铝合金及热处理
7000系列:以锌为主要合金 元素的铝合金。
9000系列:备用合金组。
5000 6000 7000 8000 9000
2000系列:以铜为主要合金元 素的铝合金 。
4000系列:以硅为主要合金 元素的铝合金 。
6000系列:以镁、硅为主要合金元素, 并以Mg2Si相为强化相的铝合金 。
8000系列:以其他合金元素为主要元 素态,仅适用于经固溶热处理后,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 热处理状态
态的产品)
(适用于执处理后,经过(或不经过)加工硬化达到稳定状
固溶处理:指将合金加热到高温单相区恒温保持,使过剩 相充分溶解到固溶体中后快速冷却(水冷),以得到过饱和固 溶体的热处理工艺。
不完全人工时效:采用比较低的时效温度或较短的保温时 间 , 获得优良的综合力学性能 , 即获得比较高的强度 , 良好的 塑性和韧性 , 但耐腐蚀性能可能比较低。
完全人工时效:采用较高的时效温度和较长的保温时间 , 获得最大的硬度和最高的抗拉强度 , 但伸长率较低。 稳定化处 理:为使工件在长期服役的条件下形状和尺寸变化能够保持在 规定范围内的热处理。
2系代表合金2011 以铜为主要合元素的含铝合金。也会添加锰、镁、铅和铋,切削性优秀、高强
度、 耐蚀性不强、杜拉铝总称、切削材、零件螺丝等结构材、飞机材、锻造用素材、 汽机车油压零件、运动用品 。
如:合金,在熔练过程中要注意安全防护(会产生有害气体)。2014合金用天 航空工业,强度高。2017合金比2014合金强度低一点,但比较容易加工。2014可热 处理强化。缺点:晶间腐蚀倾向严重。应用范围:航空工业(2014合金),螺丝 (2011合金)和使用温度较高的行业(2017合金)。
稳定化处理:为避免碳与 铬形成高铬碳化物,在奥 氏体钢中加入稳定化元素 (如Ti和Nb),在加热到 875℃以上温度时,能形成
稳定的碳化物。
铝合金牌号
1000系列:纯铝(Al含量(质 量分数)不小于99.00%)。
1000 2000
3000系列:以锰为主要合金元 素的铝合金。
3000 4000
5000系列:以镁为主要合金 元素的铝合金 。
自然时效:将铸件置于露天场地半年以上,便其缓缓地发生形, 从而使残余应力消除或减少。
退火:将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度, 保持一定时间,然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处 理工艺。
T1--人工时效 T2--退火 T4--固溶处理加自然时效 T5--固溶处理加不完全人工时效 T6--固溶处理加完全人工时效 T7--固溶处理加稳定化处理 T8--固溶处理后冷加工再人工时效的状态 T9--固溶处理后人工时效,再经冷加工的状态
主要特征及应用范围:为AL-Mn系合金,是应用最广的一种防锈铝,这种合金的 强度不高(稍高于工业纯铝),不能热处理强化,故采用冷加工方法来提高它的力学 性能:在退火状态有很高的塑性,在半冷作硬化时塑性尚好,冷作硬化时塑性低,耐 腐蚀好,焊接性良好,可切削性能不良。用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接 性,在液体或气体介质中工作的低载荷零件,如油箱,汽油或润滑油导管,各种液体 容器和其他用深拉制作的小负荷零件:线材用来做铆钉
6系代表合金6061:铜Cu 0.15~0.4 、锰Mn 0.15 、镁Mg 0.8~1.2 、锌Zn 0.25铬Cr 0.04~0.35 、钛Ti 0.15 、硅Si 0.4~0.8 、铁Fe 0.7。
以镁、硅为主要合金元素,并以Mg2Si相为强化相的铝合金。 6061的极限抗拉强度为124 Mpa,受拉屈服强度 55.2 Mpa,弹性系数68.9 Gpa,弯曲 极限强度228 Mpa。 热处理 1)快速退火:加热温度350~410℃;随材料有效厚度的不同,保温时间在 30~120min之间;空气或水冷。2)高温退火:加热温度350~500℃;成品厚度≥6mm时,保 温时间为10~30min、<6mm时,热透为止;空气冷。3)低温退火:加热温度150~250℃; 保温时间为2~3h;空气或水冷。 镁铝6061是6系合金的主要合金,是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品;镁铝 6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化 效果极佳等优良特点。主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构 件,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。6061典型用途包括航天固定装置、 电器固定装置、通讯领域,也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子 及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。
7系代表合金7075 以锌为主要合金元素的铝合金。Al-Zn系合金是目前生产的室温强度最高的一
类铝合金,它比2系高强铝合金有更高的强度,因此成为超高强铝合金。因其具 有较高的比强度和硬度、较好的耐腐蚀性能和较高的韧性等优点,已成为最重要 的结构材料之一。
Zn、Mg是主要合金元素,其含量一般不大于7.5%。该系合金随着Zn、Mg含 量的增加,其抗拉强度和热处理效果一般是随之而增加。合金的应力腐蚀倾向与 Zn、Mg总和有关。
4系代表合金4A01 以硅为主要合金元素的铝合金。Al-Si系合金随硅含量的增加一般具有良好的耐磨性和
低的线膨胀系数。高温强度和工艺性能均较好,广泛用于航空、内燃机、汽车、电子等工 业中,线材板材多用于焊接材料。
在铸态下未经变质处理的共晶硅呈粗大的片状或粗针状。共晶和过共晶合金组织中的 初晶硅呈粗大的多角块状或板条状,粗大的共晶硅和初晶硅很脆,这种脆性严重的割裂了 基体,降低合金的强度和塑性。对可热处理的Al-Si合金可以进行固溶处里和时效,其力学 性能大幅度提高。合金熔炼时的变质处理可以改善Al-Si合金组织,近共晶Al-Si合金目前 在工业上主要采用钠、钠盐和锶进行变质处理。
3系代表合金3A21 以锰为主要合金元素的铝合金。锰是该系合金中的主要组成元素,随着锰含量的
增加,合金的强度也随之增加。当锰的含量在1.0%~1.6%范围内时,合金不但具有 较高的强度,而且还有良好的塑形和工艺性能。如果继续提高锰的含量,合金强度具 有增加,但是由于形成大量的脆性化合物MnAl6合金在变形时容易开裂。所以锰的含 量一般低于1.6%。此外,铝中加锰还能改善合金的抗蚀性能。
变质处理:变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂(又称为孕育剂或变质 剂),使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核,从而获得细小的铸造晶粒, 达到提高材料性能的目的。
孕育处理:在凝固过程中,向液态金属中添加少量其它物质,促进形核、抑制生长, 达到细化晶粒的目的。 习惯上,向铸铁中加入添加剂称为孕育处理;向有色合金中加入 添加剂则称变质处理。 从本质上说,孕育处理主要影响形核和促进晶粒游离;而变质处 理则是改变晶体的生长机理(抑制长大),从而影响晶体形貌。
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各铝牌号代表合金
1系代表有1050:0.3Si 0.4Fe 0.1Cu 0.1Mn 0.1Mg 0.1Zn 0.1V 。 高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途。 抗拉强度 σb (MPa)95~125 ,条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥75,1050主要
特性 为纯铝中添加少量铜元素形成,具有极佳的成形加工特性,高耐腐蚀 性,良好的焊接性和导电性。热处理工艺 热处理规范1)完全退火:加热 390~430℃,随材料有效厚度不同,保温时间30~120min,以30~50℃/h速 度随炉冷至300℃下,再空冷。2)快速退火,加热350~370℃,随材料有效 厚度不同,保温时间30~120min。空或水冷。 3)淬火和时效:淬火500~ 510℃,空冷,人工时效 95~105℃,3h,空冷,自然时效。应用举例 :广 泛用于对强度要求不高的产品,如化工仪器,薄板加工件,深拉或旅压凹形 器皿,焊接零件,热交换器,钟表面及盘面,铭牌,厨具,装饰品。
5系代表合金5A02 以镁为主要合金元素的铝合金。Al-Mg系合金还加入少量的锰、钛等其他元素。
随着镁含量的增加,合金的力学性能也相应提高。当镁含量超过5%时,抗应力腐 蚀性能变坏;镁含量超过7%时,合金塑性降低,焊接性能变坏。
主要特点为密度低,抗拉强度高,延伸率高,疲劳强度好,但不可做热处理强 化。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列。在常规工业中应用也较为广泛。 在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。
铝合金热处理及牌号基本概念
铝合金热处理代号--(名称)
F 自由加工状态 (适用于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 退火状态
(适用于经完全退火获得最低强度的加工产品)
H 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,H代号后面必须跟有两位或三位 阿拉伯数字)
7系合金也属于航空系列,是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝 合金,有良好的耐磨性。也有良好的焊接性,但耐腐蚀性较差。