淬火时效

合金经高温固溶处理获得过饱和固溶体后、在室温和较高温度下等温时间

淬火时效指的是合金经高温固溶处理获得过饱和固溶体后，在室温和较高温度下等温一定时间，将从过饱和固溶体中析出弥散的新相，如钢中的碳或氮化物，使合金的强度和硬度升高，而塑性降低。淬火时效是沉淀硬化不锈钢、马氏体时效钢及许多有色合金强化的主要手段。

淬火时效规程

合理的淬火时效规程能够赋予材料最优良的使用性能。材料的使用条件和环境是多种多样的，因此对材料的使用性能就有不同的要求。一般结构材料，最主要的要求是强度特征。常温下使用的材料，淬火时效规程应能使材料获得高的强度性能。高温下使用的材料．则必须考虑其高温强度。材料在使用过程中，接触到各种各样的介质，材料在介质中的化学稳定性与其内部结构及组织有很大关系。

因此。淬火时效工艺也应满足在不同条件下使用材料具有良好的耐蚀性能。对于有特殊性能要求的材料，规程的合理性在于能否保持材料的特殊性能得到满足。此外，材料的表面质量、尺寸及形状都应予以保证。所有这些方面的问题，都是在制定淬火时效规程时应该考虑的。

淬火处理加热温度

原则上可根据相图来确定这类合金的加热温度，如《选择淬火温度示意图》所示：

淬火加热温度的下限为固溶度曲线（ab），而上限为开始熔化温度。一般进行淬火一时效处理的合金。合金元素浓度高。由《选择淬火温度示意图》可知，淬火温度的要求比较严格，容许的波动范围小。例如某些铝合金淬火温度仅容许±（2～3）℃的波动。因此，淬火加热所采用的设备一般为温度能准确控制以及炉内温度均匀的浴炉和气体循环炉，工件以单片或单件的方式悬挂于炉中，这不仅能保证均匀加热，而且能保证淬火时均匀冷却。当然，对于淬火温度范围较宽的合金，淬火加热就易于控制。

淬火时金属内部会发生一系列物理、化学变化，除最主要的相态变化外，还会产生再结晶、晶粒长大以及与周围介质的作用等，这些变化对淬火后合金的性能都会带来影响。在确定淬火温度时，应根据不同合金的特点予以考虑。例如，在不发生过烧的前提下，提高淬火温度有助于时效强化过程，但某些合金（6A02铝合金）在高温下晶粒长大倾向大，则应限制最高的加热温度。

过烧是淬火时易出现的缺陷。轻微过烧时，表面特征不明显，显微组织观察到晶界稍变粗，并有少量球状易熔组成物，晶粒亦较大。反映在性能上，冲击韧性降低，腐蚀速率大为增加。严重过烧时，除了晶界出现易熔物薄层，晶内出现球状易熔物外，粗大的晶界平直、严重氧化。三个晶粒的衔接点呈黑三角，有时出现沿晶界的裂纹。在制品表面，颜色发暗，有时也出现气泡等凸出晶粒。

淬火加热保温时间

保温的目的在于使相变过程能够充分进行（过剩相充分溶解）。使组织充分转变到淬火需要的形态。在工业成批生产条件下．保温时间应当自炉料最冷部分达到淬火温度的下限算起。保温时间的长短主要取决于成分、原始组织及加热温度。温度越高，相变速率越大，所需保温时间越短。

例如2A12合金在500℃加热，只需保温10min就足以使强化相溶解，自然时效后获得最高强度；若480℃加热．则需保温15min，自然时效后的最高强度也较500℃淬火的低。材料的预先处理和原始组织（包括强化相尺寸、分布状态等）对保温时间也有很大影响。通常，铸态合金中的第二相较粗大，溶解速率较小，它所需要的保温时间远比变形后的合金长。就同一变形合金来说，变形程度大的要比变形程度小的所需时间短。退火状态合金中，强化相尺寸较已淬火时效后的合金粗大．故退火状态合金淬火加热保温时间较重新淬火的保温时间长得多。

等温时效

等温时效分自然时效和人工时效两类。在室温进行的时效称自然时效，人工时效则表示必须将淬火合金加热至某一温度。在室温。大多数时效型合金的时效过程不能进行，或进行极为缓慢．因此只能采用人工时效。只有热处理强化的变形铝合金才能有明显的自然时效强化效应。

实验结果表明合金达到最大硬度及强度值的人工时效温度为合金熔点的50%～60%。淬火后稳定性小的材料，如变形状态，特别是淬火还进行一定变形的材料，采用下限温度；稳定性大，扩散过程缓慢的材料，如铸态零件及耐热合金，采用上限温度。对结构材料来说，选择时效规程往往以保证达到最高强化为原则。但对于有些制品不要求最高强度值．而是要求具有强度、韧性、塑性、抗应力腐蚀能力等多方面的综合性能。因此，人工时效工艺除按最高强化所选择的工艺(完全人工时效)外，还有不完全人工时效、过时效及稳定化时效。

处理目的

淬火与时效处理复合的金属热处理工艺。在工业合金热处理中，淬火又称固溶处理。铝合金固溶处理是使合金发生沉淀硬化的先行工序，以获得过饱和固溶体。铝合金在新淬火状态下比较软，容易进行矫形、校直，在随后的时效过程中逐渐硬化。铝合金淬火后在室温均显示时效硬化特性（自然时效）。人工时效（沉淀处理）使时效强化速度大为加快。时效温度一般在75～250℃。固溶和时效处理是高温合金最基本的两种热处理方式，两者配合可以得到各种组织状态和性能组合，满足零件的各种使用要求。固溶处理的目的是使强化元素溶入固溶体；成分均匀化；晶粒长大到适当尺寸。

时效处理的目的是从过饱和固溶体中沉淀析出具有一定的尺寸、数量、形态和分布的一种或多种相。以提高合金性能。时效处理有单级、多级和阶梯式，常采用两级时效（即先后在两种不同的温度下进行时效）。时效温度通常稍高于合金使用温度。除铝合金和铁基、镍基、钴基高温合金外，还有镁铝等系的铸造镁合金、（α+β）两相钛合金、低碳钢和马氏体时效钢以及大多数铜合金等，均可通过淬火一时效达到强化。

影响

金属材料在淬火时，由于快速冷却而形成过饱和固溶体，且该固溶体处于不平衡状态，溶质原子有自发析出的倾向，时效时第二相的脱溶符合固态相变的阶次规则，即在平衡脱溶相出现之前会出现一种或多种亚稳定结构。平衡脱溶相出现后弥散分布的第二相质点起强化的作用从而导致材料力学性能强化，塑性韧性下降。

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