金屬熱處理:時效處理

   將淬火后的金屬工件置于室溫或較高溫度下保持適當(dāng)時間﹐以提高金屬強度的金屬熱處理工藝。室溫下進行的時效處理是自然時效﹔較高溫度下進行的時效處理是人工時效。在機械生產(chǎn)中﹐為了穩(wěn)定鑄件尺寸﹐常將鑄件在室溫下長期放置﹐然后才進行切削加工。這種措施也被稱為時效。但這種時效不屬于金屬熱處理工藝。 
    20世紀初葉﹐德國工程師A.維爾姆研究硬鋁時發(fā)現(xiàn)﹐這種合金淬火后硬度不高﹐但在室溫下放置一段時間后﹐硬度便顯著上昇﹐這種現(xiàn)象后來被稱為沉淀硬化。這一發(fā)現(xiàn)在工程界引起了極大興趣。隨后人們相繼發(fā)現(xiàn)了一些可以采用時效處理進行強化的鋁合金﹑銅合金和鐵基合金﹐開創(chuàng)了一條與一般鋼鐵淬火強化有本質(zhì)差異的新的強化途徑──時效強化。 
    絕大多數(shù)進行時效強化的合金﹐原始組織都是由一種固溶體和某些金屬化合物所組成。固溶體的溶解度隨溫度的上昇而增大。在時效處理前進行淬火﹐就是為了在加熱時使盡量多的溶質(zhì)溶入固溶體﹐隨后在快速冷卻中溶解度雖然下降﹐但過剩的溶質(zhì)來不及從固溶體中分析出來﹐而形成過飽和固溶體。為達到這一目的而進行的淬火常稱為固溶熱處理。 
    經(jīng)過長期反復(fù)研究證實﹐時效強化的實質(zhì)是從過飽和固溶體中析出許多非常細小的沉淀物顆粒(一般是金屬化合物﹐也可能是過飽和固溶體中的溶質(zhì)原子在許多微小地區(qū)聚集)﹐形成一些體積很小的溶質(zhì)原子富集區(qū)。 
    在時效處理前進行固溶處理時﹐加熱溫度必須嚴格控制﹐以便使溶質(zhì)原子能最大限度地固溶到固溶體中﹐同時又不致使合金發(fā)生熔化。許多鋁合金固溶處理加熱溫度容許的偏差只有5℃左右。進行人工時效處理﹐必須嚴格控制加熱溫度和保溫時間﹐才能得到比較理想的強化效果。生產(chǎn)中有時采用分段時效﹐即先在室溫或比室溫稍高的溫度下保溫一段時間﹐然后在更高的溫度下再保溫一段時間。這樣作有時會得到較好的效果。 
    馬氏體時效鋼淬火時會發(fā)生組織轉(zhuǎn)變﹐形成馬氏體。馬氏體就是一種過飽和固溶體。這種鋼也可采用時效處理進行強化。 
    低碳鋼冷態(tài)塑性變形后在室溫下長期放置﹐強度提高﹐塑性降低﹐這種現(xiàn)象稱為機械時效。