鋁合金熱處理和鋁合金淬火爐的技術關鍵

前言

隨著我國經濟與科技的不斷發展，我國的有色金屬行業也實現了快速發展，并且我國有色金屬的應用技術也出現了跨越式的發展，尤其是鋁合金這種合成金屬，以其獨特的屬性在航空、騎車以及輕工業、建筑、食品等多行業多部門被廣泛使用。這種強大的市場需求量也對鋁加工廠造成了一定的生產壓力。同時也造成了對鋁合金加工過程中熱處理設備的需求量不斷增加的情況出現，并且隨著各行業對鋁合金產品的質量要求越發嚴格，這就對鋁合金熱處理爐也提出了較高的要求。作者結合設計制造鋁合金的過程，對鋁合金生產加工過程中的淬火工藝特點以及熱處理爐的相關問題進行了簡要的分析探討。

1、鋁合金的熱處理

今天，鋁合金的熱處理已經逐漸發展成鋁合金生產加工領域的一個至關重要的組成部分。對鋁合金進行熱處理主要的作用就以下幾個：（1）提高鋁合金的強度;（2）增加鋁合金的硬度;（3）去除在鋁合金加壓生產過程中所產生的內應力;（4）確保生產出的鋁合金可以有均勻的成分以及良好的性能。對鋁合金進行熱處理由很多方法，通常情況下來講，對鋁合金進行熱處理的方法主要有以下幾種：（1）淬火;（2）時效;（3）退火。而退火則是屬于對鋁合金進行軟化處理的一個過程，主要目的是使鋁合金具有穩定、均勻的構造以及良好的加工塑性。而淬火則屬于是鋁合金加工過程中對鋁合金進行固溶處理。一般來講，任何熱加工過程中都包含有以下三個主要的階段：第一個階段是對熱加工物進行加熱;第二個階段是對熱加工物進行保溫處理;而第三個階段則是對熱加工物進行冷卻處理。在對鋁合金進行加熱的時候，因為鋁合金特殊的屬性使其具有良好的導熱性以及塑性，所以在對鋁合金進行加熱升溫的過程中即便是使用最快的速度進行升溫，鋁合金也不會出現開裂的情況。對于鋁合金熱處理過程中的加熱溫度來講，根據不同的熱處理形式，溫度的差距也會很遠。在所有的熱處理形式中，淬火的溫度是最高的，而溫度最低的處理形式則是自然時效。當鋁合金在加熱的溫度下進行保溫的時候，鋁合金表面的溫度與鋁合金中心的溫度基本保持一致，并且鋁合金的組織還會出現軟化等現象。而鋁合金的保溫時間也與很多因素都有關系，例如，鋁合金保溫的時間與工件的薄厚程度、放置的緊密程度以及加熱的方式有關系，并且在對鋁合金進行熱處理前，鋁合金自身的變形程度也將直接影響到保溫時間。而冷卻則是指在鋁合金熱處理過程中保溫之后的一個環節。并且不同鋁合金熱處理方式中的冷卻速度之間也存在著差異，淬火對冷卻速度的要求最高，而退火對冷卻的要求則是最慢的。通常情況下來講，在生產的過程中所使用的冷卻媒介主要有水、空氣以及油等。

2、對鋁合金淬火爐相關技術的探討

2.1 鋁合金淬火過程中淬火爐溫度是否均勻

通常情況下來講，對鋁合金進行淬火都是將需要淬火的工件放到溫度分布比較均勻的加熱爐內進行的，將鋁合金工件加熱到規定的淬火溫度以后，同時在這一溫度下保溫一定的時間，就會使鋁合金的構造發生改變，一部分可以融入α固溶體中的合金元素，溶解速率將會隨著溫度的不斷增加而提高。隨后將鋁合金工件快速的放入到冷卻液中進行冷卻，將在溫度較高時的合金構造以過飽和固溶體的形式在常溫下進行固定，這一過程中稱之為淬火。一般來講，對鋁合金進行固溶熱處理的主要目的就是有效的提高鋁合金的強度，這時一種熱處理工藝，這種過程中主要包括有淬火以及時效。在進行鋁合金淬火時需要注意，鋁合金的淬火溫度有一個上限以及下限，如果鋁合金的加工溫度過高，鋁合金中所含有的共晶體就會在鋁合金加熱的過程中出現熔化的情況（這時由于加熱導致的過燒引起的），伴隨著還會出現晶體的粗化現象出現;但是如果在加熱的過程中加熱的溫度過低，就會造成一部分強化相不能溶解的現象出現，這種情況會對鋁合金的強度造成一定的影響。所以在對鋁合金進行加熱的過程中需要注意，在不出現過燒情況的前提下，要在最大程度下提升淬火的問題，這樣可以使強化相被處分的固溶，這樣可以在后續的生產過程的時效過程中，取得最佳的強化效果，從而滿足對鋁合金生產的強度要求。在進行鋁合金生產的過程中，在淬火這一環節是堅決不可以出現過燒情況的，一旦在鋁合金淬火的過程中發生過燒的情況，哪怕是非常輕微的，那么這一爐的工件也必須都作廢重新進行生產。因此，在生產鋁合金的過程中淬火是非常重要的一個過程。通常情況下，過燒的溫度均是由試驗來進行確定的，過燒的溫度均為淬火溫度的上限，然而一般情況下來講，在鋁合金生產加工的淬火溫度都要比過燒的溫度低一些。在對鋁合金進行固溶處理的時候，通常都會將工件加熱的溫度控制在500到560攝氏度之間，隨后便用最快的速度對工件進行冷卻。鋁合金由于其自身的屬性對過燒的情況非常的敏感，同時淬火的溫度上限以及溫度下限之間的范圍比較小，這就對淬火爐內的溫度分布要求很高，要求淬火爐內的溫度分布均勻，這也是鋁合金淬火過程中的一個重要技術指標。

2.2 淬火轉移的時間

在生產鋁合金工件的過程中還有一個技術問題，那就是對淬火的工件要進行快速的轉移，要求整個過程中需要在極端的時間內完成，以避免淬火前其局部乃至整體溫度下降。工件從出爐到進入淬火槽的間隔稱為淬火轉移時間，在工件轉移過程中，工件溫度下降導致固溶體發生部分分解，析出粗大疏松相，產生組織偏析，從而降低時效強化效果。

參考文獻：

[1] 易光.鋁合金熱處理設備的發展與關鍵技術.工業加熱，1999，1.

[2] 陳志遠.鋁合金熱處理技術.上海工程技術大學，1998，5.

作者簡介：姜明（1980.10-）男，吉林省樺甸人，助理工程師，研究方向：熱處理技術

（作者單位：沈陽凱迪絕緣技術有限公司）