鋁型材經(jīng)淬火呈亞穩(wěn)定狀態(tài)的過飽和固溶體，有發(fā)生分解和析出過剩溶質(zhì)院子的趨勢，在一定條件下，這種過飽和固溶體發(fā)生分解和析出的熱處理階段稱時效；在室溫條件下的時效稱自然時效，需要將鋁型材加熱一定溫度并保持一定時間的時效稱人工時效；

一般來講，大多數(shù)鋁型材在室溫下就產(chǎn)生脫溶過程即發(fā)生自然時效，自然時效可在淬火后立即開始，也可經(jīng)過一定的“孕育期”才開始；不同材質(zhì)鋁型材自然時效的速度相差很大，有的合金材質(zhì)僅需數(shù)天，如硬鋁合金型材（2A11、2A12等）在淬火后室溫停放48h以后，性能開始趨于穩(wěn)定；有的鋁型材需要經(jīng)過數(shù)月或數(shù)年性能才能趨于穩(wěn)定，如7A04合金即使自然時效3個月也難以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，只有在升高溫度（通常高于120℃）的條件下，過飽和固溶體的分解和析出才可能加速；

時效硬化過程是過飽和固溶體分解和析出的過程，這個過程在時效整個階段可分為三個階段：第一階段是溶質(zhì)原子沿基體的一定晶面產(chǎn)生富集，形成濃度偏聚，即G.P區(qū)的階段；這個階段中，G.P區(qū)與母相共格，結(jié)構(gòu)與母相之間的表面能小，鋁型材的強(qiáng)度、硬度開始升高；第二階段G.P區(qū)長大并轉(zhuǎn)化為一種中間相（θ”）；θ”相完全與基體共格，在基體中均勻分布；但θ”相的結(jié)構(gòu)與基體有差別，在相周圍會產(chǎn)生較大的晶格畸變，導(dǎo)致鋁型材顯著強(qiáng)化，其強(qiáng)化效果比G.P區(qū)要大；第三個階段是中間過渡相（θ”）轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂歇?dú)立晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定相，鋁型材的強(qiáng)度、硬度開始降低，也就是過時效開始；如果時效時間再延長或溫度升高，平衡相θ聚集長大，鋁型材就會過時效，過時效的鋁型材強(qiáng)度、硬度顯著降低；

鋁型材的時效硬化能力與固溶體的濃度和時效溫度有關(guān)，理論上固溶體的濃度越高，時效效果越強(qiáng)烈，以接近極限溶解度的鋁型材強(qiáng)化效果最大；反之，則效果越低；時效溫度對時效效果的影響可用不同溫度下的等溫時效曲線來表示，見下圖：

從曲線上可觀察到以下特點(diǎn)：

 

（1）降低時效溫度，可以阻礙或抑制時效硬化效應(yīng)（如在-18℃時）；

（2）時效溫度提高，則時效硬化速度加快，時效時間縮短，但硬化峰值的軟化速度也較快；

（3）在具有強(qiáng)度峰值的溫度范圍內(nèi)，強(qiáng)度最高值隨時效溫度升高而降低；

（4）在人工時效時，強(qiáng)度才會出現(xiàn)峰值，當(dāng)鋁型材的強(qiáng)度達(dá)到最高值時，如果繼續(xù)延長時效時間，強(qiáng)度不僅不會升高，反而開始下降，出現(xiàn)“過時效”；

（5）自然時效不會出現(xiàn)過時效現(xiàn)象；

 

實效的目的是使淬火得到的過飽和固溶體發(fā)生分解并均勻析出，用來提高鋁型材的強(qiáng)度性能；根據(jù)時效硬化曲線可以確定時效工藝制度，也可避免過時效現(xiàn)象；

 

從時效硬化曲線得知，在時效初期鋁型材強(qiáng)度升高很慢或不升高且塑性很高，可利用這一特性對鋁型材進(jìn)行矯直操作，對生產(chǎn)非常有利；

 

對一般鋁型材來說，采用自然時效時，其屈服強(qiáng)度稍低，而耐腐蝕性能較好；采用人工時效時，鋁型材的屈服強(qiáng)度較高，而伸長率和耐腐蝕性能都降低，但對于AI-Zn-Mg-Cu系鋁型材（7A04則）相反，當(dāng)采用人工時效時，鋁型材的耐腐蝕性能反而比自然時效的高；人工時效時，屈服強(qiáng)度較抗拉強(qiáng)度有更大的提高，因此，與同一鋁型材的自然時效狀態(tài)比較，人工時效后有更高的強(qiáng)度和較低的塑性；過時效降低抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度，但塑性不能相應(yīng)成比例升高；

 

鋁型材經(jīng)時效后會發(fā)生時效硬化，但時效的硬化是可逆的，若將經(jīng)過自然時效的鋁型材放在比較高的溫度（但低于淬火加熱溫度）下短時間加熱，然后在迅速冷卻到室溫，這時其強(qiáng)度將立即下降到和剛淬火時的差不多，即又回復(fù)到新淬火狀態(tài)，其他性質(zhì)的變化也往往相似，這種現(xiàn)象稱回歸；回歸后的鋁型材還能進(jìn)行自然時效，可以重復(fù)多次，這種可逆效應(yīng)稱“回歸效應(yīng)”；但應(yīng)指出，回歸操作每重復(fù)一次，都會發(fā)生一部分不可逆的分解，使再時效的能力減弱；硬鋁型材自然時效后在200~250℃短時間加熱后迅速冷卻，其性能變化如下圖所示：

自然時效后鋁型材一般只生成G.P區(qū)，但G.P區(qū)是熱力學(xué)不穩(wěn)定的沉淀相，如在較高溫度下短時間加熱，即會迅速向固溶體中回溶而消失，冷卻后又變成過飽和固溶體而恢復(fù)再時效的能力，這就是回歸效應(yīng)產(chǎn)生的原因；

回歸效應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中很有實用價值，例如對自然時效后因塑性降低零件的整形與修復(fù)處理困難，可以利用回歸處理來恢復(fù)塑性，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）回歸處理的溫度必須高于原先的時效溫度，兩者差別愈大、回歸愈快、愈徹底；相反，如果兩者差別很小，則回歸很難發(fā)生，甚至不發(fā)生；

（2）回歸處理的加熱時間一般很短，只要低溫脫溶相完全溶解即可，如果時間過長，會使硬度重新升高或過時效，達(dá)不到回歸效果；

（3）在回歸過程中，僅預(yù)脫溶期的G.P區(qū)重新溶解，脫溶期產(chǎn)物往往難以溶解；由于低溫時效時不可避免地總有少量脫溶期產(chǎn)物在晶界等處析出，因此，即使在最有利的情況下鋁型材也不可能完全回歸到新淬火狀態(tài)，總有少量性質(zhì)的變化是不可逆的；這樣，既會造成力學(xué)性能一定的損失，也易使鋁型材產(chǎn)生晶間腐蝕，使鋁型材耐腐蝕性有所降低，因而有必要控制回歸處理的次數(shù)；

對于某些鋁型材來說，淬火和人工時效之間的間隔時間對其時效效果有一定影響；如AI-Mg-Si系鋁型材，在淬火后必須立即進(jìn)行人工時效，才能得到高的強(qiáng)度，如果在室溫停放一段時間再時效，對強(qiáng)度有不利影響；w（Mg2Si）＞1%的鋁型材在室溫停放24h后再時效，強(qiáng)度比淬火后立即時效的低約10%，這種現(xiàn)象稱“停放效應(yīng)”或“時效滯后現(xiàn)象”；因此，對于有“停放效應(yīng)的”鋁型材，應(yīng)盡可能縮短淬火與人工時效的間隔時間；下表列出了某些鋁型材時效工藝制度：