時效處理
旨在消除內應力的熱處理工藝
時效處理，指金屬或合金工件（如低碳鋼等）經固溶處理，從高溫淬火或經過一定程度的冷加工變形后，在較高的溫度或室溫放置保持其形狀、尺寸，性能隨時間而變化的熱處理工藝。一般地講，經過時效，硬度和強度有所增加，塑性韌性和內應力則有所降低。含碳較高的鋼，淬火后立即獲得很高的硬度，但其塑性變得很低。而鋁合金淬火后，強度或硬度並不立即達到峰值，其塑性非但未下降，反而有所上升。經相當長時間（例如4~6晝夜）的室溫放置后，這種淬火合金的強度與硬度顯著提高，而塑性則有所下降。這種淬火合金的強度和硬度隨時間而發生顯著變化的現象，叫做時效。室溫下進行的時效叫自然時效，在一定溫度下進行的時效叫人工時效。時效處理是把材料有意識地在室溫或較高溫度存放較長時間，使之產生時效工藝。
為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發生變化，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，這種為穩定精密製件質量的處理，稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘餘應力，穩定鋼材組織和尺寸，尤為重要。
時效處理：指合金工件經固溶處理，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。若採用將工件加熱到較高溫度，並較短時間進行時效處理的時效處理工藝，稱為人工時效處理。若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發生的時效現象，稱為自然時效處理。第三種方式是振動時效，從80年代初起逐步進入使用階段，振動時效處理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應力得以釋放，從而達到時效的目的。時效處理的目的，消除工件的內應力，穩定組織和尺寸，改善機械性能等。
在機械生產中，為了穩定鑄件尺寸，常將鑄件在室溫下長期放置，然後才進行切削加工。這種措施也被稱為時效。但這種時效不屬於金屬熱處理工藝。
20世紀初葉，德國工程師A.維爾姆研究硬鋁時發現，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，這種現象後來被稱為沉澱硬化。這一發現在工程界引起了極大興趣。隨後人們相繼發現了一些可以採用時效處理進行強化的鋁合金、銅合金和鐵基合金，開創了一條與一般鋼鐵淬火強化有本質差異的新的強化途徑——時效強化。
絕大多數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。在時效處理前進行淬火，就是為了在加熱時使盡量多的溶質溶入固溶體，隨後在快速冷卻中溶解度雖然下降，但過剩的溶質來不及從固溶體中分析出來，而形成過飽和固溶體。為達到這一目的而進行的淬火常稱為固溶熱處理。
在時效處理前進行固溶處理時，加熱溫度必須嚴格控制，以便使溶質原子能最大限度地固溶到固溶體中，同時又不致使合金髮生熔化。許多鋁合金固溶處理加熱溫度容許的偏差只有5℃左右。進行人工時效處理，必須嚴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。生產中有時採用分段時效，即先在室溫或比室溫稍高的溫度下保溫一段時間，然後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。
低碳鋼冷態塑性變形后在室溫下長期放置，強度提高，塑性降低，這種現象稱為機械時效。
基本信息
- 中文名
- 時效處理
- 外文名
- Aging treatment
- 目的
- 消除內應力
- 應用學科
- 技術學院
- 發現者
- 德國工程師A.維爾姆
- 分類
- 自然時效和人工時效兩種
- 屬類
- 科技名詞
- 步驟
- 固溶處理—熱處理—時效處理