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镁合金管材的热处理是改善其力学性能、耐腐蚀性和加工性能的重要工艺,主要通过控制加热温度、保温时间和冷却方式来调整其微观结构。常见的镁合金热处理方法包括以下几类:
一、退火处理(Annealing)
目的: 去掉加工硬化、内应力,提高塑性和尺寸稳定性。
常用工艺:
完全退火(Full Annealing): 加热到再结晶温度以上(通常为300°C~400°C,视合金成分而定),保温一定时间后随炉冷却或空冷。
去应力退火(Stress Relief Annealing): 较低温度(如200°C~300°C),用于去掉加工或焊接过程中产生的残余应力,不改变组织结构。
二、固溶处理(Solution Treatment)
目的: 将合金元素充分固溶于镁基体中,为后续时效强化做准备,提高合金的强度和韧性。
特点:
镁合金中有部分合金系(如Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr、Mg-RE系等)可进行有效的固溶处理。
固溶温度通常较高(如350°C~430°C),需严格控制以避免过烧或晶粒粗化。
保温一段时间后,一般采用水淬或快速冷却方式保持固溶状态。
三、时效处理(Aging Treatment / Precipitation Hardening)
目的: 通过控制析出相的形成,提高合金的强度和硬度(尤其适用于可热处理强化的镁合金)。
类型:
自然时效(Natural Aging): 在室温下长时间放置,析出相缓慢形成,强度逐渐提高。
人工时效(Artificial Aging): 在较高温度(如150°C~220°C)下保温数小时,加速析出过程,短时间内获得高强度。
注意:不是所有镁合金都适合时效强化,一般含稀土(如Mg-Y-Nd、Mg-Gd-Y等)或Zn、Zr的合金时效效果较明显。
四、固溶 + 时效处理(T6处理,类似铝合金的热处理代号)
这是非常常见的可热处理强化镁合金的强化工艺组合:
固溶处理:将合金加热至单相区,使溶质元素充分溶解。
淬火(快速冷却):保持固溶状态。
时效处理:在适当温度下保温,使第二相析出,达到强化目的。
T6处理能显著提高镁合金的强度,常用于航空航天、汽车等领域的镁合金管材或零部件。
五、其他特殊热处理
均匀化处理(Homogenization):
通常用于铸态镁合金,在高温(如350°C~450°C)下长时间加热,去掉枝晶偏析,均匀化学成分,为后续加工(如挤压、轧制)做准备。
对镁合金管材的原材料(如铸锭)尤为重要。
再结晶退火:
用于冷加工后的镁合金管材,通过加热到再结晶温度区间,去掉加工硬化,恢复塑性,同时细化晶粒。
六、热处理注意事项(针对镁合金特性)
易燃性: 镁合金在高温下易与氧反应,热处理时必须在保护气氛(如SF6、CO2、SO2与空气混合气体)或真空炉中进行,避免燃烧或氧化。
晶粒控制: 高温长时间加热易导致晶粒粗大,影响性能,因此要严格控制加热温度和时间。
冷却方式: 快速冷却(如水淬)常用于固溶处理以保持过饱和状态;而退火一般采用缓冷。
