固溶

　　所謂固溶處理，是指將合金加熱到高溫奧氏體區(qū)保溫，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。
　　固溶處理的主要目的是改善鋼或合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準(zhǔn)備等。
　　固溶處理是材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)中一種非常常見的加工處理工藝。
　　由固溶可得到固溶體。
　　目的
　　主要是改善鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準(zhǔn)備等。
　　使合金中各種相充分溶解，強(qiáng)化固溶體，并提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟化，以便繼續(xù)加工或成型。
　　適用
　　多種特殊鋼，高溫合金，特殊性能合金，有色金屬。
　　尤其適用：1.熱處理后須要再加工的零件。
　　2.消除成形工序間的冷作硬化。
　　3.焊接后工件。
　　原理
　　序言
　　固溶處理是為了溶解基體內(nèi)碳化物、γ’相等以得到均勻的過飽和固溶體，便于時(shí)效時(shí)重新析出顆粒細(xì)小、分布均勻的碳化物和γ’等強(qiáng)化相，同時(shí)消除由于冷熱加工產(chǎn)生的應(yīng)力，使合金發(fā)生再結(jié)晶。其次，固溶處理是為了獲得適宜的晶粒度，以保證合金高溫抗蠕變性能。固溶處理的溫度范圍大約在980~1250℃之間，主要根據(jù)各個(gè)合金中相析出和溶解規(guī)律及使用要求來選擇，以保證主要強(qiáng)化相必要的析出條件和一定的晶粒度。對于長期高溫使用的合金，要求有較好的高溫持久和蠕變性能，應(yīng)選擇較高的固溶溫度以獲得較大的晶粒度；對于中溫使用并要求較好的室溫硬度、屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度的合金，可采用較低的固溶溫度，保證較小的晶粒度。高溫固溶處理時(shí)，各種析出相都逐步溶解，同時(shí)晶粒長大；低溫固溶處理時(shí)，不僅有主要強(qiáng)化相的溶解，而且可能有某些相的析出。對于過飽和度低的合金，通常選擇較快的冷卻速度；對于過飽和度高的合金，通常為空氣中冷卻。
　　不銹鋼固溶熱處理
　　碳在奧氏體不銹鋼中的溶解度與溫度有很大影響。奧氏體不銹鋼在經(jīng)400℃～850℃的溫度范圍內(nèi)時(shí)，會有高鉻碳化物析出，當(dāng)鉻含量降至耐腐蝕性界限之下，此時(shí)存在晶界貧鉻，會產(chǎn)生晶間腐蝕，嚴(yán)重時(shí)能變成粉末。所以有晶間腐蝕傾向的奧氏體不銹鋼應(yīng)進(jìn)行固溶熱處理或穩(wěn)定化處理。
　　固溶熱處理：將奧氏體不銹鋼加熱到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奧氏體中，然后快速冷卻至室溫，使碳達(dá)到過飽和狀態(tài)。這種熱處理方法為固溶熱處理。
　　固溶熱處理中的快速冷卻似乎象普通鋼的淬火，但此時(shí)的‘淬火’與普通鋼的淬火是不同的，前者是軟化處理，后者是淬硬。后者為獲得不同的硬度所采取的加熱溫度也不一樣，但沒到1100℃。
　　淬火
　　鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3或Ac1以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。
　　通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過程的熱處理工藝稱為淬火。
　　淬火的目的是使過冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。
　　淬火能使鋼強(qiáng)化的根本原因是相變，即奧氏體組織通過相變而成為馬氏體組織。
　　固溶處理與時(shí)效處理的區(qū)別
　　固溶熱處理
　　將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持,使過剩相充分溶速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。
　　時(shí)效處理可分為自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種自然時(shí)效是將鑄件置于露天場地半年以上，使其緩緩地發(fā)生形變，從而使殘余應(yīng)力消除或減少，人工時(shí)效是將鑄件加熱到550～650℃進(jìn)行去應(yīng)力退火，它比自然時(shí)效節(jié)省時(shí)間，殘余應(yīng)力去除較為徹底。
　　根據(jù)合金本性和用途確定采用何種時(shí)效方法。高溫下工作的鋁合金適宜用人工時(shí)效，室溫下工作的鋁合金有些采用自然時(shí)效，有些必須人工時(shí)效。
　　從合金強(qiáng)化相上來分析，含有S相和CuAl2等相的合金，一般采用自然時(shí)效，而需要在高溫下使用或?yàn)榱颂岣吆辖鸬那�服�?qiáng)度時(shí)，就需要采用人工時(shí)效來強(qiáng)化。比如LY11和LY12，40度以下自然時(shí)效可以得到高的強(qiáng)度和耐蝕性，對于150度以上工作的LY12和125-250度工作的LY6鉚釘用合金則需要人時(shí)效。含有主要強(qiáng)化相為MgSi，MgZn2的T相的合金，只有采用人工時(shí)效強(qiáng)化，才能達(dá)到它的最高強(qiáng)度。
　　對于一般鋁合金，自然時(shí)效時(shí)，屈服強(qiáng)度稍低而耐蝕性較好，采用人時(shí)效時(shí)，合金屈服強(qiáng)度較高而伸長率和耐蝕性都降低。對于鋁－鋅－鎂－銅系合金入LC4則相反，當(dāng)采用人工時(shí)效時(shí)，合金耐蝕性比自然時(shí)效好。
　　選用不同品種鋼材作塑料模具，其化學(xué)成分和力學(xué)性能各不相同，因此制造工藝路線不同；同樣，不同類型塑料模具鋼采用的熱處理工藝也是不同的。本節(jié)主要介紹塑料模具的制造工藝路線和熱處理工藝的特點(diǎn)。