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铝热处理是通过消除应变硬化和恢复铝的延展性来增强铝的性能的过程。进行这种消除应力退火是为了软化金属并提高金属的加工性。退火是应变硬化的逆过程，其中进行铝塑性变形以消除延展性并增加强度。在退火过程中，将铝达到退火温度并在该温度下保持一定时间，然后缓慢冷却。
这个过程会导致金属中产生应力。退火可恢复冷加工后铝的延展性。延展性是航空航天和汽车等应用部件制造中的一个重要特性。去应力退火确保部件能够承受发动机和飞机结构的要求。铝热处理之间的相互作用对于保持特定应用所需的性能至关重要。
铝退火基础知识
铝退火不会影响材料的完整性。铝的等温退火是通过将铝的退火温度置于其再结晶温度以上，然后缓慢冷却来完成的。热机械退火通过使铝变得柔软且具有延展性来溶解铝中存在的沉淀物。铝热处理还包括淬火和时效，从而提高铝的强度和韧性。金属的可加工性也可以通过热处理来调整。铝的完全退火涉及微观变化，如再结晶、回复和晶粒粗化。退火用于航空航天和汽车等不同行业，以根据应用定制零件的性能。
定义
在热处理过程中，退火因消除金属应力而闻名，从而提高延展性和金属可加工性。等温退火逆转了加工硬化的影响，并由于加工硬化而增加了延展性和强度[6]。
退火对铝有什么作用？
去应力退火不仅可以降低铝的应力，还可以提高其延展性。也使其在使用寿命内对恶劣环境的抵抗力更强，不易疲劳、开裂。这种热处理技术提供了铝的可加工性，这对于航空航天和汽车等行业非常重要。
YouTube 视频显示铝的退火和软化。
优点
铝退火可恢复延展性、可加工性并提高延展性。这些特性有助于加工时不产生裂纹，并防止零件变形。简而言之，它不仅提高了其加工能力，而且还通过提供铝的伸长率和韧性来延长其使用寿命。
用于退火的铝类型
1. 1xxx系列：纯铝
纯铝具有优良的耐腐蚀性和导电导热性。它用于食品包装和电气元件等应用。
2. 3xxx系列：锰合金
铝锰合金具有良好的成形性、耐腐蚀性和中等强度。它用于汽车零件和炊具等应用。
3. 5xxx系列：镁合金
铝镁合金具有良好的耐腐蚀性和高强度。它用于海洋应用和飞机部件等应用。
4. 6xxx系列：镁硅合金
铝镁硅合金具有良好的成形性、耐蚀性和焊接性。它用于结构部件的制造和建筑应用。
5. 7xxx系列：锌合金
铝锌合金具有高强度和优良的抗应力腐蚀性能。它用于制造航空航天部件和高强度结构。
6. 8xxx系列：其他合金元素
它具有具有特定性能的特种合金。应用因合金的性能和成分而异。
退火铝罐与管材的比较分析
方面
铝罐
铝管
形状及厚度
它具有薄壁圆柱形
具有不同厚度的中空圆柱形
厚度一般较低。
管材的结构需求决定了管壁的厚度。
退火注意事项
由于壁薄，优选快速加热和冷却。
厚度变化是通过热处理定制的。
为了避免变形，控制冷却速率
为了防止内应力，进行均匀加热。
过程挑战
为了防止翘曲，进行均匀加热和冷却
退火过程中壁厚的变化。
退火期间尽量减少氧化。
较长长度的管道变形被最小化。
应用
饮料包装和食品容器
结构部件、汽车零部件和暖通空调系统。
热处理合金和非热处理合金之间的区别
方面
热处理合金
非热处理合金
强度
硬度和强度增加。
强度相对较低
延展性
可能会注意到延展性降低
通常延展性较高
可加工性
由于硬化，加工更具挑战性。
更容易加工且更柔软
稳定性
尺寸稳定性提高
尺寸变化较大
内应力
消除内应力
存在内应力
应用
承重部件和结构部件
需要高延展性的成型工艺。
热处理合金和非热处理合金之间的差异。
铝合金熔点影响退火铝温度，这是热处理技术中非常关键的参数。完全退火应在铝的熔化温度以下进行，以防止结构损坏。不同的铝合金有不同的熔化温度，因此有不同的退火铝温度。
铝合金系列
熔点范围
退火温度范围
1xxx（纯铝）
660.32°C（1220.58°F）
200-300°C（392-572°F）
3xxx（锰合金）
600-640°C（1112-1184°F）
300-400°C（572-752°F）
5xxx（镁合金）
640-660°C（1184-1220°F）
300-450°C（572-842°F）
6xxx（镁硅合金）
580-650°C（1076-1202°F）
350-500°C（662-932°F）
7xxx（锌合金）
475-635°C（887-1175°F）
300-500°C（572-932°F）
不同铝合金退火的熔点注意事项
合金系列
熔点范围
热处理退火温度范围
非热处理退火温度范围
1xxx
660.32°C（1220.58°F）
200-300°C（392-572°F）
无
3xxx
600-640°C（1112-1184°F）
300-400°C（572-752°F）
室温（加工硬化）
5xxx
640-660°C（1184-1220°F）
300-450°C（572-842°F）
室温（加工硬化）
6xxx
580-650°C（1076-1202°F）
350-500°C（662-932°F）
室温（加工硬化）
7xxx
475-635°C（887-1175°F）
300-500°C（572-932°F）
室温（加工硬化）
该表显示了熔点对不同热处理和非热处理铝合金的退火铝温度的影响。
固溶热处理与非热处理铝合金
方面
固溶热处理铝合金
非热处理铝合金
治疗目的
溶解并重新分布合金元素，导致硬度和强度增加。
具有更好的延展性，有利于成型和成型工艺。
微观结构
由于冷却作用中形成沉淀，微观结构更加细化。
由于没有沉淀形成，因此颗粒较粗。
强度
强度更高。
与热处理零件相比具有较低的强度。
延展性
延展性会降低。
更高的延展性
可加工性
更难切削加工
由于柔软，更容易加工。
稳定性
提高尺寸稳定性
随着时间的推移尺寸变化更大
应用
更高的强度和承载应用。
高延展性和成型性至关重要的航空航天应用。
表显示固溶热处理与非热处理铝合金之间的比较
不同铝牌号的适用性
选择合适的铝牌号取决于预期应用的具体要求，并考虑强度、耐腐蚀性、成型性和不同行业的预期用途等因素。
铝级
适用性和常见应用
1xxx系列（纯铝）
优良的耐腐蚀性能；适用于一般应用，包括电气元件和食品包装。
3xxx系列（锰合金）
良好的成型性和耐腐蚀性；用于汽车零件和炊具。
5xxx系列（镁合金）
高强度、耐腐蚀；船舶应用和飞机部件的首选。
6xxx系列（镁硅合金）
良好的成型性和焊接性；常用于结构部件和建筑应用。
7xxx系列（锌合金）
高强度、耐应力腐蚀；非常适合航空航天部件和高强度结构。
8xxx系列（其他合金元素）
具有特定性能的特种合金；基于独特合金成分的各种应用。
如何对铝进行退火
对于铝的完全退火，请遵循以下步骤：
● 清洁表面，去除铝的氧化层
● 使用丙烷火炬或熔炉对铝进行退火，退火温度高于 300 ℃但低于其熔化温度
● 关闭热源，让样品在炉内均匀冷却或将样品置于绝热环境中
YouTube 视频展示了铝的连续退火和加工线。 https://www.youtube.com/watch?v=CtVIs_IJimU&pp=ygUSYWx1bWludW0gYW5uZWFsaW5n
退火工艺
请按照以下步骤进行退火。
1. 准备铝材
2. 将铝加热到 570°F 和 770°F。
3. 保持温度
4. 冷却铝
5. 验证退火
手工退火分步指南
以下是手工退火需要遵循的步骤；
● 铝材退火前，用肥皂去除表面的油脂和碎屑
● 然后用肥皂苹果对铝进行退火，在铝表面涂一层薄薄的肥皂，这将在整个退火过程中指示可靠的温度
● 退火铝用丙烷火炬均匀地继续退火，直到皂变黑并转化为炭，这表明金属已达到所需的退火效果
● 然后让铝冷却至室温
热处理炉的使用
热处理炉对于对金属进行热处理技术至关重要，因为它们提供了受控的热环境。这些烤箱具有精确的时间和温度设置，可以根据我们的要求进行调整。
温度控制和持续时间细节
铝合金系列
温度范围（°C）
时间长度
冷却速度
需要考虑的事项
1xxx（纯铝）
200-300
30 分钟 - 2 小时
逐步
对于薄样品，持续时间短。
3xxx（锰合金）
300-400
1-4小时
控制
退火时间取决于样品厚度。
5xxx（镁合金）
300-450
1-3小时
控制
具体温度取决于合金成分。
6xxx（镁硅合金）
350-500
1-5小时
控制
对于厚样品有更多时间。
7xxx（锌合金）
300-500
2-6小时
控制
对于应力预防来说，冷却速率至关重要。
实际应用
退火铝的行业特定应用：
7xxx 系列退火铝由于其高强度和可成型性而用于航空航天领域。由于延展性和强度，退火铝管被用于汽车行业的结构部件。退火1xxx系列铝由于高导电性和良好的耐腐蚀性而用于电气元件。
不同类型的零件由铝合金制成。
退火铝应用案例研究或示例
退火铝 6xxx 系列用于建筑行业。暖通空调系统就是一个例子，其中安装了退火铝管。这种退火工艺可提高成型性，因此安装简单易行。
其他类型的热处理
均质
这种热处理技术消除了合金的结构和化学不一致性。铸造部件通常采用这种热处理，其中材料被加热到一定温度，然后保持在该温度，然后逐渐冷却。该过程有助于合金元素的重新分布，最大限度地减少偏析并整体提高合金性能。
固溶热处理：
在固溶热处理技术中，将样品加热至高温，然后保持在该温度以形成均匀的固溶体。然后将样品淬火。这种处理是在铝上进行的，通过沉淀硬化提高硬度和强度，从而增强机械性能。
图为铝合金板材热冲压显微组织演变及工艺
老化
这种热处理技术是在沉淀硬化后应用的。在老化过程中，将样品置于高温下，然后在较低温度下老化以形成细小的沉淀。此过程在硬化后完成，以增加金属的延展性。 2xxx、6xxx和7xxx系列铝合金通常采用时效处理。
Al-Cu相图中显示时效硬化3步的图也显示了微观结构的变化。
专用设备（熔炉）
炉型
最高温度
加热速率
冷却速度
电阻炉
1200℃，
10°C /分钟
5°C /分钟
感应炉
1500℃，
请按需咨询
请按需咨询
真空炉
2000℃，
20°C /分钟
10°C /分钟
退火炉
600℃，
5°C /分钟
2°C /分钟
钢化炉
800℃，
15°C /分钟
8°C /分钟
连续带式炉
1000℃，
请按需咨询
请按需咨询
退火后如何硬化铝
铝在退火后通过不同的处理进行硬化，最常见的是时效硬化。此外，还进行冷加工和应变硬化以硬化铝。根据所需的性能选择不同的技术。硬化基本上是通过机械加工在材料中形成位错，因为位错的密度足够高并在位错运动中产生阻抗。
结语
为铝合金设计了不同的热处理，以增强其性能以适应所需的应用。退火被认为是大多数铝合金的重要步骤之一。退火涉及将样品加热到略低于铝熔点的高温。然后将其在该温度下保持所需的时间，然后冷却。这种处理会引起微观结构水平的变化，例如应力消除、再结晶和晶粒生长。这些微观结构的变化控制着性能，从而提高了延展性、伸长率、延展性和加工性能。
常见问题
6061铝可以退火吗？
是的！可以通过将其加热至 775°F (413°C) 然后逐渐冷却来进行退火。
铝在什么温度下会软化？
400°C (752°F) 在此温度下，铝会变得更软。在此温度下，铝的微观结构会发生不同的变化，使其更具延展性和延展性。
退火铝成本
铝成本取决于多种因素，例如合金类型、特定热处理和部件尺寸。其他机加工和后处理费用也可能计入铝零件的成本。