铝合金热处理

铝合金热处理

绪言：

作者：林骐成

铝合金的主要合金元素有硅、铁、铜、锰、镁、铬、锌、及錝，特殊铝合金有添加钛、锡、铅、铋、锆、及硼等，这些元素有形成固溶体，有形成溶解与不溶解于铝之金属间化合物，亦有呈细晶剂及胶体扩散者，如果经适当的热处理，可以改善加工性能，增加应力强度及稳定抗蚀性能等。

一.热处理的原理：

热处理基本上经两大步骤：

第一:将金属于固相线下加热至某一高温，保持一段时间后于以淬火冷却，形成过饱和固溶体，于金属结构内产生不稳定状态。

第二:使过饱和相有相当程度之析出，俾金属增加硬度与强度，若于室温下需压时数小时或数天乃至数周，若经加温：则需时较短即完成。

总之对所有固态金属或合金使以有控制的加热与冷却操作，以达到改变其结构或物理性质之目的。 二.热处理目的：

1.软化合金以改善可加工性能及成形性能。 2.增加强度以达到特定的炼度与机械性能。

3.稳定机械或物理性质或抗蚀性能，以避免在常温或高温

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时随时间而变。

4.确保在应用时形体大小之稳定，尤其在高温而需精确尺寸控制者。

5.消除剩余应力，包括铸造、淬火、焊接或成形操作之差巽变形，或不均匀冷却所产生之应力。

一.铝合金热处理方法： 软烧处理：

1.一般软烧处理：消除冷作加工之应力和硬度，使其再结晶加热至约345℃(653°F)不须保温，徐徐冷却即可软化。 2.完全软烧处理：消除以前之加热处理埋效硬化，加热至400°~450℃(752°~842°F)上下，保温2小时以上，然后在炉内徐徐冷至260℃(500°F)，再从炉内取出后在室温下空气中放冷。 二.淬火处理：

1. 合金件材放入空气炉中加热至各合金之固熔状态温度，并适当的保温，然后迅速出炉浸入水中急冷淬火，这亦叫固溶解热处理(solid solution heat treatment),加热温度约在450°~520℃(842°~968°F)之间，保温时间视厚度而定。 2.喷水(或雾状)与吹风淬火：一般中强度合金经加热，在制作中通过喷水或移至水室或通过高速冷风装置。

使合金件材缓慢淬火，不过被淬火的合金件材不完全均匀淬火。

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三.时效处理：

1.自然时效处理：某些合金经淬火后放置在常温中，能自然进行时效硬化。

2.人工时效处理或称高温时效处理地：有些合金经溶解热处理淬化后须再放入空气炉加热至适当温度及保温时间促进过饱和固溶体析出凝集之硬化。其加热温度约120°~200℃，(248°~392°F)之间。

四.其他热处理：合金经加工硬化后，防止其发生时效硬化作

安定化处理，或消除铸件、淬火、机械加工、冷作加工、焊接时等发生的内部残留应力，或将其性能改变等。 一.合金的炼度(temper)代号简介：

（一）F：锻合金在成型程序中自然产生的硬度，或可热处

理铸合金铸成时的状态，其硬化程序无控制，机械性能无限度。

（二）O：锻合金或非热处理合金固冷作硬化经软烧再结晶，

强度最低，展性最大之状态。

（三）H：非热处理的合金藉加工而硬化，其机械性质及应

力强度随不同程度的形变加工而增加，H炼度后常随以两、三位数字，其代表意义分述于下：

1.H1：单纯冷作加工硬化，不作热处理者，依硬度分：

H12(1/4hard),H14(1/2hard),H16(3/4hard)， H18(fullhard),H19(extra hard)等。

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2.H2：冷作加工硬化后再部份软烧，依硬度分：H22，H24，

H25，H26，H28等。H后第二位数字代表加工硬化程度。

3.H3：冷作加工硬化后，再经低温加热安定化处理，使硬

化强度稍减，增加延性，依硬度分：H32，H34，H36，H38等。

4.H111：加工硬化度比：H11稍软之制件。

5.H112：加工硬化程度或热处理过程不做特别管制，但要

求机械性能在规定范围内。

6.H311：加工硬化程度比H31较软之制件。 7.H321：加工硬化程度比H32较软之制件，

8.H323：(或H324)冷作硬化特别对耐应力腐蚀破裂之制件。 一.“W”：锻合金经溶液热处理后之状态不稳定，在室温下能

自然时效之制件。

二.“T”：适用于锻合金及铸合金，经热处理后成F、O、H以

外之安定状态，T后附有一位以上的数字，表示各种处理法之特种程序。分述如下：

1. T1:由高温加工，冷却后放置自然时效硬化，如锻、铸、

挤制等件。

2.T2：铸件经完全软烧者，增加铸件之延性各尺寸稳定。 3.T21：铸件完全软烧状态。

4.T3：经溶解热处后再冷作加工，以增加其强度，或矫正

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直度，平整度等。

5.T36：经溶解热处理后再冷作减少断面积6%。 6.T4：经溶解热处理后自然时效至十分稳定状态。 7.T42：由使用单位自行作溶解热处理并自然时效十分稳

定，但性能较T4低。

8.T111：2000及7000系合金作溶解热处理，加温至规定的

温度，然后以空气自然冷却至室温。

9.T5：经高温加工急冷后人工时效处理，以增加强度及尺

寸稳定。

10.T6：经溶解热处理再人工时效处理，提高强度不再冷作

加工。

11.T01：溶解热处理后用温水淬火，再作人工时效处理。 12.T02：由材料使用单位自行做溶解热处理后人工时效。 13.T6510：经溶解热处理后作1~3%永久伸展形变以除去应

力，再作人工时效处理。

14.T6511：经溶解热处理后作1~3%永久伸展，再作少量矫

正，然后人工时效处理。

15.T7：经溶解热处理后作稳定处理地，仅限铸件。 16.T72：由使用单位作溶解热处理及稳定处理。

17.T73：经溶解热处理后再作多次人工时效处理，改善延

伸或需防止应力腐蚀破裂能力。

18.T73510：经溶解热处理后作1~3%永久伸展，以消除应

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力(伸展后无需矫正)然后作人工时效处理。

19.T73511：经溶解热处理后作1~3%永久伸展，以消除应

力，并再作少量矫正，然后作人工时效处理。

20.T8：经溶解热处理后作冷加工，再人工时效，提高强度、

硬度或矫正处理。

21.T81：经溶解热处理后作拉直矫正，再作人工时效处理。 22.T83：经溶解热处理后作冷加工减少断面积3%，然后作

人工时效处理。

23.T86：经溶解热处理后作冷加工减少断面积6%，然后作

人工时效处理。

24.T9：经溶解热处理后作人工时效处理，然后冷作加工。 25.T10：经高温加工后作人工时效处理，再冷作加工。 26.T351：经溶解热处理后作拉直矫正消除应力，拉直率

1.5%(2024板、片、条及线)。

27.T451：经溶解热处理后作拉直矫正消除应力，拉直率

1.5%~2.0%(2011条、线，6061片)。

28.T651：经溶解热处理后作拉直矫正消除应力，再作人工

时效处理，拉直伸长1.5%~2.0%(2014条，线，6061、7075片)。

29.T851：经溶解热处理后作拉直矫正消除应力，再作人工

时效处理，拉直伸长1.5%~2.0%(2024片，条及其它)。

30.T2510：用拉直方法消除应力，不再矫正处理(对挤型材

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料)，(Z=3、4、6、7、8等)。

31.T2511：用拉伸方法消除应力，先许少量矫正处理，(挤

型)。

32.T251：用拉伸方法消除应力：(Z=3、4、6、7、8等) (1).板、片料：经溶解热处理后作1.5~3%拉伸。 (2).挤型：挤管等溶解热处理后作1.5~3%拉伸。 (3).拉制管：经溶解热处理后作0.5~3%拉伸。

33.T252：用压轧方法消除应力：如锻件在溶解热处理后压

消除应力。(Z=6、8等，压减率1~5%)。

34.T253：用热处理方法消除应力。 35.T254：用拉伸及压轧两方法消除应力。 细计：1.冷作加工包括压轧，拉直及冷抽等。

2.高温加工包括挤制，铸造及热轧等。

热处理温度及时间标准： 烧处理，O炼度： 合金编号 1050 1060 1070 1080 1100 温度(C) 保持时间(时) 冷却方法 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 310°~410° 340°~410° 340°~410° 340°~410° 340°~410°

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合金编号 1200 2014 2017 2024 3003 3203 3004 3105 5005 5052 5056 5083 5086 5154 6061 6063 7075 7178 附注：

1. 处理作“O”片时，加热约410℃，保温1小时以上即可 冷却至260℃以每时28℃以下之速度较理想，260℃以下

温度(C) 保持时间(时) 冷却方法 空气或炉中冷却 2~3 2~3 2~3 2~3 2~3 2~3 2~3 空气或炉中冷却(1) 空气或炉中冷却(1) 空气或炉中冷却(1) 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却(1) 空气或炉中冷却 空气或炉中冷却(2) 空气或炉中冷却 340°~410° 340°~410° 340°~410° 340°~410° 约410° 约410° 340°~410° 340°~410° 340°~410° 340°~410° 340°~410° 340°~410° 340°~410° 340°410° 340°~410° 340°~410° 340°~410° 约410° 重庆南邦铝业有限公司

冷却速无关要紧。

2.处理作“O”片时，加热410°~455℃(冷加工率愈小温度 愈高)保温2小时在空气中冷却后再加热约230℃保温6小时后冷却至室温。 二.溶解热处理及时效热处理：

溶解热处理 时效热处理(1) 铝合金 温度(C) 2014 2017 2117 495~500° 。。时间(分) 30~120 30~120 30~120 冷却法 水冷 水冷 水冷 炼度 T4：T42 T451 T4：T42 T451 T4：T42 T451 T4：T42 T36T3 T3510 温度(C) 170±5/(7) __ __ 时间(分) 8~20 __ __ 炼度 T6：T62 T6510 __ __ 495~500° 。495~510° 2024 485~495° 。30~120 水冷 190±5/(8) 8~16 T6：T81 T652，6061 515~545° 。 T4，T42 __ T4 T4 T4 W 8~18 T6510，T6，T62 6063 6063 74S 7049 7075 __ 515~525° 。。__ 30~120 60~100 __ 水冷 水冷 水冷 水冷 175±5 175±5 145±5 115±5 120±5/9 4 4~8 12 60 22~24/11 T5 T6，T83 T5 T6 T651T7351T6T62 460~480° 。465~475° 。460~495°

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溶解热处理 时效热处理(1) 铝合金 温度(C) 7079 440~450° 。时间(分) 冷却法 水冷 炼度 W 温度(C) 120±5 时间(分) 40~50 炼度 T6T611 T6T62T77178 356 A356 A357 460~470° 。 360~720 (13) 600~840 水冷 W 120±5 24/12 12~9 6~12 8 6T6514T76510 T6T711T61 T61 535~540° 。。水冷 水冷 150±5 150±5/14 535~545° 附注：

1. 指记录到温度起，计算保温时间，厚度每增加12mm各 加30分。 2.各型式，所有尺寸均可。 3.锻件，所有尺寸均可。

4.片、板厚度0.050吋以下(含)，以490°~498℃较好。 片、板厚度0.050至1.0吋(含)，460°~498℃较好。 片、板厚度1.0吋以上，以460°~470℃较好。 挤型、棒、锻件所有尺寸，以460°~470℃较好。 5.挤型或棒，所有尺寸均可。 6.铸件所有尺寸均可。

7.板170°~180°C 8~12小时，150°~165°C17~20小时。 8.板190~195°C约16小时，厚度6mm以下之片以11~13小时较好。

9.厚度在1.3mm以下，设定490°~500°C较好。

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10.经溶解热处理后，放置室温5天作自然时效，之后再作 人工时效。

11.两段时效处理100°C，保温6~8小时，之后第二段： (1).片、板：160°C，保温24~30小时。

(2).滚或冷加工条、棒等：175°C，保温8~10个小时。 (3).挤型和管：175°C，保温6~8小时。

(4).T13锻件：175°C，保温6~10小时，和T7352锻件175°

C，保温6~8小时。

12.两段时效处理120°C保温3~5小时，之后155°C保温

18~21小时。

13.每吋断面需2小时，最少保温为6小时。

14.经溶解热处理后，放置室温8小时以上方可作人工时效处理。

溶解热处理炉内保温时间

型 式 厚 度 0.016以下(含) 0.016~0.020(含) 0.020~0.032(含) 片、板、棒、挤型 0.032~0.063(含) 或铸件 0.063~0.090(含) 0.090~0.125(含) 0.125~0.250(含)

35~45 40~50 50~60 30~40 保温时间(分) 20~25 20~30 25~35 重庆南邦铝业有限公司