時效處理

指合金工件經(jīng)固溶處理，冷塑性變形或鑄造，鍛造后，在較高的溫度放置或室溫保持其性能，形狀，尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。

簡介：

為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火溫度150-250℃）精加工前，把工件重新加熱到100-150℃，保持5-20小時，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理，稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構(gòu)件進行時效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。

時效處理：指合金工件經(jīng)固溶處理，冷塑性變形或鑄造，鍛造后，在較高的溫度或室溫放置，其性能、形狀、尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。若采用將工件加熱到較高溫度，并較短時間進行的工藝，稱為人工。若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發(fā)生的時效現(xiàn)象，稱為自然。第三種方式是振動時效，從80年代初起逐步進入使用階段，振動在不加熱也不像自然時效那樣費時的情況下，給工件施加一定頻率的振動使其內(nèi)應(yīng)力得以釋放，從而達(dá)到時效的目的。的目的，消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機械性能等。

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。

發(fā)展簡史：

20世紀(jì)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，硬度便顯著上升，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。

生產(chǎn)工藝：

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升而增大。在前進行淬火，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(dá)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(xì)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)。

在前進行固溶處理時，加熱溫度必須嚴(yán)格控制，以便使溶質(zhì)原子能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，必須嚴(yán)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。