2A50 2B50 2A14 7A04 LD5 LD6 LD10 LC4 350~400 350~400 350~370 370~390 * 表中所列是在空气循环炉中加热的制度。盐浴加热、保温时间可按表中数据缩短1/3,静止空气炉则应增加1/2。
**工件厚度>10mm时,在硝盐槽内加热,工件每增加1mm应增加2min,在空气循环炉中则应增加
3min。
***5A04在硝盐槽中加热时,加热温度为(450~500)℃。
3.变形铝合金的固溶和时效处理
变形铝合金经过固溶处理后,过饱和固溶体在常温下放置为自然时效,或高于室温的温度下保温为人工时效,将发生脱溶沉淀形成各种过渡相或平衡的次生相。
(1)变形铝合金固溶处理加热温度。变形铝合金固溶处理加热温度见表。温度的确定首先是要使强化相最大限度地溶入固溶体,同时防止过烧或熔化见表4。
表5列出几种变形铝合金在空气炉中固溶加热的保温时间。
变形铝合金固溶处理的冷却必须有足够的速度以防止析出粗大的过剩相,并尽可能减少畸变和开裂的危险,一般情况下多采用10℃~30℃的水进行冷却,形状复杂的可采用30℃~50℃的水,特殊情况下水温可提高到80℃。在冷却过程中应严格控制工件从加热炉转移至冷却槽的时间。一般规定铝合金厚度小于4mm时淬火转移时间不得超过30s。对厚度大的或成批工件同时淬火时,转移时间可增长,对硬铝、锻铝可增长20s ~30s;对超硬铝可增长25s。也可用有机聚合物水溶液作冷却剂。
表 4 变形铝合金固溶处理加热温度及熔化开始温度 新牌号 旧牌号 2A01 2A02 2A06 2A10 2A11 2A12 2A16 2A17 6A02 2A50 2A70 2A80 2A90 2A14 7A03 LY1 LY2 LY6 LY10 LY11 LY12 LY16 LY17 LD2 LD5 LD7 LD8 LD9 LD10 LC3 强化相(括号中为少量的) CuAl2,Mg2Si Al2CuMg(CuAl2,Al12Mn2Cu) Al2CuMg(CuAl2,Al12Mn2Cu) CuAl2(Mg2Si ) CuAl2,Mg2Si(Al2CuMg) CuAl2,Al2CuMg(Mg2Si) CuAl2,Al12Mn2Cu(TiAl3) CuAl2,Al12Mn2Cu(TiAl3,Al2CuMg) Mg2Si,Al2CuMg Mg2Si,Al2CuMg,Al2CuMg Si Al2CuMg,Al9FeNi Al2CuMg,Mg2Si,Al9FeNi Al2CuMg,Mg2Si,Al9FeNi,AlCu3Ni CuAl2,Mg2Si,Al2CuMg MgZn2(Al2Mg2Zn3,Al2CuMg) 加热温度(℃) 熔化开始温度(℃) 495~505 495~506 503~507 515~520 500~510 495~503 528~545 520~530 515~530 503~525 525~595 525~540 510~525 495~506 460~470 535 510~515 518 540 514~517 506~507 593 540 595 >525 -- -- -- 509 >500 7A04 LC4 MgZn2(Al2Mg2Zn3,Al2CuMg,Mg2Si) 棒材、线材直径,型材锻件厚度(mm) <3.0 3.1~5.0 5.1~10.0 10.1~12.0 465~485 >500 表5 几种变形铝合金在空气炉中固溶加热保温时间 制品种类 保温时间(min) 30 45 60 制品长度 小于13m 75 90 105 150 180 210 60 75 100 120~150 180~210 制品长度 大于13m 45 60 75 90 100 135 150 180 210 铝合金棒材、型材 12.1~30.0 30.1~40.0 40.1~60.0 60.1~100.0 >100.0 2A08线材 所有尺寸 <30 31~50 51~100 101~150 铝合金锻件 (2)时效处理温度和时间。不同的变形铝合金经固溶处理后,常用的时效制度见表6.
表6 常用变形铝合金时效制度
牌号 新 2A02 2A06 2A11 2A12 2A16 2A17 7A04 7A09 7A14 旧 LY2 LY6 LY11 LY12 LY16 LY17 LC4 LC9 LC10 制品种类 管、棒、型、锻件 板材 板材 板材 板材 板材 管、棒、型 板材 板材 管、棒、型 锻件 板材 板材 线材 板材 6A50 LD5 管、棒、型 锻件 2B50 2A70 LD6 LD7 管、棒、型 锻件 管、棒、型 锻件 时效温度 (℃) 165~170 室温 125~135 室温 室温 160~170 160~170 室温 125~135 138~143 135~140 125~135 125~135 150~160 室温 150~155 153~160 150~155 153~160 185~190 185~190 时效时间 (h) 16 ≥96 10 ≥96 ≥96 14 16 ≥96 16 16 16 16 16 8 ≥96 3 6~12 3 6~12 8 10~11 2A80 7A90 2A14 LD8 LD9 LD10 管、棒、型 锻件 管、棒、型 板材 板材 管、棒、型 170~175 160~180 165~170 室温 155~165 150~155 8 8~12 8 ≥96 12 8 4. 回归处理 (200-250℃ 2-3min水冷) 使合金软化
二.铜及铜合金的热处理P199 (一)黄铜-----以锌为主要合金元素(含锌量3%~4.3%)的铜合金称为黄铜。另外添加适量的镍、锡、铅等元素则称为镍黄铜、锡黄铜、铅黄铜等。 退火 均匀化退火 再结晶退火 低温退火 软化退火
(二)青铜-----以锡、铝、铍、硅、锰、铬、锆为主要合金元素的铜合金称为青铜。分别为锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、锰青铜、铬青铜等
(三)白铜-----含镍量不超过50%的铜镍合金称为白铜,添加有锰、锌元素的则称为锰白铜或锌白铜。
热处理有变形黄铜的再结晶退火及去应力退火(防季裂退火)、铸造黄铜的均匀化退火、铜合金的固溶+时效处理。 铍青铜的固溶+时效处理
三.钛合金的热处理
钛合金按加入元素的不同可分为α型,β型,α+β型三种,分别以TA,TB和TC表示,其中α+β型和β型钛合金可施行热处理强化处理
1)除应力退火:用于消除冷加工,冷成型或焊接过程中造成的内应力。退火加热结束后可在空气中冷却。
2)完全退火、等温退火及双重退火
完全退火目的是使钛合金组织均匀,具有适当的韧性和最大的伸长率,对耐热合金可使其在高温下具有尺寸和组织的稳定性。大部分α和α+β型钛合金在完全退火状态下使用。
等温退火适用于β相稳定化元素含量较高的α+β型钛合金。需先将工件加热到比相变点低30℃~80℃保温,再炉冷到300℃~400℃保温一段时间后空冷。
双重退火可改善α+β型钛合金的塑性,断裂韧性。第一次加热温度高于或接近再结晶终了温度,使再结晶充分进行,晶粒并不明显长大。第二次再加热到稍低温度使β相充分分解、聚集,保证工件在长期工作过程中组织稳定。 3)固溶、时效处理
4)形变热处理
钛合金可进行高温形变热处理(形变温度在再结晶温度以上)和低温形变热处理(形变温度在再结晶温度以下)。这两种形变热处理可以分别进行,也可组合进行。
形变热处理不但能显著提高钛合金的室温强度和塑性,也可提高合金的疲劳强度和热强性及抗蚀性。 四.镁合金的热处理
镁合金中合金元素主要有锰、铝、锌、锆及稀土元素等,按生产工艺镁合金可分为变形镁合金(代号MB)及铸造镁合金(代号ZM)两大类。镁合金可
进行退火,固溶处理,直接人工时效及固溶+人工时效等
镁合金的退火可分为消除内应力退火和完全再结晶退火两种。变形镁合金退火工艺见表。
表 变形镁合金退火规范
完全退火 合金牌号 MB1 MB2 MB3 MB8 MB15 温度(℃) 时间*(h) 340~400 350~400 - 280~320 380~400 3~5 3~5 - 2~3 6~8 板 材 温度(℃) 250 150 250~280 - - 时间(h) 1 1 0.5 - - 消除内应力退火 挤压件和锻件 温度(℃) 260 260 - - 260 时间(h) 0.25 0.25 - - 0.25 * 当要求较高的Rm和Rp0.2时,可以在260℃~290℃进行退火,当要求较高的塑性时则需要在320℃~350℃进行退火;
表中所列保温时间应以工件发生完全结晶为限,时间可适当缩短。
镁合金的固溶处理及时效
不同牌号的镁合金常用镁合金热处理规范见表171。
表171 常用镁合金处理规范
合金 类别 合金系 合金 牌号 固溶处理 时效(或退火) 热处理加热温度 保温时间 加热温度 保温时间 加热温度类型 冷却介质 (℃) (h) (℃) (h) (℃) 1 Mg-Al-Zn 高强度铸造镁合金 Mg-Zn-Zr ZM5 2 ZM1 ZM2 ZM8 ZM3 耐热ZM4 铸造Mg-RE-Zn-Zr 镁合金 ZM6 Mg-Y Mg-Mn 高强Mg-Mn-Ce 度变形镁Mg-Al-Zn 合金 ZMg MB1 MB8 MB2 MB3 MB5 MB6 Z ZS Z ZS S S ZS S M Z ZS 415±5 415±5 415±5 415±5 - - - 480(H2中) - - 570±5 570±5 14~24 14~24 6~12 6~12 - - - 24 - - 4~6 4~6 8~12 (4~8) - - - - - - - 空气 空气 空气 空气 - - - 空气 - - 压缩空气 压缩空气 压缩空气 - - - - - - - 175±5 200±5 175±5 200±5 175±5 195±5 325±5 150 250±5 325±5 - 200 205 310 340~400 280~320 280~350 250~280 320~380 320~350 16 8 16 8 28~32 16 5~8 24 10 5~8 - 12~16 12~16 (8~12) 16 3~5 2~3 3~5 0.5 4~8 4~6 空气 空气 空气 空气 空气 空气 空气 空气 空气 空气 - 空气 空气 空气 空气 空气 空气 空气 空气 空气 ZS 570±5 (或T61)* S M M M M M M - - - - - - - Z MN7 Mg-Zn-Zr MB15 M ZS Z ZS ZS ZS M 380±5 - 415±5 - 515 490~500 530~540 - - - - - - 2 - - - - - - - - 水 水 水 - - - 200±10 175±5 150 175 200 175 150 - 1 10 2 24 16 6 16 - 空气 空气 空气 空气 空气 空气 空气 耐热MA11 变形Mg-Nd-Zi** 镁合MA12 金 锂镁合金 Mg-Li * T61为美国热处理状态符号,在热水中冷却加人工时效处理。 ** 此二合金牌号为前苏联牌号。
1-169 常用镁合金状态符号 热处理类型 退火* 固溶处理 人工时效 固溶+人工时效 固溶热水冷却后 人工时效 状态符号 中国 美国 M T2 Z S ZS - T4 T1 T6 T61 主 要 特 点 达到完全再结晶的退火 只进行固溶处理,不进行人工时效 在铸造或加工变形后,直接进行人工时效,而不进行固溶处理 工件先进行固溶后,再进行人工时效 工件在人工时效加热后在热水中冷却, 再进行人工时效
2.7 工模具热处理
一.高速钢(刀具)热处理P207
机用丝锥切削时主要承受挤压应力、摩擦力和扭矩。常见的失效形式为崩刃、磨损和折断,要求具有耐磨性、韧性和一定的硬度,但对红硬性的要求不高。常用高速钢材料制造,分整体高速钢丝锥和接柄丝锥。
机用丝锥刃部材料:W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V2Co5。柄部材料:整体丝锥柄部与刃部同种材料;接柄丝锥柄部为45钢或40Cr。
刃部硬度要求为:M3~M8,(62~65)HRC;>M8,(63~66)HRC。 柄部硬度要求为:≤M12,(30~52)HRC; >M12,(30~45)HRC。 机用丝锥的热处理工艺流程:
预热-加热-冷却-清洗-回火-清洗-柄部处理-清洗-回火-清洗-检查-喷砂-外观检查。
机用丝锥工艺说明:
1)丝锥淬火加热温度一般低于正常淬火加热温度(1180-1225℃),M3~M8规格采用低温淬火工艺,以提高韧性。大规格丝锥采用下限加热系数,小规格采用上限加热系数。
2)>M60规格丝锥采用二段分级淬火(580℃~620℃及400℃~450℃),分级时间与淬火加热时间相同。