铝合金是工业中非常重要的一类材料，用途广泛，尤其是在航空、航天、汽车、冶金等重工业中用途很大，近年来随着技术的不断进步，对于铝合金的需求也在不断增加，因此铝合金材料已经成为了市场上最受欢迎和关注的材料之一，对于它的研究也在不断深入。

在对铝和铝合金进行热处理时，一定要了解面临着什么样的问题，以及为什么工艺波动和设备偏差的控制至关重要。为了在这方面对热处理人员提供帮助，归纳了报告最多的工艺问题以及对如何解决的一些建议。让我们更进一步讨论。

铝合金材料中几种常见的类型

其实对于铝合金来说，它有着很多个不同的类型，主要是根据加入的元素不同，形成了具有不同特性的铝合金。例如比较常见的有防锈铝，之所以具有防腐蚀的效果，主要是因为加入了锰而形成的一种铝合金材料。硬铝也是比较常见的一种铝合金，它主要是加入了一些铜，镁等元素，因而形成的铝合金可以进行热处理强化，它可以用作生产壁板，框架，螺钉等等，用途广泛。锻铝也比较常见，可以进行热处理，适合制作各类锻件，综合性能比较好，应用领域广泛。超硬铝是在很多重工业中应用广泛的一类铝合金，加入的元素比较多，承受力较强。

热处理相关问题

对于铝的热处理，报告最多的问题包括：

• 部件摆放不当——这会导致部件变形，很大一部分原因是淬火剂无法以足够快的速度传走热量以获得期望的机械性能。摆放不当还可能引起热变形(因为铝的蠕变强度不够大)。正确地摆放能够避免这些问题。

• 加热/升温过快——这会引起热变形，应当防止出现。正确地摆放部件有助于均匀地加热。

• 残余应力水平高于预期——热处理不仅改变机械性能，而且直接影响残余应力水平。以下是一些可能的原因：淬火时(包括铸件凝固后冷却时)表面和内部的冷却速度相差较大；升温速度不合适；中间步骤发生温度变化；等等。残余应力同冷却速度的(较大)差异、部件的截面厚度、截面尺寸的突然变化和材料的强度等因素有关。一定要记住，淬火引起的应力远远大于其他工艺(包括铸造)引起的应力。

• 时间/温度/淬火参数出现波动——它们将导致不同部件之间和不同批次之间机械和/或物理性能的偏差。原因包括部件移送时间太长、淬火不当(过慢)、加热过度、加热不足或沉淀硬化过程中时间-温度参数发生改变。比如，在时间过长和温度过高的情况下会析出较大的颗粒物(沉淀物)。

• 加热过度——这时容易产生初熔或共晶熔化。举例来说，固溶热处理的温度接近许多铝合金的熔点。为了促进固态合金元素的溶解，需要适当的温度。

• 加热不足——这会由于过饱和度不足而损失机械性能。如果时效温度太低和/或时效时间太短，就不容易形成溶质原子聚集区(GP区)，从而造成时效后强度过低。

• 淬火不充分引起变形——这方面的问题/难处在于部件进入淬火剂的动作，特别是在必须采用人工淬火时。部件一定要平稳地进入淬火剂。(用热处理人员的行话说，要避免让部件“拍打”淬火剂。)整个部件均匀传热，能够防止出现冷却差异和应变差异。水平方向上的传热变化通常比垂直方向上的变化更为不利。使淬火剂保持适当的温度，控制它的升温，确保它的均匀流动，选择最合适的淬火剂(比如空气、水或聚合物)，等等，都非常重要。比如，针对一项具体应用的需要，可以通过改变浓度、温度和搅拌强度而调整聚合物的冷却速度，从而保证泡核沸腾阶段的均匀传热和淬火速度。淬火剂的维护也很重要。对形状复杂的部件，比如锻件、铸件、冲击挤压件和使用薄板制成的部件，可以采用较低的淬火速度以改善变形行为。

• 时效过度——这可能会引起机械性能损失。如果时效温度太高和/或时效时间太长，过饱和固溶体中析出相的临界晶核尺寸会增大，造成时效后强度指标降低。

• 时效不足——这可能也会造成机械性能损失。

• 自然时效不当——自然时效的时间长短不一，2xxx系列合金约为5天，其他合金约为30天。6xxx和7xxx系列在室温下较不稳定，机械性能的变化会持续很多年。有一些合金在经过-18°C(-1˚F)或以下的低温处理后，自然时效会被抑制或推迟几天。通常的作法是，在通过时效改变材料性能之前，已经完成成形、矫直和冲压。比如，低温处理就是2014-T4铆钉为保持良好的铆接性能而经常采取的措施。

• 人工时效不当——人工时效(也称为沉淀热处理)是一个时间较长、温度较低的工艺过程。温度控制至关重要，必须严格保证±6˚C(±10˚F)的温度均匀性。温度均匀性的最佳目标应为±4˚C(±7˚F)。

• 保温时间不够——后果是达不到期望的机械性能。时间太短会导致过饱和度不足，而时间太长容易使部件产生变形。

• 温度均匀性不好——这会导致达不到甚至改变机械性能。工艺温度均匀性的典型要求是±6˚C(±10˚F)，而大多数航空应用则希望达到±3˚C(±5˚F)。

• 固溶处理后冷加工不当——这通常是因为对被处理合金的反应缺乏了解。举例来说，淬火态2xxx系列合金的冷加工会明显加大它对后续沉淀处理的反应程度。

• 固溶热处理产品退火时冷却速度不够——最大冷却速度必须保持在每小时20˚C(40˚F)，直至温度降低到290˚C(555˚F)。在这个温度以下的冷却速度不太重要。

铝合金热处理的工艺性

铝台金的热处理工艺性主要包活冷却速度敏感性、过热过烧敏感性及使用中的稳定性等.在设计和生产中必须引起足够重视。

1.冷却谗度敏感性 对于大多数铝舍金，淬火冷却时都要求在I00~290℃范围内以最快速度冷却，在随后的时效处理后才可以获得高强度与良好韧性的最佳配合,同时具有软好的抗应力腐蚀性能。因此要求淬火转移时间≤5-15s，并且严格规定淬火转移时间是指从炉门斤启瞬间至全部零件都浸人淬火介质中的整个过程所用时间。

零件尺寸增大,淬火冷却速度降低。为了保持一定冷却速度，应在固溶处理前进行粗加工，减少截面尺寸、或者选用另一种允许厚壁面的合金碑号如果热处理零件尺寸无法改变，应降低设计许用应力值。

铝合金淬火后具有高塑性、可进行零件成形和校正，或者通过一定量冷变形、提高力学性能，淬火后在室温下保持塑性时间及淬火与人工时效的问隔时间有一定限制.

在淬火后时效前进行冷冻处理、可以保持新淬火状态塑性,延缓时效硬化，便于随时取出进行成形加工或校正。铝含金冷冻处理温度一般≤-18℃。

2．过热过烧敏感性 铝舍金固溶处理加热温度取决于合舍本质和强化相溶解速度，为了使尽可能多的强化相溶入固溶体，加热温度尽量提高、应接近其熔点﹐所以容易产生过热过烧,时时效处理温度对铝合金性能影响很大，为了获得最佳性能,必须严格控制加热温度。铝台金热处理加热温度范围一般在10℃以内﹐要求加热妒的炉温均匀度实≤±5℃。

3.使用中的稳定性 铝合金在使用中的尺寸稳定性取决于合金成分，热处理状态残留应力及使用条件等。消除残余内应力是保证使用中尺寸稳定性的重要措施。

文章来源： 酒客背寒南山，365me工业服务平台，Bvacuum真空论