淬火熱處理爐冷卻速度越快越好,但是冷卻速度越大,淬火制品的殘余應(yīng)力和殘余變形也越大,因此冷卻速度要根據(jù)不同的合金和不同形狀、尺寸的制品來確定。一般合金的淬火對冷卻速度敏感性強(qiáng)的,選擇的冷卻速度要大。鋁合金淬火爐在淬火時(shí)的冷卻速度必須確保過飽和固溶體被固定下來不分解。防止強(qiáng)化相析出,降低淬火時(shí)效后的力學(xué)性能。如2A11,2A12合金淬火冷卻速度應(yīng)在50℃/S以上,而7A04合金對冷卻速度非常敏感,其淬火冷卻速度要求在170℃/S以上。
對于形狀、尺寸大小不同的制品應(yīng)采用不同的冷卻速度,通常主要靠調(diào)整淬火介質(zhì)的溫度來實(shí)現(xiàn)。對于形狀簡單、中小型、棒材可用室溫水淬火(水溫一般 L0~35℃),對于形復(fù)雜、壁厚差別較大的型材,可用40-50℃的水淬火。而對于特別易產(chǎn)生變形的制品,甚至可以將水溫升至75-85℃進(jìn)行淬火。試 驗(yàn)證明隨著水溫升高使其淬火制品的力學(xué)性能和抗蝕性能有所降低。鋁合金淬火爐之鋁合金比較常用的淬火介質(zhì)是水。因?yàn)樗恼扯刃?、熱容量大,蒸發(fā)熱快,冷卻能力強(qiáng),而且使用非常方便、經(jīng)濟(jì)。
但是它的缺點(diǎn)是在加熱后冷卻能力降低。淬火加熱的制品在水中冷卻可以分為三個(gè)階段:初階段為膜狀沸騰階段。當(dāng)熾熱制品與冷水剛接觸時(shí),在其表面立即形成一層不均勻的過熱蒸汽薄膜,它很 牢固,導(dǎo)熱性不好,使制品的冷卻速度降低。
次位階段為氣泡沸騰階段。當(dāng)蒸汽薄膜破壞時(shí),靠近金屬表面的液體產(chǎn)生劇烈的沸騰,發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換。第三階段為熱量對流階段,冷卻水的循環(huán),或制品左右擺動、或上下移動,增加制品表面與水產(chǎn)生對流的熱交換,以提高冷卻速度。
根據(jù)上面分析,為了很快突破首位階段,迸一步冷卻,保證淬火制品冷卻均勻,需要在淬火水槽中裝有壓縮空氣管,以便攪拌,同時(shí)制品入水槽后要作適當(dāng)?shù)臄[動。
另外為保證水溫不會升高太多,淬火槽應(yīng)有足夠的容量(一般應(yīng)為淬火制品總體積的20倍以上)。而且冷卻水應(yīng)有循環(huán)裝置。除了調(diào)節(jié)水溫來控制鋁合金淬火爐的淬火冷卻速度外,還可以在冷卻水中加入不同的溶劑來調(diào)節(jié)水的冷卻能力。通常采用聚乙醇水溶液作為冷卻介質(zhì),同時(shí)還可以調(diào)節(jié)聚乙醇水溶液濃度來控制制品淬火的冷卻速度。一般易變形的制品,經(jīng)常用這種聚乙醇水溶液來淬火。
鋁合金型材的風(fēng)冷和水冷淬火有什么不同?
鋁合金的淬火為高溫突然降到低溫為淬火, 例如鋼刀刀刃要在水中淬火,才硬和鋒利, 而鋁材的淬火也有水冷淬火,也有風(fēng)冷淬火。
建筑用6063鋁型材即用風(fēng)冷淬火,把淬火后的鋁型材放在時(shí)效爐內(nèi)時(shí)效一定時(shí)間,鋁型材內(nèi)部結(jié)晶重新排列,機(jī)械強(qiáng)度明顯提高。在金屬所有合金中,唯獨(dú)只有鋁合金有時(shí)效狀態(tài)。
鋁合金擠壓型材成形溫度為460~500度,一般要求淬火后的溫度為200。通過高溫?cái)D壓成型,固溶熱處理后(淬火)進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)為風(fēng)冷(T5);通過高溫?cái)D壓成型過程冷卻,然后進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)為水冷(T6)。
俗話說的:T5是擠出后風(fēng)冷的。T6是擠出后水冷的,經(jīng)水淬火后硬度就提高了。就這么簡單。但是鋁材需要拉彎的話,盡量不要T6的狀態(tài)。
有的人認(rèn)為T5與T6的區(qū)別僅是冷卻速度的區(qū)別,不是風(fēng)冷水冷的區(qū)別。風(fēng)冷的冷卻速度夠大,也能達(dá)到T6效果,反之,水冷但冷卻速度不夠大也只能是T5的效果。其實(shí)T6狀態(tài)既可以進(jìn)行在線淬火(水冷或強(qiáng)風(fēng)冷),也可以進(jìn)行離線淬火(用淬火爐淬火),但要根據(jù)客戶的要求和產(chǎn)品品種規(guī)格來定。
在實(shí)際生產(chǎn)中,不管采用哪種生產(chǎn)工藝關(guān)鍵是要達(dá)到該鋁型材產(chǎn)品的力學(xué)性強(qiáng)度要求。硬度跟風(fēng)冷速度和水冷速度沒有多大關(guān)系的。冷卻效果越好時(shí)效后硬度就會越好,為什么會有T5與T6之分,因?yàn)門5風(fēng)冷產(chǎn)品尺寸不會變形,幾乎所有門窗之類的型材都會選擇T5,而T6材是水冷厚度比較薄的型材遇水就會變形,特別是有開口的東西很容易遇水就變形。
當(dāng)然還可以用飄水的形式來過水,就是那種噴霧式的過水方式。產(chǎn)品過水后的效果當(dāng)然會比風(fēng)冷效果要好的多。6063-T5在10-13之間6063-T6可達(dá)到13以上。