铝合金挤压制品淬火时效(quenching and ageing of aluminium extruded products)

对铝合金挤压制品进行的旨在提高强度和硬度的热处理，包括固溶处理、淬火和时效处理。淬火时效是将铝合金挤压制品加热到固溶处理温度后快速冷却至室温或适当温度，获得介稳定的单一过饱和固溶体，随后在时效炉中加热至一定温度或在室温下保持一段时间使过饱和固溶体发生分解并析出过剩溶质原子的过程。此过程使合金的强度和硬度升高，但塑性和抗蚀性下降。

固溶处理 在不发生过烧和过热的条件下应尽可能提高固溶处理的温度，以便为淬火时效准备最佳组织条件。固溶温度的上限是合金局部熔化的开始温度。实际固溶温度应低于上限温度，否则可能出现过烧和晶粒粗大现象，影响制品表面质量和性能。某些含少量共晶的合金(如硬铝合金)，溶质最大溶解度的温度是共晶温度，固溶处理最高温度应低于共晶温度。对某些不存在共晶的合金(如超硬铝合金)，在固溶处理的加热过程中应考虑未经均匀化导致的S相(Al₂CuMg)非平衡熔化。某些有明显晶粒长大倾向的合金在高温下强化相溶解的同时，会发生再结晶和晶粒长大过程。共晶熔化和非平衡熔化都是过热缺陷。轻微过烧时，晶粒较大，晶界稍变粗且存在少量球状低熔点相，材料性能下降。严重过烧时，晶粒粗大，晶内出现球状低熔点相，晶界氧化严重且平直，存在薄层易熔物或裂纹，三晶交界处呈黑三角状，制品出现气泡，表面变暗。因此，应严格控制固溶处理的上限温度。

在固溶温度下应保温一段时间，其目的是使强化相固溶的相变得以充分进行。保温时间的长短主要取决于合金成分、原始组织和固溶处理温度。合金元素含量多、铸锭内强化相聚集粗大、变形程度小以及经退火具有粗大强化相的组织，充分固溶所需的保温时间长。固溶处理温度高时，相变速率大，保温时间则较短。此外，保温时问还同棒材直径、型材壁厚、加热方式及装炉量有关。

淬火 将固溶处理完毕的制品向淬火介质转移并在介质中快速冷却。转移的时间短，可防止自然空冷时析出导致性能下降的粗大第二相。一般允许转移时间为15～40s。在淬火介质中快速冷却的速度，用每秒钟降低的温度差度量。淬火速度高有利于得到高强度和高韧性的最佳组合，有利于提高抗蚀性和抗应力腐蚀的能力，但易产生翘曲、扭曲及淬火残余应力。

低合金化的Al-Mg-Si系属淬火速度不敏感合金，以风为淬火介质。挤出模孔的高温材料立即进入风机和风箱冷却区，冷却速度不低于0.63℃／s。如以水淬代替风淬，可明显提高材料性能。Al-Cu-Mg系和Al-Zn-Mg-Cu系合金属淬火速度敏感合金，采用水淬。从固溶炉迅速放入水槽后的冷却速度分别是50℃／s和170℃／s。

Al-Cu-Mg系合金时效制度对合金强度的影响

时效   合金的强化效果同时效温度和时间的关系如图所示。提高时效温度可以加快时效过程，但使强化效果降低，并使软化开始时间提前。较低的时效温度可以获得较大的时效效果，但所需时效时间较长。时效温度要同时效时间相配合，才能得到满意的强化效果。时效时间过长，将使合金时效过度，降低强化效果，甚至产生软化。这种影响在时效温度较高时更明显。时效时间过短，将使合金时效不足，也会降低强化效果。

典型铝合金挤压制品的淬火时效工艺制度见表。