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7075无缝铝管如何避免时效回归现象

来源:万钧金属阅读:2005日期:2021-04-05
7075无缝铝管如何避免时效回归现象

7075无缝铝管在生产过程中如何避免时效回归现象。


第一、回归现象之特征。

经自然时效强化后的铝合金,快速加热至210~250℃,短时保温(30~300s),然后迅速冷却至室温,再软化并恢复到新的淬火状态,如把它放置在室温下,仍然可以进行正常的自然时效。这就是所谓的回归现象。如果重复以上的工艺过程,就会反复出现回归现象。


这种回归现象实际上就是铝合金经快速短时间加热溶解而形成的GP区或亚稳态相,并变为初始淬火状态。从而使合金在新的淬火状态下也恢复其性能。这种回归现象有以下特征:

1.凡经过自然时效强化的铝合金均有回归现象。

2.可多次重复进行回归处理。从图3—5—12可以看出,在每次回归处理之后,其性能都不能完全恢复到原来的状态,而且总还有一些差距。

3.回归处理温度越高,回归速度越快,需要的加热时间越短。

4.经回归处理的合金,其抗腐蚀能力降低。


7075无缝铝管如何避免时效回归现象


第二、回归处理中应注意的问题。

用回归法进行塑性恢复应注意的问题是:

1.回归处理的温度一定要高于初始时效温度,差异越大,回归越快、越彻底。反之若差异较小,则很难或甚至不可能发生回归。

2.回归处理的加热时间一般较短,只要低温脱溶相能完全溶解即可。若时间太长,就会出现与此相对应的脱溶相,使硬度再上升或过时效,无法达到回归效果。

3.在回归过程中,GP区(A1—Cu合金也包括θ〞相)只在脱溶期重新溶解,而脱溶期产物常常很难溶解。因为在低温时效过程中,总有少量的脱溶期产物在晶界等处析出,所以即使在最有利的条件下,合金也不能完全恢复到新淬火状态,而且总有少量的性质变化是不可逆的。这种方法不仅造成一定的力学性能损失,而且容易使合金发生晶间腐蚀。因此控制回归处理的次数是非常必要的。

回溯现象具有重要的工业实用价值。经自然时效强化的铝合金可进行回归处理,软化后再进行加工。例如很多型材、棒材弯曲成型等采用回归处理后加工,飞机上的铆钉,回归处理后铆接,再让其自然老化,使强度提高。


第三,恢复重新时效制度。

以往认为只有自然老化的合金可以重新使用。至l974年B.M.Cina首次提出,铝合金在人工时效状态下也可以进行回归处理,然后再重复原人工时效状态。这样的热处理过程被称为重新时效处理。这一过程更适合Al-Cu-Mg-Al-Mg-Si-Al-Zn-Mg-Cu系合金的加工。


例如Al-Zn-Mg-Cu系7075无缝铝管,其单极时效峰值强度(T6)最高,但应力腐蚀抗力下降。应力腐蚀抗力的提高采用分级时效,即110℃时效,8h保温,然后l77℃保温,8h保温,结果应力腐蚀抗力提高10%~5%,强度降低10%~5%。通过回归再时效处理,使7075合金具有较高的T6状态强度,并具有优良的应力腐蚀抗力,可进行分级时效处理。


7075无缝铝管的回归再时效工艺为:在120℃下进行24h时效,在240℃下进行回归,然后按原工艺进行人工时效。如图3—5—13所示,回归处理时间对回归状态和再老化状态的性能有直接影响。由图可知,硬度随回归时间的延长而迅速下降,在约25秒达到最低点,然后出现一个不太大的峰值,然后再次下降。经过再时效处理后,合金再次硬化,硬化效果随着回归时间的延长而降低。恢复时间为30s时,时效后的硬度可恢复到原来的T6。


在7075无缝铝管中,回归再时效处理后,组织发生了复杂的变化,T6状态以脱溶为主,相变较慢;还原过程中,强化相溶解、析出和聚集同时发生。微细尺寸稳定性较差的叼过渡相会在基体中重新溶解,而尺寸稳定性较高的η′相会在基体中转变为η相。同时基体中原已有的叼相会聚集成较粗的斑点。这与铝合金回归组织在自然时效状态下的变化不同,因为后者在GP区内完全溶解,合金组织又回到淬火状态。在7075无缝铝管240℃回归处理前,主要是η′相的溶解,导致脱溶相总量下降,但随着回归时间的延长,η′相析出量增加,在回归后进行同一标准人工时效时,由于在过饱和固溶体中再次析出弥散相的作用,使强度恢复到原来水平。


某些合金经低温时效强化后,在高温(高于时效前期温度,但低于固溶线温度)短时间内受热并快速冷却,其强度和其他性能恢复到新的淬火状态。热处理的这一过程称为“时效回复处理”。图中显示了硬铝的时效回归现象,硬铝淬火后放置在室温下(自然时效),强度随着放置时间的延长而增加,2~3min在214℃加热,强度立即降低,达到新淬火状态。


在合金老化过程中,不同的脱溶产物析出,从而强化了合金。沉淀温度不同,沉淀脱溶产物也不同。在低温条件下,通常以形成原子偏聚区(即GP区)为主,其强化作用来自于GP区形成时应力场对位错运动的阻滞作用。在低温时效合金再加热至较高温度时,在低温下形成的GP区迅速在基体中溶解,由GP区引起的强化效应消失,合金的性能再次恢复到接近新淬火状态。


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