鋁型材淬火時(shí)的冷卻速度必須確保過(guò)飽和固溶體被固定下來(lái)不分解;防止強(qiáng)化相析出,降低淬火時(shí)效后鋁型材的力學(xué)性能;因此淬火時(shí)的冷卻速度越快越好;但是冷卻速度越大,淬火后鋁型材的殘余應(yīng)力和殘余變形也越大,因此冷卻速度要根據(jù)不同的合金和不同形狀、尺寸的鋁型材來(lái)確定;一般合金的淬火對(duì)冷卻速度敏感性強(qiáng)的,選擇的冷卻速度要大;如2A11、2A12合金淬火冷卻速度應(yīng)在50℃/s以上,而7A04合金對(duì)冷卻速度非常敏感,其淬火冷卻速度要求在170℃/s以上;
對(duì)于形狀、尺寸大小不同的鋁型材應(yīng)采用不同的冷卻速度,通常主要靠調(diào)整淬火介質(zhì)的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn);對(duì)于形狀簡(jiǎn)單、中小型、棒材可用室溫水淬火(水溫一般10~35℃),對(duì)于形狀復(fù)雜、壁厚差別較大的鋁型材,可用40~50℃的水淬火;而對(duì)于特別易產(chǎn)生變形的鋁型材,甚至可以將水溫升至75~85℃進(jìn)行淬火;試驗(yàn)證明隨著水溫升高使其淬火型材的性能和抗蝕能力有所降低;
鋁合金最常用的淬火介質(zhì)是水;因?yàn)樗恼扯刃?、熱容量大、蒸發(fā)熱快、水冷卻能力強(qiáng),而且使用非常方便、經(jīng)濟(jì);但是它的缺點(diǎn)是在加熱后冷卻能力降低;淬火加熱的鋁型材在水中冷卻可以分為三個(gè)階段:第一階段為膜狀沸騰階段;當(dāng)熾熱型材與冷水剛接觸時(shí),在其表面立即形成一層不均勻的過(guò)熱蒸汽薄膜,它很牢固,導(dǎo)熱性不好,使鋁型材的冷卻速度降低;第二階段為氣泡沸騰階段;當(dāng)蒸汽薄膜破壞時(shí),靠近金屬表面的液體產(chǎn)生劇烈的沸騰,發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換;第三階段為熱量對(duì)流階段,冷卻水的循環(huán),或鋁型材左右擺動(dòng)、或上下移動(dòng),增加型材表面與水產(chǎn)生對(duì)流的熱交換,以提高冷卻速度;
根據(jù)上面分析,為了很快突破第一階段,進(jìn)一步冷卻,保證淬火后鋁型材冷卻均勻,需要在淬火水槽中裝有壓縮空氣管,以便攪拌,同時(shí)鋁型材下入水槽后要作適當(dāng)?shù)臄[動(dòng);另外為保證水溫不會(huì)升高太多,淬火槽應(yīng)有足夠的容量;而且冷卻水應(yīng)有循環(huán)裝置;
除了調(diào)節(jié)水溫來(lái)控制淬火冷卻速度外,還可以在冷卻水中加入不同的溶劑來(lái)調(diào)節(jié)水的冷卻能力;通常采用聚乙醇水溶液作為冷卻介質(zhì),同時(shí)還可以調(diào)節(jié)聚乙醇水溶液濃度來(lái)控制鋁型材淬火的冷卻速度;一般易變形的型材,經(jīng)常用這種聚乙醇水溶液來(lái)淬火;