1．我有一个问题

在机械设计中，我们经常用到铝合金。

比方，6061T6铝板和7075T651铝板就是运用最多的两种铝合金。

由于它们有很好的重量强度比，也就是说它们重量轻，而强度也不错，所以深受欢送，特别是关于重量比拟敏感的中央，比方高速运动平台，飞机构造，自行车架等。

那么问题来了，6061T6铝板和7075T651铝板，详细有什么区别？6xxx和7xxx的含义是什么？T6和T651又表示什么意义？

说到这里，不得不说起铝合金的分类及其命名办法。

2．铝合金的分类

（1）锻造和铸造铝合金

我们晓得，铝合金是以铝为根底元素，并添加了一种或二种主要合金元素，有金属特性的合金。

在大多数铝合金中，铝含量为90%－96%，合金元素包括铜，锌，锰，镁，硅等。

依据制造工艺类型，铝合金能够分为锻造铝合金和铸造铝合金。

锻造铝合金，是以锭或方坯方式消费，随后经过多种工艺，例如轧制，挤压，变形，拉拔等工艺消费出的，终端用户能够加工成零件的合金。

铸造铝合金，就是经过铸造的办法，制造的铸锭合金。

锻造铝合金和铸造铝合金

铸造铝合金的合金成分大于10%，而锻造铝合金的合金元素不超越4%。

由于合金元素含量越多，延展性就越低，不利于后期加工。

所以在实践工程中，多数状况都是运用锻造铝合金，比方常用的6061，7075，5083，1100，以至AL-Li8090-T8771等，就是锻造铝合金。

（2）可热处置铝合金和不可热处置铝合金

依据能否能够热处置，铝合金又能够分为可热处置铝合金，和不可热处置铝合金。

可热处置铝合金，是在固溶热处置以及时效过程中，其主要合金元素（及局部次要合金元素），能够提供显著的固溶和沉淀硬化作用，从而能够进步强度和硬度的合金。

这里触及到几个概念，比方固溶热处置，时效。

关于合金的强化，后续还会牵扯一些概念，比方冷加工，应变硬化等，我就在这里一同把这几个概念说了吧，免得四处找。

冷加工（Cold Working）：金属在一定的温度和速率下发作塑性变形，完成应变硬化。

例如经过滚压，拉拔等塑性变形，来进步其强度。

其原理是，冷加工使得微观构造中构成位错和空位，抑止了原子之间的相对运动，从而合金的强度得以进步。

应变硬化（Strain Hardening）：经过冷加工对金属构造停止改性，从而使得强度和硬度增加，而延展性降落。可参考这篇文章中的图4，来了解应变硬化。

固溶热处置（Solution Treatment）：一种热处置办法，包括将产品加热到适宜的温度，并在该温度下坚持足够长的时间，以允许溶质进入固体溶液，然后疾速冷却，以将溶质坚持在固体溶液中。

关于铝合金，固溶热处置，就是将合金加热至高温440℃-530℃（详细温度跟合金元素有关），目的是使合金元素溶于铝中，这时资料会变软。随后通常在水中极速冷却（淬火），以坚持合金中溶质元素的散布。

时效（Ageing）：固溶热处置后，溶质原子在室温下又分离（沉淀）在一同，这叫自然时效。假如是在低温熔炉中，溶质原子分离得更快，这叫人工时效。所以，时效其实就是提供了更精密的原子沉淀，所以能够进步强度。

关于铝合金，时效是指从过饱固体溶液中，析出一局部合金元素或者化合物，以产生所需的机械性能。

固溶热处置并淬火后，资料比拟软，这个时分很合适做拉伸，来强化资料。

假如淬火后，放置在空气中自然时效，资料会变得越来越硬，只是这个变化十分迟缓，有的合金以至几年后才变成最硬的状态。

而假如淬火后，立即停止人工时效，也就是把资料又加热至100-200°C，并保温一段时间，那么资料会由于沉淀出硬化的化合物，而变得坚硬，强度也会大大进步。

不同的时效温度对6160铝合金强度和硬度的影响：从图中能够看出，较高的温度，能够更快地使合金到达其最高强度。但是温度越高，最后取得的强度，不如低温下取得的高。

在时效过程中，温度和时间的把握十分重要，高温且过长的时效时间，会构成较大的沉淀元素，沉淀硬化效果大大降低。

相反，过低的时效温度，会耗费过多的沉淀时间，才干产生好的强化效果，时间长就意味着效率低了，本钱高了。

退火（Annealing）：加热并迟缓冷却，消弭内应力，进步韧性。

回火（Temper）：淬火后再次加热，回火英语是Temper，Temper有发脾气的意义，平常火气不大，发脾气时火就大了，能够了解为发脾气时，火就回来了，所以Temper叫回火（仅为便当记忆）。

好了，解释了一堆概念，这下我们能够继续往下说了。

不可热处置铝合金，在固溶热处置以及时效过程中，其主要合金元素，不能提供显著的固溶和沉淀硬化作用，所以只能经过应变硬化，例如冷轧或拉丝等冷加工办法，来进步其强度。

比方1，3，5类锻造铝合金，是不可热处置铝合金，而2，6，7类则能够热处置。

可热处置及不可热处置锻造铝合金

关于铸造铝合金，1，4，5类不可热处置，而2，3，7，8类能够热处置。

不可热处置铝合金，只能经过加工硬化（Work Hardening），例如滚压，拉拔等，来进步其强度。

由于冷加工使得构造中构成位错和空位，抑止原子之间的相对运动，所以进步了合金的强度。

可热处置铝合金，可以经过热处置，也能够经过加工硬化，来进步其强度。

也就是说，能否可以热处置，决议了铝合金的强化方式。

3．铝合金的表示办法

铝合金由四位数字加一些符号来表示，比方5083-H112，7075-T73等。

在表示办法上，锻造铝合金和铸造铝合金区别也很明显。

铸造铝合金前4位数中有小数点，而锻造铝合金中没有小数点。

例如，1xxx，3xxx，5xxx，7xxx等表示锻造铝合金，而1xx.x，3xx.x，5xx.x，7xx.x等表示铸造铝合金。

由于实践工程中以锻造铝合金居多，所以接下来，我主要集中在锻造铝合金来说。

第一位数字表示铝合金的类型，由1-9组成，不同的数字表示不同的合金成分。

第2个数字表示合金成分的改型，0表示原始成分，1表示第一次改型，2表示第二次改型，依次类推，表示不同的合金元素含量的差别。例如7075表示铝－锌原始合金， 7175和7475表示铝－锌改型合金，7175和7475是7075的改型牌号。

第3和第4位数字，表示该合金系列中的特定合金。这些数字的值没有特别的意义。

假如用一张图来表示锻造铝合金的话，就是下面这张。

1xxx系列

1类铝合金其实并不是真正的铝合金，由于它的铝含量是99%，属于商业纯铝。

机械方面，这类合金有很好的延展性，比方1100常用来做钣金，还有常见的药品和食物铝箔包装，也是用1类合金。

另外，1类合金有很好的抗腐蚀性，加工性，并且能够经过加工硬化来进步其强度。

这类合金，由于有出色的导电性，导热性，所以普遍应用于电力保送范畴。

2xxx系列

2类合金的主要合金元素是铜，还含有少量的镁。

由于铜在高温时能够溶解于铝中，所以此类合金对固溶强化会有反响，称为可热处置铝合金。

经过热处置后，它能够具有很好的强度，可与低碳钢媲美。

当然，由于含铜，所以也更易于腐蚀。

2024是典型的，运用最普遍的2类铝合金。

3xxx系列

3类铝合金的主要合金元素是锰。

此类合金具有中等强度，具有出色的加工性能。

比方，该等级中的3003铝合金，由于有很好的可加工性，常用于散热安装。

再如3004铝合金，延展性和加工性好，常用于制造易拉罐。

4xxx系列

4类铝合金的主要合金元素是硅。

硅的参加能够降低熔点，但不影响延展性，所以，这类合金通常用作焊丝，用来衔接其他的铝。

另外，由于4系列合金的氧化层，在美学上令人心旷神怡，所以也通常运用于建筑中。最有代表性的是4047，它有很好的导热，导电和抗腐蚀性能等。

此类合金通常是不能热处置的，但是依据硅的含量，和其他合金元素的成分，有些又能够停止一定水平的热处置。

5xxx系列

5xxx系列合金的主要元素是镁，在特定合金中，还含有少量的锰。

这类合金可应变硬化，易于焊接，并且具有极好的抗腐蚀性，所以可用于海洋环境，像船体，舷梯和其他海洋设备。

比方5052合金，具有良好的耐海水腐蚀性，和出色的可加工性，常用于海洋船只，而5083则可用于坦克战机，5005常用于建筑构造等。

6xxx系列

6系列铝合金的主要合金元素是镁和硅，在固溶热处置时，它们将会合成Mg2Si。

此类合金能够经过热处置进步强度，固然没有2xxx和7xxx系列铝合金的强度高，但是它交融了良好的强度，可加工性，焊接性，成型性及抗腐蚀性。

经过挤压成型的6系列合金，是机械及建筑构造范畴的第一选择。

比方，6061铝合金，是可热处置铝合金中最灵敏的，它同时保存了大多数铝的出色特性，所以它也是我们在设计中，运用最频繁的铝合金。该牌号具有普遍的机械性能和耐腐蚀性，在退火条件下具有优良的可加工性，能够运用常规办法加工，而且它还能够停止焊接。

7xxx类铝合金

7类铝合金的主要合金元素是锌，通常还有一定量的铜和镁。

由于运用了锌，所以此类合金是一切锻造合金中最巩固的，其强度以至能够超越某些钢。

正由于如此，所以7类合金常用于飞机工业中。固然锌的添加也会降低其可加工性，但是其出色的强度补偿了这些缺陷。

比方7075铝合金，由于它具有出色的重量强度比，是高应力零件的理想选择。并且能够依据需求，停止成型加工，热处置等操作。

8xxx系列铝合金

8类铝合金运用不常用的元素作为其合金元素，例如锂，锡，或铁等。

此类合金普通用于有特定请求的场所，例如高温性能，较低的密度，较高的刚度等请求。

比方铝锂合金8090-T8771，用于高速转动的，低转动惯量高刚性的大转盘。

8类合金也通常用于直升机部件，和其他航空航天应用中。

4．铝合金的回火处置

铝合金组别，用四位数字表示，不同的数字表示不同的合金成分。

比方，2类合金的主要合金元素是铜，6类铝合金的主要合金元素是镁和硅，7类铝合金的主要元素是锌。

而铝合金的热处置用大写字母和数字来表示。

大写字母，例如F，O，H， W，T等，表示不同的热处置类型。

比方6061T6铝板：表示该铝合金属于第6类铝合金，即铝－镁－硅铝合金，并停止了固溶热处置，以及人工时效：T6。

再比方，7075T651铝板，根本回火为T6，表示固溶热处置，淬火，然后人工时效，5表示经过了应力释放，1表示应力释放的拉伸量为0.5-2%。

不同字母的详细含义如下：

F＝As Fabricated，表示经过成型工艺办法制造的产品。

用于关于应变硬化和热处置没有特别请求，仅在成型过程中取得一些回火，对机械性能没有限定的合金。

例如经过轧制，挤压，锻造，拉拔或铸造等工艺办法，制造的锻造或铸造合金产品，这些工艺在加工或应变硬化过程中，对热条件没有特殊控制。

比方，2014-F表示2014铝合金的加工产品方式，加工工艺能够是轧制，挤压，锻造，或这些工艺的组合。

O：退火（Annealed）

退火的主要目的是进步可加工性，韧性，以及延展性，并使得铝合金具有最低强度的状态。

例如5083-O表示5083的恣意产品方式，其最近的处置是加热到高温345°C，然后自然冷却到室温。

H：应变硬化（Strain Hardened）

关于不可热处置的铝合金，通常经过常温下应变硬化的方式，来进步其强度。

H后面通常会有2，3个符号，用来表示冷加工量，及随后的热处置。

比方H后面的第一个数，H1表示仅应变硬化，H2表示应变硬化和局部退火。H3表示应变硬化，然后停止热稳定处置，H4表示应变硬化及喷漆。

H1－H4的详细含义如下。

H1：无热处置过程，仅经过应变硬化来进步强度，这个代号后面的数值表示硬化水平。

H2: 应变硬化并局部退火。用于：停止了超额的应变硬化，然后经过局部退火，降低强度至需求程度的产品。H2后面的数字表示退火后剩下的应变硬化量。

H3: 应变硬化并低温稳定化。用于先经过应变硬化，然后运用低温稳定化，来降低强度，进步延展性的产品。此符号后面的数字，表示应变硬化并低温稳定化后，剩余的硬化量。

H后面的第二个数，例如H1X中的X，表示合金的实践应变硬化量。

再如H2X中的X，表示金属在超越所需的冷加工量，并停止局部退火后，剩余的有效冷加工量。

而H3X中的X，在冷加工和温度稳定化处置之后，剩余的有效冷加工。

H4X中的X，表示在冷加工和后续的成型，喷漆过程中触及的热暴露之后，剩余的有效冷加工。

如上所说，H后面的第二个数字，表示应变硬化的水平，假如HX（X=1，2，3，4）后面跟了如下的数字，那么它的详细含义如下：

2: 1/4硬化量。

4: 1/2硬化量。

6: 3/4硬化量。

8: 全硬化量。

9: 超额硬化量。

总之，H后面的第二个数表示剩余的冷加工量。

H后面的第三位数，比方HXX1，是两位数回火的变种，它用来表示机械性能或者精加工的控制，但是这种差别通常并不大。

比方，H111表示退火后，在拉伸中停止细微应变硬化，通常应用于必需在退火后停止矫直，以到达直线度公差的挤压型材。

H112用于经过高温成型工艺，取得了少许的回火，并且对应变硬化量和热处置量没有特别的控制，但是对机械性能有一定请求的产品。

H111，H311及H321分别用于比H11，H31及H32硬化量要少些的合金。

W：固溶热处置（Solution Heat Treated）

这是一种不稳定回火，仅应用于运用固溶热处置后，又阅历室温自然时效的合金。仅当指定自然时效周期时，才运用此符号。

T：热处置（Thermal Treated，Heat Treated）

T表示热处置，经过热处置，来产生除了F，O或H之外的稳定回火。

T是热处置合金中，运用最普遍的符号，它能够用于任何可热处置合金。

可热处置合金在经过固溶热处置后，通常会停止快速淬火，并辅以自然或人工时效。

T后面总是有一个或多个数字，用来定义后续不同的处置。

T1：高温成型并冷却后，自然时效至根本稳定状态。

应用于高温成型（例如浇铸或挤压）工艺后，依照足以进步强度的冷却速度，停止的室温时效处置产品。

适用于在高温成型并冷却后，未停止冷加工的产品，或冷加工，例如展平或拉直，对机械性能的影响不明显的产品。

T2: 高温成型并冷却，然后停止冷加工，并自然时效至稳态。

T3: 固溶热处置，然后停止冷加工，最后自然时效至稳定状态。应用于经过冷加工，例如展平或者拉直，能够进步强度的产品。

T4: 固溶热处置，然后自然时效至稳定状态。应用于固溶热处置之后，未停止冷加工的产品，或者冷加工不能进步强度的产品。

T5：高温成型并冷却，然后人工时效。应用于高温成型（例如浇铸或挤压）并冷却后，停止人工时效，以进步机械强度和尺寸稳定性的产品。

T6: 固溶热处置，然后人工时效。应用于固溶热处置之后，不停止冷加工，或者冷加工不能进步强度的产品。

T7: 固溶热处置，然后在熔炉中时效至稳态化。稳态化的目的是进步其抗拉强度。

T8: 固溶热处置，然后冷加工硬化，最后人工时效处置。应用于经过冷加工，例如展平或者拉直，能够进步强度的产品。

T9: 固溶热处置，然后人工时效硬化，最后冷加工进步强度。

T10：高温成型冷却后停止冷加工，然后人工时效完成沉淀硬化。

5.6061T6铝板和7075T651铝板的区别

OK，到这里，我们对铝合金系统有了一个全局的认识。

那么如今，我们再来说说6061和7075，应该就比拟容易了解了。

6061T6铝板：表示该铝合金属于第6类铝合金，即铝－镁－硅铝合金，并停止了固溶热处置，以及人工时效处置：T6。

其中T6表示，该铝合金运用了回炽热处置。

该热处置分两步，第一步加热合金，第二步实效处置。

在第一步中，铝合金被放入恒定温度为527℃左右的温度之中，并坚持大约1小时，目的是让铝合金中的合金元素溶解，并平均散布在铝中。

之后取出，在冷水中快速淬火，淬火的目的是让合金元素镁和硅等，保存在固定位置。

由于假如将零件迟缓冷却，通常会发作合金元素析出。

第二步，时效处置，就是将工件重新加热到177℃，并保温1-18小时（详细保温时间，依照工件尺寸，外形，应用等要素来肯定）。

这一步的目的，是让硬化元素Mg2Si沉淀析出，加强铝合金的强度。

7075T651铝板：这是典型的7系列合金，也就是以锌为主要合金元素的铝合金。

它的热处置类型和6061T6铝板相同，根本回火为T6，表示固溶热处置，然后淬火，最后人工时效，时效的强化元素是Mg和ZnAlCu2。