均勻化處理作為提高錠坯的冶金質量及擠壓性能的手段，自從20世界40年代出現以來，在美國，日本，德國，英國等已開發國家得到了很大的發展，目前已經成為了提高錠坯的冶金質量的最重要方法。用這種方法生產出來的鋼材可以用來製造裝甲車和坦克等重型武器，也是一個國家武器發展技術的重要指標之一。
基本介紹
- 中文名：均勻化處理
- 外文名：homogenization treatment
- 參數：均熱時間、均熱溫度及冷卻速率
- 目的：改變連鑄線坯內部的組織和性能
簡介,均勻化處理規程,均勻化處理爐,目的意義,推進式加熱均勻化爐,
簡介
為了改變連鑄線坯內部的組織和性能，以利於其後的拉伸生產，對某些連鑄合金線坯要進行均勻化處理，使合金內部的結晶組織得到改善，鑄造應力得以消除，偏析減少。 均勻化處理的溫度，一般要高於該合金的中間退火溫度，保溫時間也比較長。例如，採用臥式連鑄生產的HPb59-1鉛黃銅線坯，需要在710~760℃溫度下，保溫4~8h。
均勻化處理重要的參數如：均熱時間、均熱溫度及冷卻速率都有了明確的提法。間歇式的均勻化爐也被連續均勻化爐所取代，連續均勻化爐具有先進的控制系統、完整的自動檢測系統、鋸切及裝載系統。當然這種處理過程成本相當高，量化的收益就會有所減少。
均勻化處理規程
均勻化處理的主要工藝參數是加熱溫度和保溫時間，其次是加熱速度和冷卻速度。鑄件的非平衡組織主要靠高溫下原子擴散來實現成分的均勻化。原子擴散速率和擴散係數與擴散原子的濃度梯度直接相關。
均勻化處理過程是熱激活過程，所以原子擴散係數遵循阿累尼烏斯方程的規律：D=Doexp（一Q/RT）。因此，為加速均勻制過程，應儘可能提高均勻化處理溫度。通常採用的均勻化處理溫度為0.90T熔～0.95T熔，T熔為實際的鑄件開始熔化溫度，它低於狀態圖上的固相線，如下圖所示的工區域：
均勻化處理的溫度範圍（陰影區）圖中Ⅱ區域為非平衡固相線溫度以上進行均勻化處理的溫度範圍，稱為高溫均勻化處理。實踐證明，鋁合金鑄件進行高溫均勻化處理是可行的，特別是對大截面工件的作用尤其明顯。鋁合金鑄件進行高溫均勻化處理是與其表面具有緻密的氧化膜有關。大多數合金不採用高溫均勻化處理。為使組織均勻化過程進行得迅速和徹底且避免過燒，可先在低於非平衡固相線溫度加熱，隨後再升至較高溫度，完成成分的均勻化。這種分級加熱工藝在鎂合金中得到了套用。合理的處理溫度往往需要先根據實驗確定，後在生產中使用。
均勻化處理的保溫時間基本上取決於非平衡相溶解及晶內偏析消除所需的時間。對有非平衡過剩相的合金，以非平衡過剩相溶解所需時間為主；無非平衡過剩相時，則由固溶體內濃度均勻化所需時間來決定。
均勻化處理爐
目的意義
在鋅板帶和鋁型材生產丁藝中，鑄錠通過軋制、擠壓可獲得坯料、板帶材和擠壓材。在鑄造過程中，雖然可以通過在鋁液中添加微量晶粒細化劑達到細化鑄錠晶粒的目的，但鑄錠的結晶組織還是不均勻。這是因為鋁液的凝固是從結晶器的內壁開始，垂直於冷卻面的方向向鋁液內部擴展，所以鑄造組織具有明顯的方向性；隨著鋁凝固層的增厚，傳熱係數減小，內外晶核的形成和長大的不一致導致晶粒的形狀、位向和大小也隨之變化；凝固時金屬成分造成的偏析現象，晶粒四周和晶內錳濃度的差異擴大了再結晶溫度區間，降低了生核率，從而容易產生粗晶；鑄造時錠內部產生不同程度的縮孔和疏鬆組織。
在熱軋、擠壓過程中，由於熱加工變形與再結晶同時進行，形成了以等軸晶粒為主的再結晶組織，可使鑄造的結晶組織不均勻狀態得到不同程度的改善：為了進一步改善熱軋、擠壓的性能，提高熱加工後產品質量和檔次，許多鑄錠在熱加工之前均在鋁合金固相線下的溫度570～620℃進行均勻化處理，使MnAl6相均勻析出，減小或消除晶內偏析，以達到均勻化的目的。
推進式加熱均勻化爐
以推進式加熱/均勻化爐為例：
對於具有熱軋能力的大型鋁加工廠的批量生產來說，用推進式加熱/均勻化爐來進行二次加熱和均勻化比較合適=根據工廠的實際情況可採用加料和卸料的全自動操作或半自動操作。
26t扁錠加熱電爐操作程式中，坯錠被放置在加料輥台上，自動對齊後由翻錠機構將坯錠翻起在墊塊上（也稱為熱靴），沿滑軌向前推進。推進是由液壓推料裝置將坯錠推送進爐膛，由於這種爐子多數是連續作業，推料裝置與出料裝置同步進行，推料裝置受出料端的溫度檢測信號控制。
這種爐子可以採用電加熱、氣體或油燃燒器進行直接加熱，通過大功率軸流風機進行空氣循環，確保坯錠的快速、均勻加熱。溫度均勻性一般要求在±5～±3℃範圍內，如此小的溫度允差使得坯錠在同相線下的高溫均勻化成為可能。採用先進的智慧型化控溫儀表或計算機坯錠進行差溫加熱，縮短了均勻化的時間。
推進式加熱爐一般由進料翻錠裝置、推料裝置、爐體、加熱系統、空氣循環系統、出料翻錠裝置、換氣系統、溫度控制和檢測中心、料墊自動返回系統組成。
