有色金属的热处理
出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第517页（3279字）
(一)形变铝合金的热处理
1．形变铝合金的特点
形变铝合金中除Al-Mn和Al-Mg系防锈铝合金外，一般可通过热处理强化。例如Al-Zn-Mg-Cu等防锈铝合金可通过热处理提高其强度、硬度等力学性能，适宜于制造耐腐蚀的高强度钣金零件等。然而，Al-Mn系防锈铝的含Mn量为1．0%～1．7%，具有较高的耐蚀性；Al-Mg系防锈铝的含Mg量低于7%，随Mg含量增加，其强度增加，塑性下降，这二系铝合金不能热处理强化，通常在退火、冷作硬化或半冷作硬化状态下使用。由于其强度低、塑性好，易于压力加工，具有良好的耐蚀性、焊接性，故适用于制造承受低载荷的深拉深零件、焊接件和在腐蚀介质中工作的油箱、管道等零件。
Al-Cu-Mg和Al-Cu-Mn系硬铝合金、Al-Cu-Mn-Zn系超硬铝合金、Al-Mg-Si-Cu和Al-Cu-Mg-Ni－Fe系锻造铝合金均可通过热处理强化，前二者处理后强度和硬度比防锈铝高，但塑性、耐蚀性、焊接性都很差。为提高其抗蚀性，常采用提高人工时效温度和外包高纯度铝层。锻造铝合金在保持较高强度的同时，塑性比较好，尤其是加热后塑性更好，适宜于锻造和冲压。
2．形变铝合金的热处理状态
(1)退火状态：用M表示，与钢材相似，铝合金退火也有完全退火、再结晶退火和去应力退火等。完全退火主要使半成品板材、型材软化，一般加热温度高于该合金中化合物溶解的温度，保温后缓冷到一定温度，如硬铝合金为250～300℃，然后空冷。
再结晶退火是为了消除铝合金在冷变形过程中产生的加工硬化现象，提高材料的塑性，以便再加工。一般加热温度应比被处理材料的再结晶温度高100～150℃，即在350～450℃之间，适当保温后空冷。
对于形变铝合金去应力退火是将零件加热到再结晶温度以下200～300℃，经过适当保温后空冷。
(2)固溶状态：用C表示，相当于钢的淬火状态，但固溶淬火中的组织变化与钢材有别，如图7－6a所示，合金元素含量在CD′范围内的形变铝合金，经加热到CD线以上某一温度，保温获得均匀一致的单相α固溶组织后，在水中急冷使α固溶体来不及发生脱溶反应，便可保留这种单相过饱和组织的工艺，被称为铝合金的固溶处理。
图7－6 铝合金结晶相图
a．相图的一般形式 b．铝镁合金相图
(3)固溶加自然时效状态：用CZ表示，时效相当于钢的回火，是指固溶处理后在室温放置一段时间，使过饱和的溶质原子富集，以提高铝合金的强度和硬度。自然时效一般需要几天，这种热处理用于硬铝和部分锻铝。
(4)固溶加人工时效状态：用CS表示，是指淬火后稍微加热，使过饱和的溶质原子以化合物形式析出，而提高强度和硬度，这种热处理用于超硬铝和锻铝。
(二)形变铜合金的热处理
1．形变铜合金的特点
(1)形变黄铜：形变黄铜中Zn含量小于30%～32%时为单相黄铜，如H70、H80等，塑性很好，适于进行冷、热压力加工，常在锻轧状态下使用，并且有优异的锻接、焊接和镀锡能力；而Zn含量大于32%时为双相黄铜，如H62、H59等，塑性极差，但强度仍然较高，不适于冷变形加工，可在一定温度下进行热变形加工。
黄铜具有良好的耐水和大气腐蚀的能力，可用作散热器、冷凝器、冷却管、汽油滤清器滤芯、化油器等零件，还可用于装饰件、供水排水管、通风管、油管、垫片和垫圈等。
(2)形变青铜：形变青铜、中硅青铜、铝青铜、铍青铜均可进行热处理强化，常用作高强度耐磨零件或结构件。
钛青铜QTi6－1具有较高的强度、硬度、弹性、耐磨性、耐蚀性和耐热性，以及较低的铁磁性，常用作精密仪器仪表、弹性元件，如振动片、膜片、接触弹性元件和行程开关弹片等。
2．形变铜合金的热处理状态
(1)退火状态：形变黄铜对氨、胺盐和酸类介质的抗蚀性极差，当含Zn量大于7%时，形变加工后在潮湿的大气及海水中含氨情况下，易产生腐蚀致使黄铜破裂，即称为“应力腐蚀破裂”。防止破裂的方法是进行低温退火消除内应力，退火温度为260～300℃，时间1～3h，且表面镀以锌或锡等加以保护。
(2)淬火时效状态：铝青铜中含Al量小于和等于5%～7%时，塑性很好，适于冷加工；含Al量10%左右时，经800℃加热后淬火处理，强度可达最高。
铍青铜经800℃水淬，350℃经2h人工时效强化热处理后，可达σb=1200～1400MPa，δ=2%～4%，330～400HB，不仅强度、硬度、弹性和耐磨性很高，而且抗蚀性、导热性、导电性均非常好，且无磁性、受冲击时不产生火花等，承受冷、热压力加工的能力很强，一般在压力加工后的淬火状态供应，而制造厂制成零件可不再进行淬火时效处理。
硅青铜冷、热加工性能都很好，当加入Ni和1%～1．5%Mn时，可通过淬火时效进一步提高合金的强度和耐磨性，还具有很高的导电性、抗蚀性和耐热性，广泛用于航空工业(作导向衬筒等重要零件)和长距离架空的电话线和送电线等。
(三)形变钛合金的热处理
1．钛合金的淬火(固溶处理)
钛合金中常用的Ti6A14V系合金TC4轧制棒材，若加热至955℃淬火，既有高的强度，又有满意的塑性；若加热至845℃淬火，则淬火后的强度较低，但具有较高的塑性和较低的屈强比。因此，具有最佳成型性，适宜于在淬火状态进行冷成型，并随后时效提高材料的强度。
2．钛合金的时效
淬火后钛合金的时效处理，一般是在480～600℃的温度范围内进行，时效温度若太高，脱溶物颗粒会变的粗大，致使合金时效后的强度下降；反之，则需时效时间过长，不利于提高生产率。表7－17列出了几种钛合金淬火和时效规范。
表7－17 几种钛合金的淬火和时效规范
3．钛板零件的热处理
钛板零件热处理主要有工序间热处理与最终成品零件热处理两种，前者目的是为了消除加工硬化，恢复塑性，便于进一步成型，后者是为了消除加工中产生的残余应力而进行的退火处理。钛板件常将退火、热成型、热校形结合进行，可获得质量较好的零件。表7－18和表7－19列出几种钛板的热处理规范。
表7－18 几种钛板合金的热处理规范
表7－19 几种钛板成型兼消除应力处理规范
