7050 铝合金的热处理工艺(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】表3 固溶处理保温时间的影响试样 编号 时间 (m in) 抗拉强度 (M Pa) 屈服强度 (MPa) 延伸率 (%) 1 25 5 10 4 73 1 7.1 2 35 5 32 4 86 1 6.2 3 45 5 63 5 12 1 4.5 4 55 5 48 4 97 1 5
表3 固溶处理保温时间的影响试样 编号 时间 (m in) 抗拉强度 (M Pa) 屈服强度 (MPa) 延伸率 (%) 1 25 5 10 4 73 1 7.1 2 35 5 32 4 86 1 6.2 3 45 5 63 5 12 1 4.5 4 55 5 48 4 97 1 5.3 5 65 5 37 4 81 1 5.9
3.3 固溶处理冷却介质的影响
固溶处理冷却介质的影响见表4。当采用常温水冷却时,冷却速度过快,产生的内应力大,容易出现裂纹或产生变形,1 号试样表面产生肉眼可见的明显裂纹;采用55℃热水冷却时,无裂纹,形成过饱和固溶体,随着冷却介质温度升高,第二相溶解不充分,强度略有下降。
表4 固溶处理冷却介质的影响试样编号 冷却介质 抗拉强度(MPa) 1 常温水 试样开裂 2 55℃ 563 3 65℃ 559
3.4 人工时效温度的影响
表5 人工时效温度的影响试样编号 温度 抗拉强度(MPa) 延伸率(%) 1 100℃ 541 15.4 2 120℃ 563 14.5 3 130℃ 559 15.1 4 140℃ 548 15.3
人工时效温度的影响见表5。硬度在120℃时达到峰值,之后随着时效温度的升高,强度开始逐渐降低。这是因为120℃时,时效强化达到了最佳效果,延伸率则与强度的变化趋势相反。时效温度太低,原子活动能力低,扩散慢,影响了溶质原子富集区的形成,强度低。时效温度太高,原子扩散快,会使过饱和固溶体的析出相长大。
3.5 人工时效时间的影响
表6 人工时效时间的影响试样 编号 时间 (h) 抗拉强度 (MPa) 屈服强度 (MPa) 延伸率 (%) 1 6 503 461 16.7 2 12 545 496 15.6 3 24 563 512 14.5 4 48 527 487 16.4 5 72 496 455 17.8
人工时效时间太短,溶质原子富集区形成的数量少,强度较低,随着时效时间的增加,溶质原子富集区的数量增加,强度达到最大,出现强度峰值,之后,随着时效时间的进一步增加,析出相尺寸增大,强度下降,延伸率升高。
4 结论
通过对试验结果的分析,可以得到这样的结论:
4.1 随着固溶处理加热温度的逐渐升高,7050 铝合金的抗拉强度、屈服强度先逐渐升高,延伸率则逐渐降低,在475℃固溶时出现强度峰值,之后强度下降,延伸率升高。
4.2 固溶加热温度不变的情况下,随着保温时间延长,7050铝合金的抗拉强度和屈服强度逐渐升高,然后达到峰值,保温时间继续延长,强度开始逐渐降低。
4.3 固溶处理加热温度和保温时间不变,采用不同方式冷却,冷却速度过快,7050 铝合金容易出现裂纹,冷却速度过慢,则强度较低。
4.4 随着人工时效温度的逐渐升高,7050 铝合金的抗拉强度先逐渐升高,延伸率则逐渐降低,在120℃时效时出现强度峰值,之后强度下降,延伸率升高。
4.5 时效加热温度不变的情况下,随着保温时间延长,7050铝合金的抗拉强度和屈服强度逐渐升高,然后达到峰值,保温时间继续延长,强度开始逐渐降低。
由此可见,固溶处理和时效的参数对7050 铝合金性能的改变起到了至关重要的作用。如何利用好这些工艺参数,进一步改进和优化热处理工艺,提高7050 铝合金的综合性能,是我们需要继续深入研究的问题。
[1]李杰.固溶处理对7050 高强铝合金显微组织和机械性能的影响[J].稀有金属,2009(8).
[2]郝先芃.关于高强铝合金热处理工艺的分析[J].科学与财富,2020(8).
[3]吴道祥.固溶处理对7050 铝合金组织及性能的影响[J].铝加工,2018(2):27-33.
7050 铝合金是机械制造中常用的超硬铝合金,具有强度高、韧性好、抗疲劳性好、耐腐蚀性好等优越的综合性能,可用于制作厚板、型材、锻件、丝材等。因其具有优越性能,在航空上应用也很广泛,可用于制作对强度、韧性、耐腐蚀性、抗疲劳性要求高的承力构件,如隔框、翼肋、粱、壁板、铆钉等零件。这种铝合金之所以具有优越性能,一方面是由其内部成分决定,另一方面则需要通过热处理来实现。1 材料简介7050 属于AI-Zn-Mg-Cu 系铝合金,主要合金元素是锌,也添加少量的镁、铜、铬等元素。锌、镁两种元素具有重要作用,能够在合金中生成强化相,锌、镁含量越多,铝合金的强度越高。具体化学成分如表1 所示:表1化学 成分 铬(Cr) 锆(Zr) 锌(Zn) 硅(Si) 铁(Fe) 锰(Mn) 镁(Mg) 钛(Ti) 铜(Cu) 含量(%) ≤0.04 0.08~0.15 5.7~6.7 ≤0.12 ≤0.15 ≤0.10 1.9~2.6 ≤0.06 2.0~2.62 试验过程2.1 试验材料及设备φ10×20mm 的7050 铝合金试样若干,空气炉,硬度计,万能试验机 试验方案7050 铝合金属于可热处理强化铝合金,通过固溶处理和时效强化提高其性能。固溶处理是将铝合金加热保温水冷,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。过饱和程度越高,强化效果越好。固溶处理的工艺有很多种,比如单级固溶、双级固溶、逐级固溶等。其中单级固溶具有工艺简单、成本低、生产周期短的特点,本试验主要基于单级固溶开展。在固溶处理中,加热温度和保温时间这两个工艺参数起到了至关重要的作用,对最终性能影响很大 固溶处理加热温度的影响准备6 个铝合金试样进行试验,试验方案如下:设置固溶处 理 加 热 温 度 分 别 为465℃、470℃、475℃、480℃、485℃、490℃,保温45min,水淬,再人工时?固溶处理保温时间的影响选择固溶处理加热温度分别为485℃,保温时间分别为25、35、45、55min,水淬,再人工时?固溶处理冷却介质的影响准备3 个铝合金试样,试验方案为:设置固溶处理加热温度为475℃,保温1h,1 个铝件用常温水冷却,1 个铝件用55℃热水冷却,1 个铝件用66℃冷却,再进行人工时效。时效是把固溶处理之后的铝合金加热保温,然后空冷,使过饱和固溶体分解,获得稳定组织的热处理工艺。时效强化有两种方式,自然时效和人工时效,对于7050 铝合金来说,常采用人工时效的方式。时效强化的工艺有很多种,如单级时效、双级时效、分级时效等。时效过程中因为析出第二相而强化,强化效果和第二相的类型、数量、尺寸、形态、稳定性等因素有关。时效的方式、工艺、温度、时间都会对其产生影响,导致最终性能的差异 人工时效加热温度的影响准备4 个铝合金试样,试验方案为:固溶温度475℃,保温1h,水淬,分别100℃、120℃、130℃、140℃时效,保温24h,空冷 人工时效保温时间的影响准备5 个铝合金试样,试验方案为:固溶温度475℃,保温1h,水淬,120℃时效6h、12h、24h、48h、72h,空冷。3 试验结果及分析3.1 固溶处理加热温度的影响固溶处理加热温度对性能的影响见表2。从表中数据可以看出,随着加热温度的升高,抗拉强度、屈服强度先逐渐升高,延伸率则逐渐降低,然后强度下降,延伸率升高。这是因为随着温度的升高,合金中残余的粗大第二相不断的固溶,形成过饱和固溶体。当加热温度达到475℃时,粗大第二相减少量最多,过饱和程度最大,强度也最高。随着温度的进一步增加,晶粒会变得粗大甚至是出现过烧现象,强度反而会下降。由表中数据亦能看出,温度虽然相差不大,但性能相差很大,因此,固溶处理时,需严格控制温度,避免出现加热温度过低过高导致的强度过低或者过烧现象。表2 固溶处理加热温度对性能的影响试样编号 温度 抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 延伸率(%) 1 465℃ 540 489 15.8 2 470℃ 551 497 15.2 3 475℃ 563 512 14.5 4 480℃ 556 502 14.9 5 485℃ 547 494 15.3 6 490℃ 532 485 16.13.2 固溶处理保温时间的影响固溶处理保温时间的影响见表3。从表中数据可以看出,随着保温时间的延长,抗拉强度和屈服强度也随着升高,塑性降低,到达峰值后,强度下降,塑性提高。这是因为保温时间过短,粗大第二相固溶的数量较少,过饱和度低,强度低,保温时间长,粗大第二相固溶的数量多,强度高,保温时间过长,会重新析出粗大的产物,强度下降。表3 固溶处理保温时间的影响试样 编号 时间 (m in) 抗拉强度 (M Pa) 屈服强度 (MPa) 延伸率 (%) 1 25 5 10 4 73 1 7.1 2 35 5 32 4 86 1 6.2 3 45 5 63 5 12 1 4.5 4 55 5 48 4 97 1 5.3 5 65 5 37 4 81 1 5.93.3 固溶处理冷却介质的影响固溶处理冷却介质的影响见表4。当采用常温水冷却时,冷却速度过快,产生的内应力大,容易出现裂纹或产生变形,1 号试样表面产生肉眼可见的明显裂纹;采用55℃热水冷却时,无裂纹,形成过饱和固溶体,随着冷却介质温度升高,第二相溶解不充分,强度略有下降。表4 固溶处理冷却介质的影响试样编号 冷却介质 抗拉强度(MPa) 1 常温水 试样开裂 2 55℃ 563 3 65℃ 5593.4 人工时效温度的影响表5 人工时效温度的影响试样编号 温度 抗拉强度(MPa) 延伸率(%) 1 100℃ 541 15.4 2 120℃ 563 14.5 3 130℃ 559 15.1 4 140℃ 548 15.3人工时效温度的影响见表5。硬度在120℃时达到峰值,之后随着时效温度的升高,强度开始逐渐降低。这是因为120℃时,时效强化达到了最佳效果,延伸率则与强度的变化趋势相反。时效温度太低,原子活动能力低,扩散慢,影响了溶质原子富集区的形成,强度低。时效温度太高,原子扩散快,会使过饱和固溶体的析出相长大 人工时效时间的影响表6 人工时效时间的影响试样 编号 时间 (h) 抗拉强度 (MPa) 屈服强度 (MPa) 延伸率 (%) 1 6 503 461 16.7 2 12 545 496 15.6 3 24 563 512 14.5 4 48 527 487 16.4 5 72 496 455 17.8人工时效时间太短,溶质原子富集区形成的数量少,强度较低,随着时效时间的增加,溶质原子富集区的数量增加,强度达到最大,出现强度峰值,之后,随着时效时间的进一步增加,析出相尺寸增大,强度下降,延伸率升高。4 结论通过对试验结果的分析,可以得到这样的结论:4.1 随着固溶处理加热温度的逐渐升高,7050 铝合金的抗拉强度、屈服强度先逐渐升高,延伸率则逐渐降低,在475℃固溶时出现强度峰值,之后强度下降,延伸率升高 固溶加热温度不变的情况下,随着保温时间延长,7050铝合金的抗拉强度和屈服强度逐渐升高,然后达到峰值,保温时间继续延长,强度开始逐渐降低 固溶处理加热温度和保温时间不变,采用不同方式冷却,冷却速度过快,7050 铝合金容易出现裂纹,冷却速度过慢,则强度较低 随着人工时效温度的逐渐升高,7050 铝合金的抗拉强度先逐渐升高,延伸率则逐渐降低,在120℃时效时出现强度峰值,之后强度下降,延伸率升高 时效加热温度不变的情况下,随着保温时间延长,7050铝合金的抗拉强度和屈服强度逐渐升高,然后达到峰值,保温时间继续延长,强度开始逐渐降低。由此可见,固溶处理和时效的参数对7050 铝合金性能的改变起到了至关重要的作用。如何利用好这些工艺参数,进一步改进和优化热处理工艺,提高7050 铝合金的综合性能,是我们需要继续深入研究的问题。参考文献[1]李杰.固溶处理对7050 高强铝合金显微组织和机械性能的影响[J].稀有金属,2009(8).[2]郝先芃.关于高强铝合金热处理工艺的分析[J].科学与财富,2020(8).[3]吴道祥.固溶处理对7050 铝合金组织及性能的影响[J].铝加工,2018(2):27-33.
文章来源:《金属热处理》 网址: http://www.jsrclzzs.cn/qikandaodu/2021/0128/332.html
上一篇:金属材料热处理变形的影响因素与控制策略
下一篇:金属材料热处理工艺与技术分析