淬火敏感性常用於鋁合金材料的研究中，是表征可熱處理強化鋁合金在固溶淬火過程中其過飽和固溶體分解過程受淬火冷卻速度影響的敏感程度。淬火敏感性的高低直接影響大型厚工件的淬透性。淬火敏感性高的鋁合金材料實質上是固溶淬火過程中過飽和固溶體析出了一定的平衡相，從而降低了時效中析出強化相的體積分數和均勻分布。表征淬火敏感性常用的方法有TTP曲線法、末端淬火實驗法和不同介質淬火實驗法。
基本介紹
- 中文名：淬火敏感性
- 外文名：quech sensitivity
概念定義,影響因素,作用機理,表征方法,
概念定義
淬火敏感性是變形鋁合金材料尤其是可熱處理強化的2XXX系，6XXX系和 7XXX系鋁合金研究中的常見的概念。在鋼的研究中也有涉及，但是沒有鋁合金中提到的多。可熱處理強化的鋁合金固溶淬火後固溶體的過飽和程度是後續時效強化的決定性因素，而大的淬火冷卻速度是高程度過飽和固溶體的重要方法。因此，鋁合金的淬火敏感性可以理解為鋁合金過飽和固溶體分解對固溶淬火冷卻速度的敏感程度。
影響因素
淬火敏感性高的鋁合金，淬火時如果不能保證足夠快的淬火冷卻速度，過飽和固溶體就會很快分解，不能形成高程度的過飽和固溶體，那么後續的時效處理時其性能較峰值就會有很大的下降。而淬火敏感性低的鋁合金，，時效過程中過飽和固溶體的分解也較遲緩。假設合金的淬火敏感性足夠低，那么固溶處理後在空氣中冷卻而不用水淬就可以形成過飽和固溶體。
淬火敏感性的高低會影響鋁合金的淬透性。對於淬火敏感性的高的合金，在固溶淬火過程中就必須使用水淬等冷速較大的冷卻方式。如果鋁合金產品的尺寸較大、截面積較厚，材料從表面到心部會形成較大的溫度梯度，心部的冷卻速度往往會低於臨界冷卻速度，直接導致大型結構件心部的性能不達標。此外，一味的追求較快的冷卻速度會導致鋁合金產品內部產生較大的殘餘應力，嚴重降低產品的力學性能和後續的可加工性能。
作用機理
以7XXX系鋁合金為例，其時效強化主要是通過基體中析出高密度的η’相(MgZn2)來實現的。固溶處理時Zn、Mg和Cu等合金元素會固溶於Al基體中形成過飽和固溶體，這些過飽和固溶體不穩定，時效過程中過飽和固溶體會分解析出第二相。一般來說，析出強化相的尺寸越細小，體積分數越高，合金的強度也越高。對於某些高淬火敏感性的7XXX系合金而言，當固溶淬火冷卻速度比臨界冷卻速度慢時，過飽和固溶體會分析析出平衡η 相(MgZn2)。這種平衡相尺寸較大，與基體非共格，因為平衡η 相是較粗大的硬脆相，強化機制為位錯繞過機制，強化效果一般不如位錯切過機制（如彌散的η’ ）。而且固溶淬火過程中析出平衡相會消耗過飽和固溶體中的Zn、Mg合金元素，嚴重降低基體中合金元素的濃度和空位濃度，導致時效過程中強化相η’ 的體積分數降低，尺寸增加，彌散程度也降低，最終導致時效後性能的大大降低。
表征方法
關於鋁合金淬火敏感性的表征方法，主要有TTP曲線法、末端淬火實驗法和不同介質淬火實驗法等。
1. TTP曲線法
TTP(Temperature-Time-Property)曲線法是研究鋁合金淬火敏感性最常用的方法，是一種定量的準確表征鋁合金淬火敏感性的方法。TTP曲線即時間-溫度-性能曲線，由於其形狀像字母C，人們又稱其為“C曲線”。
7050合金的TTP曲線
可以將固溶後的鋁合金分別淬入不同溫度的鹽浴爐中，並等溫保溫不同的時間，然後水冷，再將這些不同淬火條件的試樣進行人工時效處理，記錄不同時效時間時某一性能指標（如維氏硬度、抗拉強度等）。一般選擇時效後性能下降到峰值性能95%時所對應的等溫保溫溫度和時效時間採用如下方程來擬合得到TTP曲線。
2. 末端淬火實驗法
末端淬火實驗法是通過研究鋁合金淬透性來反映鋁合金淬火敏感性的方法。通過對鋁合金棒狀試樣一端進行強烈的噴淋冷卻，在試樣長度方向上可以獲得不同的冷卻速度梯度。然後通過評估時效後不同深度的性能表現，得到淬透性曲線，以此評價鋁合金淬火敏感性的高低。
末端淬火實驗法
3.不同介質淬火法
不同介質淬火法是一種定性的、粗略的表征淬火敏感性的方法。是將固溶處理後的合金採用不同的淬火介質進行冷卻，從而實現不同的淬火冷卻速度。然後分別評估合金在不同淬火介質（即不同淬火冷卻速度）中冷卻後的性能表現，以此反映材料的淬火敏感性。
