6063鋁棒淬火后的硬度，強度和物理性能

6063的鋁棒淬火后，硬度、強度以及物理性能

鋁合金鑄件的熱處理就是選用某一熱處理規范，控制加熱速度升到某一相應溫度下保溫-定時間并以- -定得速度冷卻，改變其合金的組織，其主要目的是提高合金的力學性能，增強耐腐蝕性能，改善加工型能，獲得尺寸的穩定性。

鋁合金熱處理特點

眾所周知,對于含碳量較高的鋼，經淬火后立即獲得很高的硬度，而塑性則很低。然而對鋁合金并不然，鋁合金剛淬火后，強度與硬度并不立即升高，至于塑性非但沒有下降，反而有所上升。但這種淬火后的合金，放置一段時間 (如4~6晝夜后)， 強度和硬度會顯著提高,而塑性則明顯降低。淬火后鋁合金的強度、硬度隨時間增長而顯著提高的現象，稱為時效。時效可以在常溫下發生，稱自然時效，也可以在高于室溫的某-溫度范圍(如100~200C )內發生，稱人工時效。

鋁合金時效強化原理

鋁合金的時效硬化是-一個相當復雜的過程，它不僅決定于合金的組成、時效工藝，還職決于合金在生產過程中縮造成的缺陷，特別是空位、位錯的數量和分布等。目前普遍認為時效硬化是溶質原子偏聚形成硬化區的結果。

鋁合金在淬火加熱時，合金中形成了空位，在淬火時，由于冷卻快,這些空位來不及移出，便被“固定”在晶體內。這些在過飽和固溶體內的空位大多與溶質原子結合在一起。由于過飽和固溶體處于不穩定狀態，必然向平衡狀態轉變，空位的存在，加速了溶質原子的護散速度，因而加速了溶質原子的偏聚。

硬化區的大小和數量取決于淬火溫度與淬火冷卻速度。淬火溫度越高，空位依度越大，硬化區的數量也就越多，硬化區的尺寸減小。淬火冷卻速度越大,固溶體內所固定的空位越多，有利于增加硬化區的數量，減小硬化區的尺寸。

沉淀硬化合金系的一一個基本特征是隨溫度而變化的平衡固溶度，即隨溫度增加固溶度增加,大多數可熱處理強化的的鋁合金都符合這一條件。沉淀硬化所要求的溶解度一溫度關系，可用鋁銅系的A1- 4Cu合金說明合金時效的組成和結構的變化。圖3- 1鋁銅系富鋁部分的二元相圖，

在548C進行共晶轉變L- +0.+ 8( AI2Cu)。銅在o相中的極限溶解度5. 65% ( 548"C ) ,隨著溫度的下降，固溶度急劇減小，室溫下約為0.05%。

在時效熱處理過程中，該合金組織有以下幾個變化過程:

形成溶質原子偏聚區-GP( I )區在新淬火狀態的過飽和固溶體中，銅原子在鋁晶格中的分布是任意的、無序的。時效初期，即時效溫度低或時效時間短時，銅原子在鋁基體上的某些晶面上聚集,形成溶質原子諞聚區，稱GeP( 1 )區。GP( 1 )區與基體o保持共格關系，這些聚合體構成了提高抗變形的共格應變區，故使合金的強度、硬度升高。

G-P區有序化一形成GP( II )區

隨著時效溫度升高或時效時間延長，銅原子繼續偏聚并發生有序化,即形成GP( II)區。它與基體c仍保持共格關系，但尺寸較GP( I )區大。它可視為中間過渡相，常用8”表示。它比GP( I )區周圍的畸變更大，對位錯運動的阻礙進一步增大 ,因此時 效強化作用更大 ，”相析出階段為合金達到最大強化的階段。

形成過渡相’

隨著時效過程的進一步發展，銅原子在GP( II )區繼續諞聚，當銅原子與鋁原子比為1 :2時,形成過渡相’。由于8'的點陣常數發生較大的變化,故當其形成時與基體共格關系開始破壞,即由完全共格變為局部共格,因此日’相周圍基體的共格畸變減弱，對位錯運動的阻礙作用亦減小,表現在合金性能上硬度開始下降。由此可見，共格畸變的存在是造成合金時效強化的重要因索。

形成穩定的8相

過渡相從鋁基固溶體中完全脫溶，形成與基體有明顯界面的獨立的穩定相A12Cu ,稱為相此時8相與基體的共格關系完全破壞，并有自己獨立的晶格,其畸變也隨之消失，并隨時效溫度的提高或時間的延長,相的質點聚集長大，合金的強度、硬度進-步下降，合金就軟化并稱為“過時效”。相聚集長大而變得粗大。

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