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熱處理鋁合金2011-t3狀態(tài),硬度標(biāo)準(zhǔn)2011-t3鋁棒

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上海<曦杰>金屬經(jīng)營鋁板、鋁箔、鋁帶、鋁卷、鋁棒、鋁線、鋁管、鋁排、鋁條、鋁型材、(方管、角鋁、槽鋁、方棒、六角棒)、熱軋鋁、冷軋鋁、鑄造鋁、氧化鋁、鏡面鋁、花紋鋁板|鋁合金、鋁制品、鋁型材、鋁標(biāo)牌、鋁圓片|有色金屬鋁合金|冶金鋼鐵:

2系列Al-Cu、Al-Cu-Mn鋁銅合金:20112014、2017、2024、2034、2117、212422182219、231925192618、2A012A02、2A04、2A062B06、2A10、2A11、2B112A122B12、2D12、2E12、2A132A14、2A16、2B16、2A172A50、2B502A70、2A80、2A90LY10、LY11、LY12、LY16、LY17LD5、LD6、LD7、LD8、LD9等;

[曦杰(上海)鋁合金]合金狀態(tài):H14、H12H16、H18H25、H22、H24、H36、H32、H34H38、H111、H113H116、H321、H112、OFT、AAAAL、T4511、T8、T651T6T5T4T3、T1T2、TO、T6511、T9T73、T7511、T7651、T76、T351T451、T361、T72、T81、T861、T851T861、T3510T3511、T8510、T8511等;

2×××系鋁合金是以銅為主要合金元素的鋁合金,它包括了Al-Cu-Mg合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金和Al-Cu-Mn合金等,這些合金均屬熱處理可強化鋁合金。合金的特點是強度高,通常稱為硬鋁合金,其耐熱性能和加工性能良好,但耐蝕性不如大多數(shù)其他鋁合金好,在一定條件下會產(chǎn)生晶間腐蝕,因此,板材往往需要包覆一層純鋁,或一層對芯板有電化學(xué)保護的6×××系鋁合金,以大大提高其耐腐蝕性能。其中Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金具有極為復(fù)雜的化學(xué)組成和相組成,它在高溫下有高的強度,并具有良好的工藝性能,主要用于鍛壓在150~250℃以下工作的耐熱零件;Al-Cu-Mn合金的室溫強度雖然低于Al-Cu-Mg合金2A12和2A14,但在225~250℃或更高溫度下強度卻比二者高,并且合金的工藝性能良好,易于焊接,主要應(yīng)用于耐熱可焊接的結(jié)構(gòu)件及鍛件。該系合金廣泛應(yīng)用與航空和航天領(lǐng)域。

合金元素和雜志元素在2×××系鋁合金中的作用:

1Al-Cu-Mg合金。Al-Cu-Mg系合金的主要合金牌號有2A012A02、2A062A102A112A12等,主要添加元素有Cu、MgMn,他們對合金的作用如下:

Cu、Mg含量對合金力學(xué)性能的影響:

當(dāng)鎂含量為1%2%時,銅含量從1.0%增加到4%時,淬火狀態(tài)的合金抗拉強度從200MPa提高到300MPa;淬火自然時效狀態(tài)下合金抗拉強度從300MPa增加到48MPa。銅含量在1%4%范圍內(nèi),鎂從0.5%增加到2.0%時,合金的抗拉強度增加;繼續(xù)增加鎂含量時,合金抗拉強度降低。

4.0%Cu2.0%Mg的合金抗拉強度值為最大,含3%4%Cu0.5%1.3%Mg的合金,其淬火自然時效效果最大。試驗指出,含4%6%Cu1%2%MgAl-Cu-Mg三元合金,在淬火自然時效狀態(tài)下,合金抗拉強度可達490510MPa。

Cu、Mg含量對合金耐熱性能的影響:

由含有0.6%MnAl-Cu-Mg合金在200℃和160MPa應(yīng)力下的持久強度試驗值可知,含Cu3.5%6%Mg1.2%2.0%的合金,持久強度最大。這時合金位于Al-SAl2CuMg)偽二元截面上或這一區(qū)域附近。遠離偽二元截面的合金,即當(dāng)鎂含量小于1.2%和大于2.0%時,其持久強度降低。若鎂含量提高到3.0%或更多時,合金持久強度將迅速降低。

250℃和100MPa應(yīng)力下試驗,也得到了相似的規(guī)律。文獻指出,在300℃下持久強度最大的合金,位于鎂含量較高的Al-S二元界面以右的α+S相區(qū)中。

Cu、Mg含量對合金耐蝕性的影響:

銅含量為3%~5%的Al-Cu二元合金,在淬火自然時效狀態(tài)下耐蝕性能很低。加入0.5%Mg,降低α固溶體的電位,可部分改善合金的耐蝕性。鎂含量大于1.0%時,合金的局部腐蝕增加,腐蝕后伸長率急劇降低。

銅含量大于4.0%時,鎂含量大于1.0%的合金,鎂降低了銅在鋁中的溶解度,合金在淬火狀態(tài)下,有不溶解的CuAl2和S相,這些相的存在加速了腐蝕。銅含量為3%~5%和鎂含量為1%~4%的合金,它們位于同一相區(qū),在淬火自然時效狀態(tài)腐蝕性相差不多。α-S相區(qū)的合金比α-CuAl2-S區(qū)域的耐蝕性能差。晶間腐蝕是Al-Cu-Mg系合金的主要腐蝕傾向。

Mn:Al-Cu-Mg合金中加錳,主要是為了消除鐵的有害影響和提高耐蝕性。錳能稍許提高合金的室溫強度,但是塑性有所降低。錳還能延遲和減弱Al-Cu-Mg合金的人工時效過程,提高合金的耐熱強度。錳也是使Al-Cu-Mg合金具有擠壓效應(yīng)的主要因素之一。錳的添加量一般低于1.0%,含量過高,能形成粗大的(FeMn)Al6脆性化合物,降低合金的塑性。

Al-Cu-Mg合金中添加的少量微量元素有Ti、Zr雜質(zhì)主要是Fe、Si、Zn等,其影響如下:

Ti:合金中加鈦能細(xì)化鑄態(tài)晶粒,減少鑄造是形成裂紋的傾向性。

Zr:少量的鋯和鈦有相似的作用,細(xì)化鑄態(tài)晶粒,減少鑄造和焊接裂紋的傾向性,提高鑄錠和焊接接頭的塑性。加鋯不影響含錳合金冷變形制品的強度,對無錳合金強度稍有提高。

Si:鎂含量低于1.0%的Al-Cu-Mg合金,硅含量超過0.5%,能提高人工時效的速度和強度,而不影響自然時效能力。因為硅和鎂形成了Mg2Si相,有利于人工時效效果。但鎂含量提高到1.5%時,經(jīng)淬火自然時效或人工時效處理后,合金的強度和耐熱性能隨硅含量的增加而下降。因而,硅含量應(yīng)盡可能地降低。除此以外,硅含量增加將使2A12、2A06等合金鑄造形成裂紋傾向性增加,鉚接時塑性降低。因此,合金中的硅含量一般限制在0.5%一下。要求塑性高的合金,硅含量應(yīng)更低些。

Fe:Fe和Al形成FeAl3化合物;Fe并溶入Cu、Mn、Si等元素形成的化合物中,這些不溶入固溶體的粗大化合物,降低了合金的塑性,變形時合金容易開裂。并使強化效果明顯降低。而少量的Fe(小于0.25%)對合金力學(xué)性能影響和小,改善了鑄造、焊接裂紋的形成傾向,但使自然時效速度降低。為獲得更高塑性的材料,合金中的Fe、Si含量應(yīng)盡量低些。

Zn:少量的Zn(0.1%~0.5%)對Al-Cu-Mg合金的室溫力學(xué)性能影響很小,但使合金耐熱性降低。合金中Zn含量應(yīng)限制在0.3%一下。

2Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金。Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金的主要合金牌號有2A70、2A802A90等,各合金元素的作用如下。

Cu和MgCu、Mg含量對上述合金室溫強度和耐熱性能的影響與Al-Cu-Mg合金的相似。由于該系合金中Cu、Mg含量比Al-Cu-Mg合金低,使合金位于α+SAl2CuMg)兩相區(qū)中,因而合金具有較高的室溫強度和良好的耐熱性;另外,Cu含量較低時,地濃度的固溶體分解傾向小,這對合金耐熱性是有利的。

Ni:Ni與合金中的Cu可以形成不溶解的三元化合物,Ni含量低時形成(AlCuNi),含Ni高時形成Al3CuNi2因此Ni的存在,能降低固溶體中Cu的濃度,對淬火狀態(tài)晶格常數(shù)的測定結(jié)果也證明了合金固溶體中Cu溶質(zhì)原子的貧化。當(dāng)Fe含量很低時,Ni含量增加能降低合金的硬度,減少合金的強化效果。

Fe:FeNi一樣,也能降低固溶體中Cu的濃度。當(dāng)鎳含量很低時,合金的硬度隨Fe含量的增加,開始時是明顯降低,但當(dāng)Fe含量增加到某一數(shù)值后,又開始提高。

Ni和Fe:在AlCu2.2Mg1.65合金中同時添加FeNi時,淬火自然時效、淬火人工時效、淬火和退貨狀態(tài)下的硬度變化特點相似,均在NiFe含量相近的部位出現(xiàn)一個最大值,相應(yīng)的在此處其淬火狀態(tài)下的晶格常數(shù)出現(xiàn)一極小值。

當(dāng)合金中Fe含量大于Ni含量時,會出現(xiàn)Al7Cu2Fe相。相反,當(dāng)合金中Ni含量大于Fe含量時,則會出現(xiàn)AlCuNi相,上述含Cu三元相的出現(xiàn),降低了固溶體中Cu的濃度,只有當(dāng)Fe、Ni含量相等時,則全部生成Al9FeNi相。在這種情況下,由于沒有過剩的FeNi去形成不相溶解的含Cu相,則合金中的Cu除形成SAl2CuMg)相外,同時也增加了Cu在固溶體中的濃度,這有助于提高合金強度及其耐熱性。

Fe、Ni含量可以影響合金耐熱性。Al9FeNi相是硬脆的化合物,在Al中溶解度極小,經(jīng)鍛造和熱處理后,當(dāng)它們彌散分布于組織中時,能夠顯著的提高合金的耐熱性。例如在AlCu2.2Mg1.65合金中含1.0%Ni,加入0.7%0.9%Fe的合金持久強度值最大。

Si:在2A80合金中加入0.5%1.2%Si提高了合金的室溫強度,但是合金的耐熱性降低。

Ti:2A70合金中加入0.02%0.1%Ti,細(xì)化鑄態(tài)晶粒,提高鍛造工藝性能,對耐熱性有利,但對室溫性能影響不大。

3Al-Cu-Mn合金。Al-Cu-Mn系合金主要合金牌號有2A16、2A17等,其主要合金元素的最用如下。

Cu:在室溫和高溫下,隨著Cu含量提高,合金強度增加。Cu含量達到5.0%時,合金強度接近最大值。另外,Cu能改善合金的焊接性能。

Mn:Mn是提高耐熱合金的主要元素,它提高固溶體中原子的激活能,降低溶質(zhì)原子的擴散系數(shù)和固溶體的分解速度。當(dāng)固溶體分解時,析出T相(Al20Cu2Mn3)的形成和長大過程也非常緩慢,所以合金在一定高溫下長時間受熱時性能也很穩(wěn)定。添加適當(dāng)?shù)?span>Mn(0.6%0.8%),能提高合金淬火和自然時效狀態(tài)下的室溫強度和持久強度。但Mn含量過高,T相增多,使界面增加,加速了擴散作用,降低了合金的耐熱性。另外,Mn也能降低合金焊接時的裂紋傾向。

Al-Cu-Mn合金中添加的微量元素有Mg、TiZr,而主要雜質(zhì)元素有Fe、SiZn等,其影響如下。

Mg:在2A16合金中Cu、Mn含量不變的情況下,添加0.25%0.45%而成為2A17合金。Mg可以提高合金的室溫強度,并改善150250℃一下的耐熱強度。然而,溫度再升高時,合金的強度明顯降低。但假如Mg能使合金的焊接性能變壞,故在用于耐熱可焊接的2A16合金中,雜質(zhì)Mg的含量應(yīng)不大于0.05%。

Ti:Ti能細(xì)化鑄態(tài)晶粒,提高合金的再結(jié)晶溫度,降低過飽和固溶體的分解傾向,使合金高溫下的組織穩(wěn)定。但Ti含量大于0.3%時,形成粗大針狀晶體TiAl3化合物,使合金的耐熱性有所降低。合金的Ti含量規(guī)定為0.1%0.2%

Zr:在2219合金中加入0.1%0.25%Zr時,能細(xì)化晶粒,并提高了合金的耐熱性,并改善了合金的焊接性和焊縫的塑性。但Zr含量高時,能形成較多的脆性化合物ZrAl3。

Fe:合金中的Fe含量超過0.45%時,形成不溶解相Al7Cu2Fe,能降低合金淬火時效狀態(tài)的力學(xué)性能和300℃時的持久強度。所以Fe含量應(yīng)限制在0.3%以下。

Si:少量Si0.4%)對室溫力學(xué)性能影響不明顯,但降低300℃時的持久強度。Si含量超過0.4%時,還降低室溫力學(xué)性能。股Si含量限制在0.3%以下。

Zn:少量Zn0.3%)對合金室溫性能沒有影響,但能加快CuAl中的擴散程度,降低合金300℃時的持久強度,故限制在0.1%以下。

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