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铝合金淬火炉淬火后的残余怎么处理


发布时间:2018-5-11 16:39:46 浏览次数:

摘要:铝合金淬火炉淬火后的残余应力会影响到材料的力学性能,如抗应力腐蚀性能、断裂韧度和抗疲劳性能等。如果淬火制品需要进行切削加工处理,可

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 铝合金淬火炉淬火后的残余应力会影响到材料的力学性能,如抗应力腐蚀性能、断裂韧度和抗疲劳性能等。如果淬火制品需要进行切削加工处理,可能会影响到淬火应力的亚稳平衡,使淬火制品产生扭拧、翘曲和弯折等缺陷。  合金在淬火冷却过程中工件内沿截面产生一定的温度梯度,表面温度低,心部温度高,表面和心部存在温度差。温度梯度对淬火应力的大小有着重要的影响,而影响温度梯度的淬火工艺因素主要有淬火加热温度、淬火速度、工件截面尺寸和工件截面形状。为了减少淬火后合金的残余应力,应该适当降低淬火冷却速率以减小温度梯度。这种做法对于复杂截面、壁厚差较大的型材特别重要。较为普通的方法就是将淬火介质水的温度提高至60-80℃,也可采用等温淬火和中断淬火技术,或者采用液氮和某些有机介质进行淬火铝合金淬火炉以将合金元素 Zn、Mg 和 Cu 元素“冻结”在 Al 基体中,形成过饱和固溶体,为时效调控性能奠定基础。淬火过程中过饱和固溶体不稳定,当小于临界冷却速率时,会发生分解而在晶内和(亚)晶界上析出平衡相(通常为 η(MgZn2)相),如图1 所示。这些相尺寸较大,几乎没有强化效果,同时消耗了很多的 Zn、Mg 合金元素,大大降低了 Al 基体中溶质原子浓度和空位浓度。溶质原子浓度的降低导致时效后基体中可形成的 η′强化相的体积分数大大减小,而且平衡相周围存在无沉淀析出带(PFZ);空位浓度的减小降低了沉淀强化相的弥散程度、增加了尺寸,从而导致合金的强度和硬度降低。这通常被认为是合金强度和硬度淬火敏感性产生的主要原因。淬火速率减小促使晶界及亚晶界上粗大平衡相的析出,增加了晶界第二相的尺寸和覆盖率以及晶界无沉淀析出带(PFZ)宽度,提高了合金变形时沿晶和沿亚晶断裂的比例和腐蚀环境下沿晶侵蚀速率,从而降低合金时效后的韧性、塑性及抗晶间、剥落等腐蚀能力。 2。影响淬火敏感性高低的因素  回顾以往的研究可以发现,影响 7000 系铝合金淬火敏感性的因素主要包括化学成分、制备工艺及微观组织,而化学成分和制备工艺又会影响微观组织,下面对此进行了总结。 2。1 合金元素的影响  7000 系铝合金中主要包括了主合金元素 Zn、Mg和 Cu,微合解防止强化相的析出,降低淬火时效后的力学性能。因此淬火时的冷却速度越快越好。但是冷却速度越大,淬火制品的残余应力和残余变形也越大,因此冷却速度一般要根据不同的合金和不同形状、尺寸的制品来确定。合金的淬火敏感性越强,选择的淬火冷却速率就越大。如2A11、2A12铝合金淬火冷却速率应在50℃/s以上,而7A04铝合金对冷却速率非常敏感,其淬火速率要求在170℃/s。 五。淬火应力  工件在淬火介质中迅速冷却时产生热应力,从而导致材料产生不均匀变形。对于铝合金厚板(厚度>=6mm),尤其是超厚板(厚度>=50mm),淬火应力问题更加突出。  和均匀地冷却,可明显的减小不均匀变形和淬火应力。但是对于淬火敏感的合金,当淬火冷却速度下降到一定程度时。合金时效后的力学性能就会不达标,因此在保证合金力学性能的前提下适当减小淬火冷却速率是减小淬火应力的有效办法。 六。淬火敏感性  淬火敏感性反应的是淬火冷却速率与时效强化效果的相关性,涉及到材料高温状态向低温状态转变的动力学理论。对于无多型性转变的扩散型相变材料,如果合金的淬火敏感性越高,说明合金经固溶处理后形成的过饱和固溶体的稳定性就越低,合金就越能在较高的淬火冷却速率条件下将过饱和形式从固溶温度固定至室温。有关研究表明,淬火敏感性产生的原因是因为合金经缓冷时发生平衡相的脱溶析出,这样不但降低了合金的过饱和度,而且在时效过程中长大,吸收周围的溶质原子产生贫溶质区,抑制了GP区和亚稳相的脱溶析出,最终减弱了合金时效强化效果。 1。铝合金淬火炉淬火敏感性机理  众所周知,7000 系铝合金的高强度和高硬度主要是通过时效于铝基体中析出高密度纳米级沉淀强化相η′(MgZn2)来实现的。一般而言,η′相越细小、体积分数越高,合金的强度越高。


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