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铝合金时效回归现象特点及注意事项

   日期:2016-12-30     来源:网络    浏览:1870    评论:0    

一、回归现象特点

    经过自然时效强化的铝合金,快速加热至210~250℃的温度,短时保温(30~300s),然后快速冷却至室温,该合金重新软化,恢复至新淬火状态,如将其在室温下停放,仍能进行正常的自然时效。这种现象称为回归现象。如重复上述工艺过程,则可以反复出现回归现象。硬铝合金的回归现象(如图3—5—12)。


图3—5—12硬铝合金的回归现象


    回归现象实际上是经过自然时效后的铝合金生成的GP区或亚稳定相,在快速短时加热时发生溶解,变成原有的淬火状态。因而合金性能也恢复到新淬火状态下的性能。回归现象具有下面几个特点:
    1)凡自然时效强化的铝合金都具有回归现象。
    2)回归处理可以多次重复进行。如图3—5—12所示,每次回归处理后,它的性能不能完全恢复到原有状态,总有一点差距。
    3)回归处理的温度越高,回归过程越快,所需加热时间越短。
    4)经回归处理后的合金,其耐蚀性能有所下降。

二、回归处理应注意的问题

    采用回归处理来恢复塑性应注意的问题:
    1)回归处理的温度必须高于原先的时效温度,两者差别越大,回归越快,越彻底。相反如果两者相差很小,回归很难发生,甚至不会发生。
    2)回归处理的加热时间一般很短,只要低温脱溶相完全溶解即可。如果时间过长,会出现对应于该温度下的脱溶相,使硬度重新升高或过时效,达不到回归效果。
    3)回归过程中,仅脱溶期的GP区(A1—Cu合金还包括θ〞相)重新溶解,脱溶期产物往往难以溶解。由于低温时效时不可避免地总有少量脱溶期产物在晶界等处析出,因此即使在最有利的情况下,合金也不能完全回归到新淬火状态,总有少量性质的变化是不可逆的。这样既会造成力学性能一定损失,又易使合金产生晶间腐蚀。因而有必要控制回归处理的次数。
    回归现象在工业上有重要的实际使用价值。可以把经自然时效强化的铝合金进行回归处理,使其软化后进行加工。如许多型、棒材弯曲成型等利用回归处理后进行加工,飞机上的铆钉,回归处理后进行铆接,然后让其再自然时效使强度增加。

三、回归再时效处理

    过去认为只有自然时效的合金才可以回归处理。到l974年B.M.Cina首次提出,对人工时效状态的铝合金也可进行回归处理,随后再重复原来的人工时效。这种热处理工艺称作回归再时效处理。这种工艺较适用于Al—Cu—Mg、Al—Mg—Si、Al—Zn—Mg—Cu系合金。
    如Al—Zn—Mg—Cu系的7075合金,用单极峰值时效(T6)可达到最高抗拉强度,但应力腐蚀抗力降低。为改善应力腐蚀抗力采用分级时效,即用110℃时效,保温8 h,再l77℃时效,保温8 h,结果提高了应力腐蚀抗力,但强度降低了10%~l5%。采用回归再时效处理,可以保持7075合金T6状态的高强度,又具备了分级时效处理的优良应力腐蚀抗力。
    7075合金回归再时效工艺为:120℃时效24 h,240℃回归处理,随后按原工艺再进行人工时效。回归处理时间对回归状态及回归再时效状态的性能有直接影响,如图3—5—13所示。从图可知,随着回归时间增加,回归状态的硬度迅速下降,大约在25 s达到最低点,随后出现一个不大的峰值后又重新降低。经再时效处理,合金再度硬化,硬化效果随回归时间增加而逐渐下降。在回归时间为30 s内,时效后的硬度可回复到原T6状态。

图3—5—13  7075一T651合金的显微硬度与回归处理时间的关系图


    回归再时效处理的组织变化较为复杂,7075合金T6状态,主要脱溶相为η′和η(MgZn2)。在回归处理时,同时发生强化相溶解,析出及聚集。尺寸细小稳定性较低的叼过渡相会重新溶于基体,而尺寸较大稳定较高的η′相会转变成η相。与此同时基体中原已存在的叼相会聚集成更粗大的质点。这种变化与自然时效状态铝合金回归的组织变化不同,因后者情况下GP区将全部溶解,合金组织回到淬火状态。7075合金240℃回归处理前期主要是η′相的溶解,导致脱溶相总量下降,但随回归时间的延长,η相析出量增加,回归后再进行同一规范的人工时效时,因过饱和固溶体中重新析出弥散η′相使强度恢复到原有水平。

将经过低温时效强化的某些合金在较高温度下(高于先期时效温度但低于固溶线温度)短时加热并迅速冷却,其强度和其他性能回复到新淬火状态的现象。为此目的而进行的热处理称为“时效回复处理”。图示为硬铝的时效回归现象,硬铝淬火后在室温下放置(自然时效),其强度随放置时间延长而提高,将已经强化的材料在214℃加热2~3min,其强度立即下降到接近于新淬火状态。
合金时效过程中,由于析出不同的脱溶产物而使其强化。时效温度不同,析出的脱溶产物也不同。低温时一般以形成原子偏聚区(即GP区)为主,其强化作用来源于形成GP区时造成的应力场对位错运动的阻碍作用。将经过低温时效的合金重新加热到较高温度时,低温下形成的GP区将迅速溶解于基体中,GP区所造成的强化效果也随之消失,合金的性能又重新恢复到接近于新淬火状态。

 
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