【有色金属行业标准(YS)】 变形铝及铝合金热处理规范

ICS25.200
中华人民共和国有色金属行业标准YS/T591—2006
20063129
变形铝及铝合金热处理
Heat treatment of wrought aluminium and aluminium alloys2006-05-25.发布
中华人民共和国国家发展和改革委员会2006-12-01实施
本标准的附录A为资料性附录。
本标准由全国有色金属标准化技术委员会提出并归口。本标准负责起草单位：东北轻合金有限责任公司。YS/T591-2006
本标准参加起草单位：西南铝业（集团)有限责任公司、中国有色金属工业标准计量质量研究所。本标准主要起草人：王国军、唐明君、孙强、李晓风、陶志民、凌杲、王涛、葛立新。本标准由全国有色金属标准化技术委员会负责解释。范围
变形铝及铝合金热处理
本标准规定了变形铝及铝合金热处理的要求和质量保证措施。本标准适用于一般工业用变形铝及铝合金产品的热处理。变形铝及铝合金材料零部件的热处理可参照执行本标准。2标准性引用文件
YS/T591—2006
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T228金属材料室温拉伸试验方法。金属洛氏硬度试验
GB/T230
GB/T231
金属布氏硬度试验
GB/T3246.1
变形铝及铝合金制品显微组织检验方法GB/T7998
铝合金晶间腐蚀测定方法
GB/T12966
GB/T16475
GB/T16865
3要求
3.1热处理设备
3.1.1基本要求
铝合金电导率涡流测试方法
变形铝及铝合金状态代号
变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样3.1.1.1所有热处理设备都应装有符合工艺控制要求的温度控制设备和记录设备，以确保所有加热区和保温区的温度控制均达到本标准的要求。3.1.1.2应保证仪表的精确度，并进行定期检定。3.1.1.3传感器的位置应由热处理炉的特性决定，并且传感器应置于能够准确测量工件和加热介质温度的位置。记录应能正确反映温度控制情况，并可存贮以备查阅。3.1.1.4淬火设备和装卸装置的安装位置，应保证淬火转移时间不超过表5规定的最长淬火转移时间。
3.1.1.5铺设支承架时，应当最大限度地减少金属在热处理或淬火时的振动或移动。支架、固定装置、底座、吊篮的安装应保证在热处理或淬火时不会对所处理的产品质量产生影响。3.1.2设备类型与要求
3.1.2.1周期性加热炉
周期性加热炉和盐浴槽的设计与建造应满足以下要求：在加热和保温期间，炉内任何一点的加热介质的温度都应受到控制；金属温度不会超过规定的保温温度范围。3.1.2.2盐浴槽
3.1.2.2..1火槽的尺寸
淬火槽具备足够尺寸以保证材料能够完全浸没在淬火介质中，并保证能充分除去待火的预期载1
YS/T591—2006
荷内的热量。
3.1.2.2.2循环
淬火槽应具备内部或外部循环系统，以保证淬火介质流动。如果搅拌充分，能保证火均匀，同时满足淬火的所有要求，也可采用搅动方式代替盐浴循环。3.1.2.2.3.加热和冷却
淬火槽应具备足够的加热和冷却能力，以保证淬火介质的温度达到规定的范围。同时，应配备必要的仪表确保对温度进行控制。该仪表读数与实际温度的偏差应在土3℃范围内。3.1.2.2.4浸没速度
淬火系统应有控制固溶处理部件进入淬火介质速度的方法，如果该控制方法作为所要求的热处理工艺规程的部分，则应保证部件淬火转移时间不超出本标准规定。3.1.2.2.5·水洗和干燥
产品淬火所使用的水槽（水聚合物溶液除外），应确保产品表面干燥后不能目测到盐液残留物。水一含水聚合物溶液在所有使用期间内，其含盐量不应超过槽液总重量的6%。3.1.2.2.6冲洗设备
根据需要应使用冲洗槽、喷嘴或其他适合的设备，以确保干燥后金属表面没有盐液残留物或膜层存在。
3.1.2.3连续式加热炉
对于连续式加热炉，当保温区内的所有炉料都达到所规定的温度范围的最低值后，该保温区的加热介质和炉料的温度波动应不大于10℃。但6061合金，最大温度波动允许达到15℃。3.1.2.4气室炉
对于那些在有关热处理炉内进行固溶热处理而实验证明没有气孔产生的产品，可采用燃烧介质与金属接触的气室炉进行热处理。3.1.2.5喷淋淬火设备
使用喷淋系统淬火时，从喷嘴内释放出来的冷却液应具备足够的容量、压力和温度，以确保所有产品均能达到均匀的淬火效果。对于板材和挤压制品，应根据设备检测要求，通过监测进行校验。设备应装有校准的记录仪以监测喷淋淬火参数。3.1.3淬火介质
淬火介质为水、空气、水聚合物溶液、液化气体或油，并为这些介质配备适当的设备。喷淋淬火介质可使用水或水/乙二醇混合液。
3.2热处理工艺
3.2.1基本要求
设备必需建立适合生产合格产品的工艺规程，并须定期进行产品监测检验，以监测热处理设备的运行情况和工艺规程的适用性。当下列情形多次出现时，有必要重新审定工艺规程。验收后的热处理设备，更换重要部件、彻底磨损、毁坏或改型需要磨合；a）
.b）现有设备的热处理或其工艺操作规程不能满足本标准规定的质量要求；c）在热处理效果监测或定期产品监测过程中测出任何不合格项。3.2.2装架和间距
3.2.2.1一般要求
产品应进行装架，并保持间距，以保证加热和淬火介质充分进人所有载荷区内。装炉量应加以限制，以保证水温或聚合水溶液温度。3.2.22锻件的装架与间距
除3.2.2.1规定外，锻件应相互间隔开，间距大于其最大截面厚度，或按特殊装架工艺规程规定执行，保证产品经过充分加热或淬火。2
3.2.2.3固定装置
YS/T591—2006
固定装置应保证对加热和淬火产生的影响最小，其定位应避免蒸汽截流，确保淬火液自由循环，防止蒸汽破坏淬火效果。
3.2.2.4随机装架
厚度小于或等于25mm的锻件，其随机装架或每层最大厚度允许达到75mm，架层之间最小间距为75mm，这样才能保证采取浸没方式淬火的产品质量。如果产品能达到相应的材料标准的要求，上述情况允许有例外。采用其他情况装架的产品试验结果记录应予以保留。3.2.3固溶热处理
3.2.3.1固溶热处理温度
3.2.3.1.1变形铝合金产品应按表1所规定的金属温度范围进行固溶热处理。表1固溶热处理温度
2A0611)
2A1211)
产品类型
所有制品
所有制品
所有制品
所有制品
所有制品
所有制品
所有制品
所有制品
所有制品
线材、棒材
挤压件
拉伸管
模锻件
自由锻件
所有制品
所有制品
其他线材、棒材
铆钉线
其他线材、棒材
铆钉线
所有制品
模锻件
模锻件
模锻及自由锻件
固溶热处理(金属）
温度/℃3)
495~505
495505
502~508
495~505
510~520
495~505
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495~505
530~540
496~510
496~510
496～510
477~510
520~530
504~521
504~516
524~535
火后1
状态代号
自然时效后2
T34)、T361*)、T42
T3*>、T42
T4、T42
T4、T42
T4、T42
T4、T41
T4、T41
T4、T41
T4、T41
T4、T41
消除应力后
T4510、T4511
YS/T591—2006
4A111)
产品类型
铆钉线
其他线材、棒材
挤压件
模锻及自由锻件
铆钉线
其他线材、棒材
挤压件
拉伸管
模锻及自由锻件
模锻件
所有制品
所有制品
所有制品
所有制品
所有制品
所有制品
模锻件
所有制品
模锻件
轧制环
模锻件
线材、棒材
表1(续）
固溶热处理（金属）
温度/℃a)
529541
529~541
529~541
529~541
529~541
529~541
488~499
488~499
488499
488~499
488~4995)
488~499
488~499
488~499
488~499
510~521
488~499
510~520
510~520
525~535
525~535
512522
525~535
504~521
515~525
563~574
563574
510~527
510~527
524~535
516~527
516~5796)
516~579
516~579
淬火后1)
状态代号　
自然时效后2）
T31*、T37)、T42
T314)、T374)、T42
T314)、T42
T314)、T42
T3*、T361、T42
T4、T42、T34)
T4、T42、T361*)
T4、T36*)、T42
T3*)、T42
T34)、T42
T4、T42
T4、T42
T4、T42
T4、T42
T4、T42
T4、T42
消除应力后
T3510、T3511
T3510、T3511
7A041)
产品类型
挤压件
拉伸管
模锻及自由锻件
轧制环
挤压件
拉伸管
挤压件
拉伸管
模锻件
挤压件
所有制品
所有制品
所有制品
所有制品
挤压件
模锻及自由锻件
挤压件
线材、棒材
模锻及自由锻件
挤压件
线材、棒材9）
挤压件
拉伸管
模锻及自由锻件
轧制环
表1(续）
固溶热处理（金属）
温度/℃3)
516579
516579
516579
516~552
516529
516~527
516~543
516~543
516~543
460~471
465~475
465~475
465~475
471~482
455~465
449~4607)
449~4607)
460~474
460~474
471482
471~482
471~482
471~482
471~482
471~482
471~479
460~4998)
460～499
460~499
460~471
460~471
460~477
460~477
淬火后1)
状态代号
自然时效后2）
T4、T42
T4、T42
T4、T41
T4、T41
T4、T42
T4、T42
T4、T42
T4、T42
YS/T591--2006
消除应力后
T4510、T4511
T4510、T4511
T4510、T4511
W510\)、W5111)
W5101)、W5111)
W5101)、W5111)
W510\)、W5111)
W5101)、W5111)
YS/T591—2006
产品类型
薄板（包铝合金）
模锻及自由锻件
薄板10）
厚板10)
挤压件
1）该状态是不稳定的，通常不用。表1(续）
固溶热处理（金属）
温度/℃3)
471~521
471~521
471~507
454~488
460~499
460~488
460~471
淬火后1
状态代号
自然时效后2）
消除应力后
W510\)、W511\)
2）仅适用能自然时效达到充分稳定状态的合金。3）表中所列的温度范围最大值和最小值之间的差值超过11℃时，只要表中或适用的材料标准中没有特殊要求，可在表中所示温度范围内采用任意一个11℃的温度范围（但对于6061合金，此差值为17℃）。4）在固溶热处理之后时效之前进行必要的冷加工。5）可以采用482℃的低温，只要每个热处理批次经过测试表明能满足适用的材料标准的要求，同时经过对测试数据分析，证明数据、资料符合标准。6）6061包铝板的最高温度不应超过538℃。7）对于特定的截面、条件和要求，也可采用其他温度范围。8）在某些条件下将7075合金加热到482℃以上时会出现熔化现象，应采取措施避免此问题。为最大限度地减少包铝层和基体之间的扩散，厚度小于或等于0.5mm的带包铝板的.7075合金应在454℃～499℃范围内进行固溶热处理。
9）对于厚度超过102mm的板材和直径或厚度大于102mm的圆棒和矩形棒，建议最高温度为488℃，以避免熔化。
10）在某些情况下，加热该合金超过482℃会出现熔化，-11）2A06板材可采用497℃～507℃；2A12板材可采用492℃～502℃；7A04挤压件可采用472℃～477℃；7A09挤压件可采用455℃~465℃；4A11锻件可采用511℃~521℃3.2.3.1.2喷淋淬火用挤压材加热温度喷淋淬火用挤压材的加热温度应符合表2规定。表2喷淋淬火用挤压材的加热温度牌
6005、6005A、6105
6060、6063、6101、6463
7004、7005
7029、7046、7116、7129、7146高温点
加热温度/℃
低温点
注1：根据挤压比、截面形状和其他挤压参数的不同，温度范围可能会在很大程度上缩小。注2：当对拉伸试验数据的统计分析证明材料符合拉伸性能的要求时，可对这些温度值适当调整。3.2.3.2保温时间
YS/T591—2006
炉料已达到要求的固溶热处理温度范围后，应当在该温度范围内进行必要的保温，以确保合金元素尽可能固溶，并保证产品时效后的性能。在连续式加热炉内，产品通过工作区的速度应适宜，以确保保温充分，保证产品进行时效后能达到该产品所适用的标准要求。推荐保温时间见表3，当炉料包含不同厚度的截面的产品时，推荐保温时间按其中最大厚度的截面确定。表3固溶热处理时的推荐保温时间保温时间/min
厚度/mm
>1. 0~2. 0
>3. 0~5. 0
>5. 0~10. 0
>10.0~20.0
>20..0~30.0
>30.0~50.0
>50.0~75.0
>75.0～100.0
>100.0~120.0
板材、挤压件
盐浴槽
40~120
70~180
80~200
3.2.3.3·炉料操作要求
空气炉
15～45
35~100
45~120
60~180
100~220
120~260
150~300
锻件、模锻件
盐浴槽
40～90
60~120
75~160
90~180
105~240
空气炉
60~120
120150
150210
180~240
210~360
铆钉线和铆钉
盐浴槽
30～50
空气炉
装炉前，应保证加热介质达到合金要求的温度，除非所有仪表均显示炉子已达到表1所规定的温度范围（包括较低的温度），才能在降温趋势下装炉，如果炉子是自动控制的，而且能确保在装人任何金属前炉温降至保温温度，可随时进行装炉。3.2.3.4重复固溶热处理
3.2.3.4.1包铝材料重复热处理次数不应超过表4的规定。表4
包铝合金重复固溶热处理
厚度/mm
允许重复固溶热处理的最多次数0
3.2.3.4.2重复固溶热处理的保温时间，可缩短至表3规定时间的一半。3.2.3.4.3若连续式热处理炉加热速度足够快，只要不出现严重的包铝层扩散，则允许在表4的基础上增加一次重复固溶热处理。
3.2.3.4.4未经供方同意，需方不应对供方提供的下列状态产品进行重复固溶热处理或退火。a）HX6、HX4、T451、T651、T7X51状态（通常由供方提供，需方无法获得）；T4、T6、T7X状态（重复固溶热处理后，其抗拉强度会降低10MPa～20MPa）。b）
3.2.3.4.52A11-T4和2A12-T4薄板重复固溶热处理温度低于原先的热处理温度，则抗腐蚀性能降7
YS/T591—2006
低。采用较长的保温时间能克服这一损失，对这些合金重复固溶热处理时，建议仍用表1的温度，保温时间可缩短一半。若采用比表1低的固溶热处理温度时，最多允许降低3℃，并采用比表3的平均时间长的保温时间。
3.2.3.5包铝薄板的固溶热处理
包铝薄板进行固溶热处理时的最长恢复时间（开始装料时到炉温恢复到规定温度最小值时的时间）：
厚度小于1.2mm的板材，时间为30min厚度等于或大于1.2mm，且小于2.5mm的板材，时间为60min；厚度等于或大于2.5mm的薄板，时间为120min。注：如果炉料由一组厚度各异的包铝薄板组成，那么炉料的最长恢复时间则应按其中厚度最小或截面最小的工件的限定时间执行。
3.2.4淬火
3.2.4.1浸没淬火
3.2.4.1.1漫没淬火时介质温度
水槽容积和水循环一般应保证完成淬火时的水槽温度不超过40℃。使用水聚合物溶液时，溶液的容积和循环均应保证任何时候水温不超过55℃。3.2.4.1.2浸没淬火的转移时间
淬火产品浸没前所允许的最长转移时间应符合表5规定，按产品截面厚度对应转移时间执行。交替浸没方式所允许的淬火转移时间，应由晶间腐蚀试验和产品经时效处理达到相应的规定状态后进行的力学性能试验决定。
建议最长淬火转移时间(浸没淬火时）厚度/mm
≥0. 4～0.8
≥0.8～2.3
≥2.3～6.5
最长率火转移时间/s1)2)
1）在保证制品符合相应技术标准或协议要求的前提下，淬火转移时间可适当延长。2）除2A16、2219合金外，如果试验证明整个炉料淬火时温度超过413℃，最长淬火转移时间可延长（如装炉量很大或炉料很长）。对2A16、2219合金，如果试验证明炉料的各个部分的温度在淬火时都在482℃以上，则最长淬火转移时间可延长。
3.2.4.1.3产品在淬火液中停留时间采用浸没淬火的产品，在淬火液中停留时间，按其厚度或其中最厚截面部分计算，每25mm厚度不得少于2min。或者，沸腾停止后，产品在淬火液中的浸没时间不少于2min。3.2.4.1.4浸没淬火产品的监控
3.2.4.1.4.1·装架或间隔记录
应保留图纸或其他相应形式的文件以保证正确装架。所保留的每个装架计划记录应说明所生产出来的材料满足相应材料标准要求，如果合同或订单中另有规定，装架计划应由用户审定认可。3.2.4.1.4.2定期检验
装架计划还应包括通过测试电导率、硬度而对轧制产品进行的定期检验，以及通过测试力学性能而对产品进行的日常检验，以确认淬火一直很充分。应记录检验的频率和结果，并保留记录。3.2.4.1.4.3检验装架的可靠性
除非另有规定，可通过对适量的轧制产品进行电导率测定来确定装架的可靠性。8
3.2.4.1.4.4锻件的测试
YS/T591—2006
锻件应在一个50mm.的栅格上进行电导率的测试。当尺寸限制使之无法按此方法进行测试时，应在试样坏件上选取足够数量点进行测量，以检验淬火是否充分。或者每个检验批次选取个试样坏件，经淬火达到要求的状态时，然后将其截断为几个用于力学性能测试的测试坏件。3.2.4.1.4.5挤压件测试
应沿挤压件截面周边最大间距50mm、长度方向最大间距600mm范围内进行电导率的测量，除非挤压件的形状不允许。厚度小于10mm的任何实心型材，只需要检测一面电导率；不需要检测挤压型材的两个或多个连接面相对的表面电导率。3.2.4.1.4.6厚板的测试
对于厚板，应在厚度方向为100mm、长度方向为600mm的范围内进行电导率的测量，至少有一块试样应在料或料架的中间处截取，另两块则随机取。3.2.4.2挤压材的喷淋淬火
3.2.4.2.1喷淋淬火条件
对于整个淬火区来说，管路内淬火液的温度和压力应保持在工艺规程建立时确定的范围内。3.2.4.2.2挤压材喷淋淬火的时间要求挤压材从挤压模具到淬火区人口之间的时间（时间间隔)应满足表6要求。表6时间间隔
厚度/mm
>1. 6～3. 8
>3.8~6. 4
注1：淬火区边界应满足表7中的最小冷却速率的极限。时间间隔/s.不大于
注2：对于最薄的挤压材，通常控制在最长允许时间间隔对应的厚度范围内。如果此挤压材最薄处不需要考虑性能，除非其代表此挤压材的最后的冷却部分，通常可不考虑其时间间隔限制注3：仅当整个挤压固溶热处理文件，包括辅助的力学性能统计资料，能证明增加的时间间隔没有负面效应时，才可采用更长的时间间隔。
3.2.4.2.3挤压材喷淋淬火冷却速率挤压材喷淋淬火时，淬火区的最小冷却速率应符合表7的要求。表7淬火区最小冷却速率
6005、6005A、6105
6061、6351
6060、6063、6101、6463、7004、70057029、7046、7116、7146
冷却速率/(℃/s）
注1：冷却速率定义为，在稳定的冷却系统中，挤压材初始温度降至204℃时的平均温降。注2：允许在冷却至204℃的过程中，环境空气不流动。注3：如果有工艺文件记载，并且统计数据确认可满足材料的技术要求时，可采用较低的冷却速率。3.2.4.2.4挤压材喷淋淬火效果的拉伸试验分析测试3.2.4.2.4.1测试用产品
分别取W状态的2×××系和7×××系合金最小和最大挤压截面的挤压制品，通过喷水淬火处9
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