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2、亮 1，梁世斌 21.广东高登铝业,广东 肇庆 526241；2.广东兴发铝业,广东 三水 528137)摘要：本文介绍 2XXX 系铝合金的根本特性及用途，同时介绍了一些常用的 2XXX 系合金，挤压工艺及其热处理技术关键词：2XXX 铝合金特性，挤压工艺，热处理技术2XXX 系铝合金是仅次于 7XXX 系铝合金的高强度铝合金，应用格外广泛,由于生产难度大,过去只有几个大型国企可以生产。近年来， 随着我国工业突飞猛进的进展，对这种高强度铝合金的需求越来越大， 很多民营企业也开头生产，但生产量受到技术的制约，还不能满足市 场的需求。本文力求用简练的语言介绍 2XXX 系铝合金及其生产技术, 供
3、各生产企业参考。一、2XXX 系铝合金的根本特性及用途：2XXX 系铝合金是以 Al-Cu 系为根底参加少量的 Mg、Mn、Cr 等元素，由于铜的密度远远大于铝，因此 2XXX 系铝合金的密度一般都大于其他铝合金。通常在 2750-2850Kg/m3 之间。2XXX 系铝合金是属于可热处理强化加工的铝合金,由于它的强度高被称为硬铝.它的主要强化相是 CuAl2( 相和 Al2CuMgs 相.可能的杂质相为 Mg2Si,-Fe SiAl,Al27Cu Fe 等。添加少量 Mg 可以提高 AlCu 合金的自然时效2后的力学性能，特别对人工时效后的力学性能的提高尤为显著，不过肯定程度上会使伸长率下降
4、。 2XXX 系合金中的锰、钛、钒、铬等元素有提高合金的再结晶温度，细化晶粒，改善合金可焊接性能的作用。2XXX 系铝合金有几种，常用的有 2023、2023、2023、2024、2219、2A02、2A12、2A14、2A16 它们的主要成份见表 1。常用 2XXX 系铝合金的室温力学性能及用途见表 2表 12XXX 系常用铝合金主要化学成份合金Cu5。55。65。06。04.0-5。5MgMnSiFe其他20230。50.10。20.220230。40.720230.40.73.9-0.20。4-5.00.81。23.5-0。40。4-0。51。20.50.20.74.50.81.03。8
5、-1。2-0。3-4.91。80.95.80。26.80。42。6-3。22。0-2。40。450.73。81。70.54。32。31.03.80.4-0。44。80。80。83。81.20.3-4。91。80.93.8-1.2-0。3-4。91。80。93。90。40。44。80。81。00.80.50.50.20。30.30。30.50.50。70。70。50.50。20.30.6-1。20。720232023202422192A022A062A112A1221242A142A166.07。06。0-7。00.050。4-0。80。4-0。80.30。32A170。25-0。450.30.
6、32024 是 2XXX 系硬铝中的典型合金。其成分比较合理。综合性能好,世界上大多数国家都生产这个合金。成分几乎一样,是硬铝中用量最大的。该合金的特点是强度高，有肯定的耐热性，可用作 150以下工作零件.在 125-150工作温度范围内其强度比 7075 合金还高。在退火和淬火状态下成形性能好，热处理强化效果明显。合金状态0.2伸长率用途2023-T337929615螺钉及要求有良好切削性能的机表 22XXX 系铝合金室温力学性能及用途2023 T62023-T42024 T42219-T42A06 T42A11-T42A12 T42A14-T62A16 T6 2A17 T6械加工产品应用要
7、求高强度和硬度的场合， 卡车架构，航天品零件。通用机械零件，构造与运输工具构造件。飞机，构造，螺旋桨元件等航天，飞机构造零件,焊接性好航天，飞机构造铆钉飞机中强度构造件，交通和建筑构造件飞机翼梁,建筑与交通构造件应用于构造简单的自由锻件和模锻件工作温度 250-300的航天航空器零件工作温度 225250的航天航空器零件4834141342727522470325203591862044030020410250155203801248038010400300104303509二、2XXX 系铝合金的挤压特性及技术1、2XXX 系铝合金的可挤压性2XXX 系铝合金是变形铝合金中最难挤压的一个系列
8、。通常评定铝合金挤压性能承受一个可挤压性 Z来表示。为了更直观地理解铝合金的可挤压性，把挤压材用量最大的 6063 合金为基准，视它作为 100 来与其它合金进展比照,而得出其它铝合金的可挤压性能。一般把Z100 定为易挤压铝合金Z 在 50100 定为中等挤压铝合金Z50 定犯难挤压铝合金显而易见，2XXX 系铝合金犯难挤压铝合金。如： 表 32XXX 系铝合金的可挤压性合金20232023202320242A12Z 值3020201510由于 2XXX 系合金的挤压难度大，挤压温度通常都在 460以下， 挤压过程中很难焊合，因此 2XXX 系铝合金大多数都不能使用组合模进展焊合挤压.2、挤
9、压温度的选择2XXX 系铝合金的过烧温度一般都在 500左右，铸棒加热时的最高加热温度必需低于合金的低熔共晶温度，为防止过烧允许最高加热温度为 490。几种常用 2XXX 系铝合金的最高挤压温度见表 4表 4 2XXX 系几种合金的最高挤压温度度度2023490460202348045020244804502A115004552A124904502A14490450合金铸棒允许最高加热温最高挤压温2XXX 系铝合金在挤压过程随着温度提高塑性下降，易产生裂纹， 因此选择适当挤压温度，以提高掠压速度。如 2023 合金，铸棒加热温度为 380-450时，挤压速度只有 1。5-2。5m/分，而将铸棒
10、加热温度降至 280320时，挤压速度可以提高到 79 m/分。2024 合金在 380450挤压，挤压速度仅为 1。01.7 m/分，而降至 330- 350挤压时，挤压速度可以提高到 4。55。0 m/分。一般在不考虑制品使用的热稳定性时都承受低温挤压,但是在低温挤压时如 2023 合金在 320-340挤压时，易产生再结晶的粗晶组织降低力学性能。3、挤压系数的选择：挤压系数的大小对产品组织、性能和生产效率有很大影响 .当挤压系数过大时则铸锭长度必需缩短,否则会产生闷车现象,造成生产中 断.而且使几何废料增加，降低成品率。假设挤压系数过小，则因金 属组织变性程度小，降低力学性能，满足不了技
11、术要求。生产实践经 验证明,为满足组织和力学性能要求，一般地挤压系数8，如挤压筒 直径与铸棒直径相差较大时，如此值大于 1.2 时,可以承受 6。5。挤压系数大小对于 2XXX 系铝合金的力学性能有很大影响，当挤压系数为 912 时，可以产生最正确的挤压效率，使其该合金的强度性能到达最大值。因此大型型材的强度通常比用大的挤压系数生产的小断面型材高。建议 2XXX 系合金生产时选用的挤压系数 在 820 之间。4、制品断面壁厚的选择:2XXX 系铝合金由于其热变形抗力较其它系铝合金大,制品的壁厚一般都较大。壁厚较小的制品极易产生闷车和制品挤出来时产生严峻的裂口。一般壁厚都在 2.0mm 以上.以
12、 2023 和 2024 合金为例，在不同挤压机上允许挤压的最小壁厚见表 5表 5 不同挤压机上允许最小壁厚10020030040050020231.22。43.64。86。020241.53。04.56.07.5合同挤太筒内径尺寸(mm三、2XXX 系铝合金的热处理2XXX 系铝合金由于挤压速度慢，挤压温度低，淬火敏感性强,一般都不能承受在线淬火，需要专用的淬火炉进展热处理.1、2XXX 系铝合金的淬火工艺：淬火工艺制度包括：淬火加热温度、保温时间、淬火转移时间和淬火冷却速度。(1)淬火加热温度的选择：如图 1 所示，淬火加热温度的选择原则是必需大于金属化合物全部溶解于固溶体的温度t，而小于
13、低熔点共晶温度t溶。从理论上讲共低熔点共晶温度就是过烧温度.实际上由于非平衡结晶和杂质元素的参加。实际上过烧温度低于共晶温度。一般淬火加热温度选择低于过烧温度 1030。图 12XXX 系铝合金的过烧温度及淬火温度见表 6表 62XXX 系铝合金的淬火温度2A022A5054551252A705455285合金20232A11、20232024、2A122023、过烧温度540淬火温度52055104975505495551150352A04、2A145155035（2） 淬火保温时间：主要取决于强化相得固溶速度、合金本性、组织状态、制品断面大小、加热条件、介质种类、装炉量等因素.选用加热温度
14、偏上限时，保温时间短一些;经高温挤压变形程度较大时，保温时间短一些；预先经退火的制品，强化相析出较粗大,保温时间应长一些；在空气介质中加热，保温时间较长，在盐浴介质中加热，时间要短很多.大多数状况都是承受立式空气炉加热,其保温时间如下: 型材壁厚3。0 mm保温时间 30-45 分钟型材壁厚 3。1-5.0 mm保温时间 45-605 分钟型材壁厚 5.110。0 mm保温时间 6075 分钟型材壁厚10 mm保温时间 90-150 分钟（3） 淬火转移时间：2XXX 系铝合金的淬火敏感性很强,从加热炉中转移到冷却介质中的时间哪怕只有 10 秒钟，都会使淬火后的力学性能降低 510Mpa， 不
15、能到达该合金的最正确力学性能。因此 2XXX 系合金的淬火转移时间是淬火工艺的一个重要参数。一般要求淬火转移时间不超过 10 秒钟。立式空气淬火炉的冷却水大多设计在加热炉底部 .加热炉门在炉子底部，炉门移开后制品快速进入冷却池水中,转移速度可掌握在 38 秒钟.（4） 淬火冷却速度2XXX 系合金的淬火冷却速度要确保过饱和固溶体被固定下来防止强化相析出,降低淬火时效后的力学性能，原则上冷却速度越大越好。对于断面较简单的型材,冷却速度太大，易使制品变形。因此要适当 掌握冷却速度，对于用水作冷却介质的淬火，主要靠调整水温来掌握冷却速度。简洁断面型材一般水温在 1035oC 之间，对外形简单或壁厚差
16、大的型材可用 40-50oC 的水淬火。2、2XXX 系铝合金的时效工艺2XXX 系铝合金淬火后可以进展人工时效，也可以停放在一个地方进展自然时效，到底需要选用哪种方法时效，要看对产品性能的要求而定。一般来说,自然时效的铝合金，强度较低，耐腐蚀性能较好； 而承受人工时效可以获得较高的强度，但伸长率和耐腐蚀性能有所下降。自然时效的合金一般在室温下放置 48-96 小时可以获得较好的力学性能。2A11、2A12 为自然时效合金。合金2A14时效温度150+5保温时间(小时)6-102XXX 系局部铝合金的人工时效工艺见表 7 表 72XXX 系合金的人工时效工艺2A16165+5162A17185
17、512162A02165+5162023170+582024185+58-1622191605142023165+5162A50150+5162A80165+583、回归现象：2XXX 系合金大多数都可以依靠自然时效到达强化效果 .但凡经过自然时效的铝合金都可以产生回归现象。所谓回归现象是经过自然时效的铝合金，快速加热至 210250oC，短时保温 30-300 秒，然后快速冷却到室温，该合金发生软化，恢复到淬火状态 ,这种现象叫回归。回归现象有以下特点：（1） 凡自然时效的铝合金都具有回归现象（2） 回归现象可以重复进展（3） 回归处理温度越高，回归越快,所需加热时间越短（4） 回归处理后的合金,耐腐蚀性能有所下降回归现象为加工制造供给了便利，如不少硬铝合金用作飞机上的铆钉，通过回归使铆接带来了便利，而铆接后经过自然时效又自然地提高了铆接件的强度,使铆接更结实。完毕语：2XXX 系铝合金是属于高强度的铝合金，用途广泛,主要用于构造材料，生产工艺和热处理方法，我们就可以使他为我国的工业进展做出更大奉献.