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摘要：2A12是工厂常用的铝合金材料，热处理是决定产品质量的关键环节，必须严格进行过程质量控制，以预防为主，有效避免过烧现象，同时加强检验把关，确保产品质量符合设计要求。
关鍵词：2A12；热处理；质量控制
1 概述
2A12（LY12）属于鋁-铜-镁系硬铝合金，其成分比较合理，综合性能较好。该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150℃以下的工作零件；在热状态、退火和固溶状态下的成形性能都比较好，热处理强化效果显著，被广泛用于航空、航天领域。但该材料在固溶处理加热过程中显微组织过烧敏感性高，如何防止过烧现象一直是2A12铝合金热处理工艺关注的主要问题，因为热处理过烧是铝合金的致命缺陷，对材料的强度和塑性存在不良影响，直接导致材料或零件报废。
2 2A12铝合金热处理制度
2A12铝合金一般在固溶处理+自然时效状态下使用。固溶处理是为了获得最大限度的过饱和固溶体，从而使其在时效后得到良好的综合机械性能。
关于2A12铝合金的固溶处理温度，不同的资料介绍不尽相同。2A12铝合金相当于前苏联的Д16合金， 相当于美国的2024合金。前苏联对Д16合金淬火加热温度取495～505℃；美国2024合金的淬火加热温度为493±6℃；而日本为495±3 ℃。其依据可能是2A12合金存在四元共晶α（ Al） + CuAl2（θ） + CuMgAl 2 （S ） + Mg2Si的共晶温度为500 ℃左右 [1] 。而国内有的资料介绍的热处理温度为495～503℃，厚度小于5mm的板材，淬火加热温度可选上限，厚板（>30mm）则宜采用下限[2]；有的资料介绍的为495～500℃[3]。
2A12铝合金的淬火冷却介质一般为自来水。
3、2A12铝合金的过烧敏感性
3.1 过烧机理
国内2A12铝合金的固溶处理加热温度一般采用495～503℃，在此温度范围，合金化合物相可以分解，合金元素扩散固溶到α（A l）基体，随后迅速冷却，可获得过饱和固溶体组织，以便随后通过时效来提高强度。
2A12合金的主要可溶强化相是CuMgAl2，其次是CuAl2 。CuAl2和CuMgAl2与铝基体形成α（Al） + CuAl2+ CuMgAl2 三元低熔点共晶组织，其熔化温度为507℃左右。固溶处理加热保温的目的是要让化合物相充分溶解而不出现低熔点共晶组织熔化现象，因为材料局部熔化会导致微观组织的不连续，对强度和塑性都有不良影响。
2A12材料固溶处理温度上限一般为503℃，与三元低熔点共晶组织熔化温度507℃很接近，如果热处理加热设备炉温均匀性不符合要求或温度失控，使固溶温度高于507℃时，就很容易产生过烧现象，导致产品报废。
3.2 过烧特征
2A12 铝合金固溶+自然时效后的正常显微组织为α基体 + 弥散分布的 S（CuMgAl2）相 、θ（CuAl2）相及少量其它合金化合物或杂质。
若固溶处理温度过高，则可能导致不同程度的显微组织过烧现象，主要表现为低熔点共晶复熔球、晶界粗化、三角晶界等微观形貌特征，如图1、图2。图1为轻微过烧组织，主要表现为出现少量低熔点共晶复熔球，如箭头所指。图2为严重过烧组织，表现为低熔点共晶复熔球增多，晶界粗化，并且出现三角晶界。
4、热处理质量控制
4.1 固溶处理温度控制
2A12铝合金三元共晶点约为507℃，故其淬火温度必须控制在507℃以下。因此，在加热设备、仪表控制及生产操作等方面均应严格注意，既要防止过烧，又要防止加热不充分。
固溶处理的加热设备一般采用硝盐炉，可以保证炉温均匀性控制在±3℃，控制仪表的设置温度应低于503℃。如果采用空气循环炉加热，必须考虑炉内不同部位温差的影响以及控温波动的影响，设置相对较低的固溶处理温度，确保产品不过烧。
4.2 固溶处理保温时间控制
固溶处理加热时间与设备性能有很大关系，在盐浴槽内的加热速度要比在电炉中快，保温时间相对较短。
保温时间的长短主要取决于强化相充分溶解所需要的时间，同时要避免产生晶粒粗大现象，依据相关工艺规程，结合产品尺寸计算具体的保温时间，重复淬火时的保温时间可减少50%。
4.3 冷却速度
2A12的固溶处理冷却介质一般为室温水，或将水介质加热到一定温度，以减小形状复杂或薄壁零件的淬火变形量。
淬火转移的操作间隙时间应尽可能短，小件一般不超过15～20秒，大件或大批零件一般不超过30秒。淬火冷却速度越快，获得过饱和固溶体的浓度越高，零件经过时效后机械性能就越高。
4.4 合理装炉
在批量生产中，同一炉工件在炉内放置的位置不一样，如有的距离加热元件近一些，有的则远一些，虽然电炉控温仪表显示的炉温正常，但这种摆放位置的差别可能导致实际加热温度存在一定差异。特别是装炉量过大时，那些较靠近炉丝的工件，温度会相对偏高一点，而远离炉丝的工件，则温度相对偏低一点。当设定的加热温度偏高、保温时间过长时，那些靠近炉丝的工件可能因局部温度超过低熔点共晶的熔化温度而致使工件局部过烧。
因此，在生产过程中，应严格控制装炉量，装炉量不要过大，并避免过度堆砌，尽可能使工件散开放置，以使工件受热均匀；装炉时工件尽量不要靠近炉丝，以免因局部温度过高而产生过烧。
4.5 时效
时效的时间和温度是影响铝合金性能的重要因素。2A12合金一般采用自然时效，即室温下放置不少于96小时。自然时效时，一定要保证足够的时效时间，以获得良好的强化效果。
4.6 严格质量检验
4.6.1 金相组织检验
因为2A12铝合金过烧敏感性高，金相检验中一定要引起高度的重视。第一，试样制备的质量要严格要求，尽量排除假象的干扰；第二，试样腐蚀程度要适当，可以先轻腐蚀，用200×和500×交替观察合金化合物形貌，多选几个有代表性的视场，仔细检查是否有复熔球。然后可加深腐蚀，观察晶界是否有粗化现象，是否有三角晶界等。对疑似过烧的组织要进行 “会诊”，并结合热处理操作过程调查情况，通过综合分析，以确定是否过烧；第三，检验时严格执行双岗制。
4.6.2 力学性能检验
过烧会影响材料的力学性能。每个炉次热处理后均应抽样或以随炉试块进行力学性能检测，及时发现异常情况，以避免不合格材料或工件流入产品生产过程。
5、结语
2A12是工厂常用的铝合金材料，热处理是决定产品质量的关键环节，必须严格进行过程质量控制，以预防为主，有效避免过烧现象，同时加强检验把关，确保产品质量符合设计要求。
参考文献
[1]蔡红、胡改萍，LY12硬铝合金的热处理工艺与组织和性能[J].热处理，2009年第24卷，第5期.
[2]《有色金属及其热处理》编写组，有色金属极其热处理[M].国防工业出版社.
[3]金相图谱编写组，变形铝合金金相图谱[M].冶金工业出版社.
关鍵词：2A12；热处理；质量控制
1 概述
2A12（LY12）属于鋁-铜-镁系硬铝合金，其成分比较合理，综合性能较好。该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150℃以下的工作零件；在热状态、退火和固溶状态下的成形性能都比较好，热处理强化效果显著，被广泛用于航空、航天领域。但该材料在固溶处理加热过程中显微组织过烧敏感性高，如何防止过烧现象一直是2A12铝合金热处理工艺关注的主要问题，因为热处理过烧是铝合金的致命缺陷，对材料的强度和塑性存在不良影响，直接导致材料或零件报废。
2 2A12铝合金热处理制度
2A12铝合金一般在固溶处理+自然时效状态下使用。固溶处理是为了获得最大限度的过饱和固溶体，从而使其在时效后得到良好的综合机械性能。
关于2A12铝合金的固溶处理温度，不同的资料介绍不尽相同。2A12铝合金相当于前苏联的Д16合金， 相当于美国的2024合金。前苏联对Д16合金淬火加热温度取495～505℃；美国2024合金的淬火加热温度为493±6℃；而日本为495±3 ℃。其依据可能是2A12合金存在四元共晶α（ Al） + CuAl2（θ） + CuMgAl 2 （S ） + Mg2Si的共晶温度为500 ℃左右 [1] 。而国内有的资料介绍的热处理温度为495～503℃，厚度小于5mm的板材，淬火加热温度可选上限，厚板（>30mm）则宜采用下限[2]；有的资料介绍的为495～500℃[3]。
2A12铝合金的淬火冷却介质一般为自来水。
3、2A12铝合金的过烧敏感性
3.1 过烧机理
国内2A12铝合金的固溶处理加热温度一般采用495～503℃，在此温度范围，合金化合物相可以分解，合金元素扩散固溶到α（A l）基体，随后迅速冷却，可获得过饱和固溶体组织，以便随后通过时效来提高强度。
2A12合金的主要可溶强化相是CuMgAl2，其次是CuAl2 。CuAl2和CuMgAl2与铝基体形成α（Al） + CuAl2+ CuMgAl2 三元低熔点共晶组织，其熔化温度为507℃左右。固溶处理加热保温的目的是要让化合物相充分溶解而不出现低熔点共晶组织熔化现象，因为材料局部熔化会导致微观组织的不连续，对强度和塑性都有不良影响。
2A12材料固溶处理温度上限一般为503℃，与三元低熔点共晶组织熔化温度507℃很接近，如果热处理加热设备炉温均匀性不符合要求或温度失控，使固溶温度高于507℃时，就很容易产生过烧现象，导致产品报废。
3.2 过烧特征
2A12 铝合金固溶+自然时效后的正常显微组织为α基体 + 弥散分布的 S（CuMgAl2）相 、θ（CuAl2）相及少量其它合金化合物或杂质。
若固溶处理温度过高，则可能导致不同程度的显微组织过烧现象，主要表现为低熔点共晶复熔球、晶界粗化、三角晶界等微观形貌特征，如图1、图2。图1为轻微过烧组织，主要表现为出现少量低熔点共晶复熔球，如箭头所指。图2为严重过烧组织，表现为低熔点共晶复熔球增多，晶界粗化，并且出现三角晶界。
4、热处理质量控制
4.1 固溶处理温度控制
2A12铝合金三元共晶点约为507℃，故其淬火温度必须控制在507℃以下。因此，在加热设备、仪表控制及生产操作等方面均应严格注意，既要防止过烧，又要防止加热不充分。
固溶处理的加热设备一般采用硝盐炉，可以保证炉温均匀性控制在±3℃，控制仪表的设置温度应低于503℃。如果采用空气循环炉加热，必须考虑炉内不同部位温差的影响以及控温波动的影响，设置相对较低的固溶处理温度，确保产品不过烧。
4.2 固溶处理保温时间控制
固溶处理加热时间与设备性能有很大关系，在盐浴槽内的加热速度要比在电炉中快，保温时间相对较短。
保温时间的长短主要取决于强化相充分溶解所需要的时间，同时要避免产生晶粒粗大现象，依据相关工艺规程，结合产品尺寸计算具体的保温时间，重复淬火时的保温时间可减少50%。
4.3 冷却速度
2A12的固溶处理冷却介质一般为室温水，或将水介质加热到一定温度，以减小形状复杂或薄壁零件的淬火变形量。
淬火转移的操作间隙时间应尽可能短，小件一般不超过15～20秒，大件或大批零件一般不超过30秒。淬火冷却速度越快，获得过饱和固溶体的浓度越高，零件经过时效后机械性能就越高。
4.4 合理装炉
在批量生产中，同一炉工件在炉内放置的位置不一样，如有的距离加热元件近一些，有的则远一些，虽然电炉控温仪表显示的炉温正常，但这种摆放位置的差别可能导致实际加热温度存在一定差异。特别是装炉量过大时，那些较靠近炉丝的工件，温度会相对偏高一点，而远离炉丝的工件，则温度相对偏低一点。当设定的加热温度偏高、保温时间过长时，那些靠近炉丝的工件可能因局部温度超过低熔点共晶的熔化温度而致使工件局部过烧。
因此，在生产过程中，应严格控制装炉量，装炉量不要过大，并避免过度堆砌，尽可能使工件散开放置，以使工件受热均匀；装炉时工件尽量不要靠近炉丝，以免因局部温度过高而产生过烧。
4.5 时效
时效的时间和温度是影响铝合金性能的重要因素。2A12合金一般采用自然时效，即室温下放置不少于96小时。自然时效时，一定要保证足够的时效时间，以获得良好的强化效果。
4.6 严格质量检验
4.6.1 金相组织检验
因为2A12铝合金过烧敏感性高，金相检验中一定要引起高度的重视。第一，试样制备的质量要严格要求，尽量排除假象的干扰；第二，试样腐蚀程度要适当，可以先轻腐蚀，用200×和500×交替观察合金化合物形貌，多选几个有代表性的视场，仔细检查是否有复熔球。然后可加深腐蚀，观察晶界是否有粗化现象，是否有三角晶界等。对疑似过烧的组织要进行 “会诊”，并结合热处理操作过程调查情况，通过综合分析，以确定是否过烧；第三，检验时严格执行双岗制。
4.6.2 力学性能检验
过烧会影响材料的力学性能。每个炉次热处理后均应抽样或以随炉试块进行力学性能检测，及时发现异常情况，以避免不合格材料或工件流入产品生产过程。
5、结语
2A12是工厂常用的铝合金材料，热处理是决定产品质量的关键环节，必须严格进行过程质量控制，以预防为主，有效避免过烧现象，同时加强检验把关，确保产品质量符合设计要求。
参考文献
[1]蔡红、胡改萍，LY12硬铝合金的热处理工艺与组织和性能[J].热处理，2009年第24卷，第5期.
[2]《有色金属及其热处理》编写组，有色金属极其热处理[M].国防工业出版社.
[3]金相图谱编写组，变形铝合金金相图谱[M].冶金工业出版社.