可熱處理強(qiáng)化合金，這些合金擠壓后經(jīng)過固溶熱處理和時(shí)效，便可提高強(qiáng)度，獲得有用的組織和性能?？蔁崽幚韽?qiáng)化鋁合金的顯著特點(diǎn)是，其主要合金元素在固態(tài)鋁中的溶解度隨溫度升高而大大增加。固溶熱處理（或稱淬火）通常包括兩個(gè)步驟，即固溶處理和冷卻。第一步是在固溶度曲線溫度以上將材料進(jìn)行熱處理形成固溶體，但是溫度要低于固相線溫度（或共晶溫度），熱處理所需時(shí)間取決于合金中Mg2Si化合物粒子的大小和分布狀況以及熱處理溫度的高低。細(xì)小的、高度彌散的Mg2Si化合物粒子比粗大的、聚集的粒子會(huì)更快溶解。一定形態(tài)的Mg2Si粒子其溶解度隨溫度的升高而顯著提高。第二步是必須使高溫

2、下處于固溶狀態(tài)的合金材料足夠快地冷卻到室溫，以防止Mg2Si的析出，使得合金元素Mg和Si保留在過飽和固溶體中，為時(shí)效析出作好準(zhǔn)備。二擠壓在線淬火合金希望具有需要的特性（1） 固溶度線和固相線之間的溫度范圍寬, 易于控制制品出口溫度所希望的固溶溫度范圍;（2） 在固溶溫度下擠壓變形力低, 盡可能減少變形能量和綜合溫升, 獲得較高的允許擠壓速度;（3） 淬火敏感性低, 可對(duì)各種不同斷面制品采用強(qiáng)制風(fēng)冷而不需采用水淬;（4） 采用風(fēng)冷時(shí)材料具有足夠的韌性;（5） 具有符合結(jié)構(gòu)應(yīng)用的拉伸強(qiáng)度性能"三適合擠壓在線淬火的合金應(yīng)具有的條件（1）合金固態(tài)溶解度極限與固相線之間范圍寬;（2）合金可容

3、許溶質(zhì)原子(合金元素) 某種程度的分解析出, 而不損害材料的使用性能;（3）合金具有良好的可擠壓性, 擠出制品能較好的流出模具到達(dá)淬火裝置, 使得在模具出口至淬火區(qū)之間產(chǎn)生溶質(zhì)原子(合金元素) 的某些析出很少, 不至于達(dá)到不可接受的程度"（4） 合金最好具有低的臨界淬火速度, 尤其在合金用于生產(chǎn)薄壁復(fù)雜型材時(shí)可進(jìn)行空氣淬火"鑒于迄今為止對(duì)現(xiàn)有鋁合金特性的了解, 上述條件導(dǎo)致了擠壓在線淬火主要局限于Al-Mg-Si系和Al-Zn-Mg系合金"，一般認(rèn)為, 高強(qiáng)度Al-Cu-Mg 系合金(如2024合金) 和超高強(qiáng)度Al-Zn-Mg-Cu系合金(如7075合金) 需要

4、達(dá)到最佳的工藝水平才能實(shí)現(xiàn)擠壓在線淬火。然而, 這樣高的工藝水平在目前還很難達(dá)到, 盡管有報(bào)道說這兩類合金曾在德國二戰(zhàn)期間成功地進(jìn)行了擠壓淬火。 四淬火規(guī)程的選擇原則1.淬火加熱溫度原則上可以由相圖來確定這類合金的加熱溫度。淬火加熱溫度的下限為固溶度曲線，而上限為開始熔化溫度。一般進(jìn)行淬火-時(shí)效處理的合金，含合金元素濃度的要求比較嚴(yán)格，容許的波動(dòng)范圍小，例如某些鋁合金淬火溫度僅容許有±2±3的波動(dòng)，還要求在加熱過程中金屬溫度能夠保證較好的均勻性。因此，淬火加熱所采用的設(shè)備一般為溫度能準(zhǔn)確控制以及爐內(nèi)溫度均勻的浴爐和氣體循環(huán)爐，工件以單片的方式懸掛于爐中，這不僅能保證均勻加熱

5、，而且能保證淬火時(shí)均勻冷卻。當(dāng)然，對(duì)于淬火溫度范圍較寬的合金，淬火加熱就易于控制。淬火時(shí)金屬內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列物理-化學(xué)變化，除最主要的相態(tài)變化外，還會(huì)產(chǎn)生再結(jié)晶、晶粒長大以及與周圍介質(zhì)的作用等，這些變化對(duì)淬火后合金的性能都會(huì)帶來影響。在確定淬火溫度時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同合金的特點(diǎn)予以考慮。例如，在不發(fā)生過燒的前提下，提高淬火溫度有助于時(shí)效強(qiáng)化過程，但某些合金在高溫下晶粒長大傾向大，則應(yīng)限制最高的加熱溫度。過燒是淬火時(shí)易于出現(xiàn)的缺陷。輕微過燒時(shí)，表面特征不明顯，顯微組織觀察到晶界稍變粗，并有少量球狀易熔組成物，晶粒亦較大。反映在性能上，沖擊韌性降低，腐蝕速率大為增加。嚴(yán)重過燒時(shí)，除了晶界出現(xiàn)易熔物薄層，

6、晶內(nèi)出現(xiàn)球狀易熔物外，粗大的晶粒晶界平直、嚴(yán)重氧化，三個(gè)晶粒的銜接點(diǎn)呈黑三角，有時(shí)出現(xiàn)沿晶界的裂紋。在制品表面，顏色發(fā)暗，有時(shí)也出現(xiàn)氣泡等凸出顆粒。2.淬火加熱保溫時(shí)間保溫的目的在于使相變過程能夠充分進(jìn)行（過剩相充分溶解），使組織充分轉(zhuǎn)變到淬火需要的形態(tài)。在工業(yè)成批生產(chǎn)的條件下，保溫時(shí)間應(yīng)當(dāng)自爐料最冷部分達(dá)到淬火溫度的下限算起。保溫時(shí)間的長短，主要取決于成分、原始組成及加熱溫度。溫度越高，相變速率越大，所需保溫時(shí)間越短。材料的預(yù)先處理和原始組織（包括強(qiáng)化相尺寸、分布狀態(tài)等）對(duì)保溫時(shí)間也有很大影響。通常，鑄態(tài)合金中的第二相較為粗大，溶解速率較小，它所需要的保溫時(shí)間遠(yuǎn)比變形后的合金為長。就同一變形

7、合金來說，變形程度大的要比變形程度小的所需時(shí)間短。退火狀態(tài)合金中，強(qiáng)化相尺寸較已淬火-時(shí)效后的合金粗大，故退火合金狀態(tài)合金淬火加熱保溫時(shí)間較重新淬火保溫的時(shí)間長得多。保溫時(shí)間還與裝爐量、工件厚度、加熱方式等因素有關(guān)。裝爐量越多、工件越厚，保溫時(shí)間越長。浴爐加熱比氣體介質(zhì)加熱速度快，時(shí)間短。為獲得細(xì)晶粒組織并防止晶粒長大，在保證強(qiáng)化相全部溶解的前提下，盡量采用快速加熱及短的保溫時(shí)間是合理的。3.淬火速度合金淬火時(shí)的冷卻速度必須確保過飽和固溶體被固定下來不分解防止強(qiáng)化相的析出，降低淬火時(shí)效后的力學(xué)性能。因此淬火時(shí)的冷卻速度越快越好。但是冷卻速度越大，淬火制品的殘余應(yīng)力和殘余變形也越大，因此冷卻速度

8、一般要根據(jù)不同的合金和不同形狀、尺寸的制品來確定。合金的淬火敏感性越強(qiáng)，選擇的淬火冷卻速率就越大。如2A11、2A12鋁合金淬火冷卻速率應(yīng)在50/s以上，而7A04鋁合金對(duì)冷卻速率非常敏感，其淬火速率要求在170/s。五.淬火應(yīng)力工件在淬火介質(zhì)中迅速冷卻時(shí)產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致材料產(chǎn)生不均勻變形。對(duì)于鋁合金厚板（厚度>=6mm），尤其是超厚板（厚度>=50mm），淬火應(yīng)力問題更加突出。淬火后的殘余應(yīng)力會(huì)影響到材料的力學(xué)性能，如抗應(yīng)力腐蝕性能、斷裂韌度和抗疲勞性能等。如果淬火制品需要進(jìn)行切削加工處理，可能會(huì)影響到淬火應(yīng)力的亞穩(wěn)平衡，使淬火制品產(chǎn)生扭擰、翹曲和彎折等缺陷。合金在淬火冷卻過

9、程中工件內(nèi)沿截面產(chǎn)生一定的溫度梯度，表面溫度低，心部溫度高，表面和心部存在溫度差。溫度梯度對(duì)淬火應(yīng)力的大小有著重要的影響，而影響溫度梯度的淬火工藝因素主要有淬火加熱溫度、淬火速度、工件截面尺寸和工件截面形狀。為了減少淬火后合金的殘余應(yīng)力，應(yīng)該適當(dāng)降低淬火冷卻速率以減小溫度梯度。這種做法對(duì)于復(fù)雜截面、壁厚差較大的型材特別重要。較為普通的方法就是將淬火介質(zhì)水的溫度提高至60-80，也可采用等溫淬火和中斷淬火技術(shù)，或者采用液氮和某些有機(jī)介質(zhì)進(jìn)行淬火，這樣可使工件緩和均勻地冷卻，可明顯的減小不均勻變形和淬火應(yīng)力。但是對(duì)于淬火敏感的合金，當(dāng)淬火冷卻速度下降到一定程度時(shí)。合金時(shí)效后的力學(xué)性能就會(huì)不達(dá)標(biāo)，因

10、此在保證合金力學(xué)性能的前提下適當(dāng)減小淬火冷卻速率是減小淬火應(yīng)力的有效辦法。六.淬火敏感性淬火敏感性反應(yīng)的是淬火冷卻速率與時(shí)效強(qiáng)化效果的相關(guān)性，涉及到材料高溫狀態(tài)向低溫狀態(tài)轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)理論。對(duì)于無多型性轉(zhuǎn)變的擴(kuò)散型相變材料，如果合金的淬火敏感性越高，說明合金經(jīng)固溶處理后形成的過飽和固溶體的穩(wěn)定性就越低，合金就越能在較高的淬火冷卻速率條件下將過飽和形式從固溶溫度固定至室溫。有關(guān)研究表明，淬火敏感性產(chǎn)生的原因是因?yàn)楹辖鸾?jīng)緩冷時(shí)發(fā)生平衡相的脫溶析出，這樣不但降低了合金的過飽和度，而且在時(shí)效過程中長大，吸收周圍的溶質(zhì)原子產(chǎn)生貧溶質(zhì)區(qū)，抑制了GP區(qū)和亞穩(wěn)相的脫溶析出，最終減弱了合金時(shí)效強(qiáng)化效果。1.淬火敏

11、感性機(jī)理眾所周知，7000 系鋁合金的高強(qiáng)度和高硬度主要是通過時(shí)效于鋁基體中析出高密度納米級(jí)沉淀強(qiáng)化相(MgZn2)來實(shí)現(xiàn)的。一般而言，相越細(xì)小、體積分?jǐn)?shù)越高，合金的強(qiáng)度越高。相的體積分?jǐn)?shù)受到合金元素 Zn 和 Mg 含量的影響，Zn 和 Mg 的含量越高，相的體積分?jǐn)?shù)越高。7000 系鋁合金在固溶處理后，需快冷至室溫，以將合金元素 Zn、Mg 和 Cu 元素“凍結(jié)”在 Al 基體中，形成過飽和固溶體，為時(shí)效調(diào)控性能奠定基礎(chǔ)。淬火過程中過飽和固溶體不穩(wěn)定，當(dāng)小于臨界冷卻速率時(shí)，會(huì)發(fā)生分解而在晶內(nèi)和(亞)晶界上析出平衡相(通常為 (MgZn2)相)，如圖1 所示。這些相尺寸較大，幾乎沒有強(qiáng)化效果

12、，同時(shí)消耗了很多的 Zn、Mg 合金元素，大大降低了 Al 基體中溶質(zhì)原子濃度和空位濃度。溶質(zhì)原子濃度的降低導(dǎo)致時(shí)效后基體中可形成的 強(qiáng)化相的體積分?jǐn)?shù)大大減小，而且平衡相周圍存在無沉淀析出帶(PFZ)；空位濃度的減小降低了沉淀強(qiáng)化相的彌散程度、增加了尺寸，從而導(dǎo)致合金的強(qiáng)度和硬度降低。這通常被認(rèn)為是合金強(qiáng)度和硬度淬火敏感性產(chǎn)生的主要原因。淬火速率減小促使晶界及亞晶界上粗大平衡相的析出，增加了晶界第二相的尺寸和覆蓋率以及晶界無沉淀析出帶(PFZ)寬度，提高了合金變形時(shí)沿晶和沿亞晶斷裂的比例和腐蝕環(huán)境下沿晶侵蝕速率，從而降低合金時(shí)效后的韌性、塑性及抗晶間、剝落等腐蝕能力。2.影響淬火敏感性高低的因

13、素回顧以往的研究可以發(fā)現(xiàn)，影響 7000 系鋁合金淬火敏感性的因素主要包括化學(xué)成分、制備工藝及微觀組織，而化學(xué)成分和制備工藝又會(huì)影響微觀組織，下面對(duì)此進(jìn)行了總結(jié)。2.1 合金元素的影響7000 系鋁合金中主要包括了主合金元素 Zn、Mg和 Cu，微合金化元素 Cr、Mn、Zr 和 Sc 等，以及雜質(zhì)元素 Fe 和 Si，其含量和比例對(duì)合金的淬火敏感性都有影響。（1） 主合金元素Zn 和 Mg 是主要的合金元素，其添加可形成 等強(qiáng)化相，一般而言，合金元素總含量越高，固溶后溶質(zhì)原子濃度升高，增加了冷卻時(shí)固溶體的分解傾向，增加合金的淬火敏感性。Zn、Mg 和 Cu 元素含量增加通常都會(huì)提高合金的淬火

14、敏感性。DENG等通過末端淬火實(shí)驗(yàn)研究了Mg含量對(duì)7085型鋁合金淬火敏感性的影響，結(jié)果表明合金中 Mg 含量為1.0%、1.4%和 2.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，其淬透層深度分別為 100 mm 以上、65 mm 和 40 mm，因此，該合金的淬火敏感性隨 Mg 含量的增加而增加。Mg 含量的增加會(huì)降低其它主要元素在鋁中的溶解度，MgZn2相析出的驅(qū)動(dòng)力增大，析出的峰值溫度提高，溫度變化區(qū)間也增大，因而淬火敏感性增加。添加 Cu 元素會(huì)增加淬火敏感性，這是因?yàn)?Cu 會(huì)降低 Zn 和 Mg 在鋁基體中的溶解度，并提高過飽和度。在 Zn、Mg、Cu 3 種元素中，BRYANT和 LI 等認(rèn)為 Cu

15、元素對(duì)淬火敏感性的影響最大，其次是 Mg 和 Zn，但GARCIA-CORDOVILLA 和 LOVIS根據(jù) Zn 和 Cu對(duì)固態(tài)相變的影響認(rèn)為Cu和Zn對(duì)淬火敏感性的影響相當(dāng)，劉文軍認(rèn)為 Mg 元素對(duì)淬火敏感性的影響最顯著。在總含量相當(dāng)時(shí)，調(diào)整 Zn、Mg、Cu 3 種元素之間的比值可改變合金的淬火敏感性。如 B95 合金的淬火敏感性會(huì)因 w(Zn)/w(Mg)比值增加而減小，降低 Cu+Mg 總量和提高 w(Zn)/w(Mg)比值可顯著降低7175 鋁合金的淬火敏感性w(Zn)/w(Mg)比值增加可推遲固溶體的分解。從表 1 中一些低淬火敏感性合金的化學(xué)成分變化可知，Zn 含量呈上升的趨勢(shì)

16、，Mg和 Cu 含量呈下降的趨勢(shì)，w(Zn)/w(Mg)比值整體呈上升的趨勢(shì)，這說明這些成分的調(diào)整是有利于淬火敏感性的降低。但 Zn 含量上升會(huì)增加合金的密度，如 7050鋁合金的密度約 2.83 g/cm3，而 7085 的約 2.85 g/cm3，這對(duì)航空構(gòu)件的輕量化不利。因此，在主合金元素影響淬火敏感性的規(guī)律及影響機(jī)理方面仍需開展更深入、系統(tǒng)的工作，為研發(fā)低密度、低淬火敏感性鋁合金奠定基礎(chǔ)，滿足航空工業(yè)輕量化發(fā)展的需求。（2）微合金化元素在 7000 系鋁合金中微合金化元素通常有 Cr、Mn、Zr、Sc 等，其主要目的是提高合金的再結(jié)晶溫度，阻礙熱變形和隨后固溶處理時(shí)再結(jié)晶的發(fā)生，細(xì)化晶

17、粒，從而改善合金的性能。Cr 和 Mn 可加速固溶體的分解，提高合金淬火時(shí)的臨界冷卻速率，增加淬火敏感性；相比之下，Zr 可保持 Zn、Mg 和 Cu 在鋁固溶體中的穩(wěn)定性，減小淬火敏感性，提高半成品的淬透性。在 7000 系鋁合金中采用 Zr 代替 Mn 和 Cr，能夠顯著降低淬火敏感性。含 Zr 合金均勻化后常析出共格的 Al3Zr 相，而含 Cr 合金中析出非共格的E(Al18Cr2Mg3)相。冷卻速率較小時(shí)，粗大平衡相更易于非共格的 E 相上析出。在 240 /s 的冷卻速率范圍內(nèi)，含 Zr 合金具有更高的強(qiáng)度；以 Zr 代 Cr 可使125 mm 厚的板材強(qiáng)度提高約 50 MPa，同

18、時(shí)保持?jǐn)嗔秧g性相當(dāng)。因此，低淬火敏感性合金中的 Cr 含量都很低，如表 1 所列。B93 合金添加 Zr 后淬火敏感性增加，Al-Zn-Mg-Cu-Zr 合金中添加Co 元素可顯著降低淬火敏感性。Sc 的加入可降低 Al-Zn-Mg-Cu 合金固溶體的穩(wěn)定性，其作用較 Zr 和 Mn 要大，但小于Cr 的；Sc 含量越高時(shí)，保持的非再結(jié)晶組織越多，亞晶粒平均尺寸越小，亞晶界越多，而緩冷時(shí)， 平衡相形核的位置越多，合金的淬火敏感性越高。微量元素的含量對(duì)合金淬火敏感性也有很大的影響。B95 合金的淬火敏感性隨 Cr 和 Mn 含量的減小而降低。本文作者研究了 Zr 含量(00.15%)對(duì) 7055

19、 型鋁合金淬火敏感性的影響，發(fā)現(xiàn)和無 Zr 合金相比，含 Zr 合金的淬火敏感性增加，當(dāng) Zr 含量為 0.1%時(shí)，合金具有最高的淬火敏感性，此時(shí)經(jīng)空氣淬火的合金時(shí)效后強(qiáng)度較水淬的低了 30%。（3） 雜質(zhì)元素眾所周知，F(xiàn)e 和 Si 是 7000 系鋁合金中的主要雜質(zhì)元素，對(duì)塑性、韌性等有不利影響，但對(duì)淬火敏感性有沒有顯著的影響還不清楚，公開的報(bào)道很少。從表 1 可知，合金中的 Fe、Si 雜質(zhì)元素含量呈先降低再有所上升的趨勢(shì)，似乎對(duì)淬火敏感性沒有太大的影響。但有學(xué)者認(rèn)為它們的存在可能會(huì)增加合金的敏感性，并加強(qiáng)微量元素的作用。為了能夠全面認(rèn)識(shí) 7000系鋁合金的淬火敏感性，有必要開展這方面的

20、工作，探明其影響規(guī)律和作用機(jī)理，為控制雜質(zhì)元素含量進(jìn)一步改善材料綜合性能提供依據(jù)。2.2 微觀組織的影響就微觀組織對(duì) 7000 系鋁合金淬火敏感性的影響而言，主要考慮淬火過程中充當(dāng)平衡相非均勻形核的位置和數(shù)量，如晶界、亞晶界、彌散粒子及粗大金屬間化合物。當(dāng)合金中僅有晶界和粗大金屬間化合物時(shí)，淬火敏感性很低。彌散粒子的影響不僅取決于粒子的種類，還取決于粒子的形態(tài)和尺寸。合金中添加 Cr形成非共格的 E(Al18Cr2Mg3)相，更容易激發(fā)平衡相的形核，因此淬火敏感性很高；在含 Zr 合金中，細(xì)小共格 Al3Zr 粒子的存在對(duì)淬火敏感性沒有明顯的影響，而大的非共格 Al3Zr 粒子的存在增加了合金

21、的淬火敏感性。合金中的再結(jié)晶程度對(duì)淬火敏感性有很大的影響。如在 7050 鋁合金中再結(jié)晶分?jǐn)?shù)從15%增至 80%時(shí)，合金時(shí)效后的強(qiáng)度下降程度從 6%增至 12%，而斷裂韌性下降程度從 45%減小至 32%，但伸長率下降程度差別不大。合金中亞晶界數(shù)量的增加導(dǎo)致緩冷時(shí) 平衡相析出的數(shù)量增多，提高淬火敏感性；而亞晶界的取向差增大可增加 平衡相形核率，從而提高淬火敏感性。僅考慮淬火敏感性時(shí)，合金中的界面(晶界，相界)越少越好，但會(huì)降低其它性能。因此，需要開展更深入的工作來探明最佳的微觀組織模式，使合金具有低淬火敏感性的同時(shí)還具有高強(qiáng)度高韌性耐蝕及良好的抗疲勞性能。2.3 制備工藝的影響一般來講，700

22、0 系鋁合金的制備過程主要包括熔煉和鑄造、鑄錠均勻化、塑性變形、固溶、淬火和時(shí)效，每一個(gè)工序?qū)Υ慊鹈舾行远紩?huì)產(chǎn)生影響。（1） 鑄造工藝鑄造工藝會(huì)影響固溶體的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響淬火敏感性。ZAKHAROV 和 LEVIN通過繪制 TTP 曲線研究了鑄造條件對(duì) Al-Zn-Mg 合金固溶體穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)增加鑄錠的直徑、減小澆注速度及降低熔體的溫度可提高固溶體的穩(wěn)定性，降低淬火敏感性；例如鑄錠直徑從 92 mm 增加至 370 mm 時(shí)，合金淬火時(shí)的臨界冷卻速率從 35 /s 降至 15 /s；當(dāng)澆注速度從 120 mm/min 減小至 30 mm/min 時(shí)，合金的臨界冷卻速率從 42 /s 降

23、至 28 /s。其本質(zhì)在于鑄造工藝改變了過渡族元素在鑄錠中的分布特點(diǎn)，即是形成粗大金屬間化合物，還是保留在過飽和固溶體中隨后以彌散粒子的形式析出。（2） 均勻化制度鑄錠均勻化是 7000 系鋁合金制備的一個(gè)關(guān)鍵工序，均勻化可改變彌散粒子的析出狀態(tài)，進(jìn)而改變合金中的晶粒組織(如再結(jié)晶分?jǐn)?shù))，必然對(duì)淬火敏感性產(chǎn)生影響。合理的均勻化制度可有效降低合金的淬火敏感性，如 7050 合金鑄錠經(jīng)快速和慢速升溫均勻化之后，軋制板材空冷并時(shí)效后的硬度較水淬的分別下降了 26.3%和 21.8%；Al3Zr 粒子析出最少的均勻化制度對(duì)應(yīng)淬火敏感性最低，空冷合金較水淬的硬度只下降了 15.8%。（3）熱變形塑性變形

24、可提高合金的淬火敏感性，如 7050 和7055 鋁合金熱軋變形后，其淬火敏感性極大地增加。變形程度越大，合金的淬火敏感性越高，如對(duì) 7050 鋁合金的研究發(fā)現(xiàn)，軋制變形量分別為0%、30%、50%和 85%時(shí)，空冷試樣時(shí)效后的硬度較20 水淬的分別下降了 4%、12%、28%和 42%。變形速率也會(huì)影響合金的淬火敏感性，如對(duì) 7050 鋁合金研究發(fā)現(xiàn)，軋制變形速率為 5、8、15 s1時(shí)，空冷試樣時(shí)效后的硬度較水淬分別下降了 19.2%、22.1%和36.9%。塑性變形對(duì)合金淬火敏感性的影響程度還受微量元素的影響，如研究發(fā)現(xiàn)含 Zr 和 Hf 合金的淬火敏感性隨變形程度增加而變大，但含 Cr

25、 合金的淬火敏感性卻不受變形程度的影響。微觀組織研究表明，熱變形之所以對(duì)淬火敏感性產(chǎn)生影響，是因?yàn)楹辖鹬械脑俳Y(jié)晶程度、亞晶大小、亞晶界及彌散粒子的性質(zhì)因變形而被改變。（4） 固溶處理7000 系鋁合金固溶處理時(shí)，可溶第二相溶解的同時(shí)基體往往會(huì)發(fā)生再結(jié)晶，改變微觀組織必然對(duì)淬火敏感性產(chǎn)生影響。如采用末端淬火方法對(duì) 7050 鋁合金的研究表明，當(dāng)固溶溫度從 475 提高至 490 時(shí)，合金的淬火敏感性降低，其淬透層深度從約 55 mm增加至 75 mm，提高了 36%。一般來講，再結(jié)晶的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致彌散粒子與基體間的界面由(半)共格關(guān)系轉(zhuǎn)變成非共格關(guān)系，增加緩冷時(shí)平衡相的形核位置，提高淬火敏感性；因

26、此，在固溶處理時(shí)如何控制再結(jié)晶是非常重要的。（5）時(shí)效制度合金的淬火敏感性高低是不同淬火條件下時(shí)效后性能的下降程度來體現(xiàn)的，因此，時(shí)效制度不同，性能的下降程度也有差別。如通過雙級(jí)時(shí)效處理，可使慢速淬火 7055 鋁合金時(shí)效后性能的下降程度大大降低；通過在人工時(shí)效前引入長時(shí)間的自然時(shí)效可提高 7055 鋁合金厚板的淬透層深度。這種影響主要是因?yàn)闀r(shí)效改變了慢速淬火合金中沉淀強(qiáng)化相的析出狀態(tài)，慢速淬火后溶質(zhì)濃度和空位濃度都降低，相對(duì)單級(jí)時(shí)效而言雙級(jí)時(shí)效能夠使緩慢冷卻合金中得到更多強(qiáng)化相，分布也更均勻彌散，減小了空位濃度下降帶來的不利影響，降低了淬火敏感性效應(yīng)。2.4 C曲線C曲線即合金中固溶體析出作

27、用隨溫度和時(shí)間變化的關(guān)系曲線，通?？梢杂脕碚f明合金的淬火敏感性：如果合金的C曲線向右移，表示其淬火敏感性較低。2.5不均勻變形在淬火敏感性較高的合金中, 較厚的型材需要比風(fēng)冷或水霧冷卻更快的冷卻速度, 因此必須進(jìn)行水淬來獲得令人滿意的拉伸強(qiáng)度性能"在水淬過程中可能會(huì)形成蒸氣薄層, 造成冷卻速度局部降低, 而且導(dǎo)致制品形狀扭曲"這種情況在靜止水淬火條件下最容易出現(xiàn)"因此最好采用涌流水來冷卻型材"即使如此, 在擠壓速度較高或型材各部位厚度差很大時(shí), 由于沿制品斷面冷卻速度不均,也可能產(chǎn)生形狀的扭曲"。型材在噴水淬火過程中的扭曲變形表現(xiàn)在高溫區(qū)時(shí)最為

28、敏感，因而提出了“漸進(jìn)式”淬火工藝。在淬火裝置整個(gè)長度上設(shè)置幾個(gè)不同控制區(qū)段，當(dāng)型材溫度有所下降時(shí)采用較高以至更高的冷卻速度。這種多功能的冷卻裝置，包括有細(xì)霧噴射、低壓噴水、高壓噴水系統(tǒng)。使型材各部位的冷卻速度更加均勻。一般來說，當(dāng)型材厚度小于4mm時(shí)采用氣淬；壁厚為4-8mm采用霧淬；而壁厚大于8mm時(shí)，必須采用水淬才能獲得均勻合格的性能。用水淬時(shí)要注意防止型材的變形。七設(shè)計(jì)在線淬火主要考慮因素為使擠壓鋁型材在線淬火達(dá)到較理想的效果，必須綜合以下幾方面因素考慮：1、足夠的冷卻速度，足夠的冷卻速度是在線淬火的必備條件。只有足夠的冷卻速度，才能確保過飽和固溶體被固定下來不分解，防止強(qiáng)化相析出，才

29、能保證型材淬火時(shí)效后的力學(xué)性能達(dá)到最佳水平。要達(dá)到足夠的冷卻速度，就要配置合理的冷卻源、冷卻長度以及冷卻密度。冷卻源就是指風(fēng)機(jī)、水泵以及相應(yīng)的冷卻介質(zhì)，冷卻長度就是指風(fēng)口、噴管或水槽的長度，冷卻密度就是指風(fēng)口或噴頭的分布密度。而這三方面都要根據(jù)該生產(chǎn)線所生產(chǎn)型材的最大線密度、不同合金的淬火對(duì)冷卻速度敏感性強(qiáng)弱以及擠壓出材的速度綜合計(jì)算來確定。所生產(chǎn)的型材線密度越大、合金的淬火對(duì)冷卻速度敏感性越強(qiáng)、擠出速度越快，所要配置的風(fēng)機(jī)和水泵越大，風(fēng)口和噴頭的長度就要越長，數(shù)量就要越多，用水作介質(zhì)的水溫就要越低。當(dāng)?shù)蜏氐乃紳M足不了冷卻速度的情況下，還可以在水中加入不同的溶劑來調(diào)節(jié)水的冷卻能力。比如聚乙醇

30、，通過調(diào)節(jié)聚乙醇水溶液的濃度來控制冷卻速度。2、如何使型材整體（型材截面的徑向和型材的縱向）冷卻速度保持基本一致。只有冷卻速度基本一致，才能確保型材淬火效果基本一致，從而保證型材性能的均勻性，有效減少型材的變形和彎扭。要保證型材截面徑向的冷卻速度一致，就要保證截面徑向冷卻強(qiáng)度能夠根據(jù)型材截面結(jié)構(gòu)情況、壁厚的厚薄進(jìn)行調(diào)節(jié)。比如壁厚較厚的一側(cè)需要冷卻強(qiáng)度高，壁厚較薄的一側(cè)則需要冷卻強(qiáng)度低些，這樣就可使得型材截面同一時(shí)間內(nèi)冷卻到相同的溫度。而要保證型材縱向的淬火強(qiáng)度一致，就要保證縱向上所受的冷卻時(shí)間一致，也就是縱向上每部分通過淬火區(qū)的有效時(shí)間一致。3、如何適應(yīng)不同型材截面寬高比的變化。特別中大型擠壓機(jī)所生產(chǎn)的型材截面寬高比變化非常大，當(dāng)生產(chǎn)板材時(shí)，寬高比可能達(dá)到100:1以上，而生產(chǎn)管材或棒材時(shí)，寬高比可能是1:1。在這么大的