鋁合金淬火工藝

鋁合金淬火工藝一．淬火原理擠壓鋁合金大多數(shù)是可熱解決強化合金，這些合金擠壓后通過固溶熱解決和時效，便可提高強度，獲得有用的組織和性能?？蔁峤鉀Q強化鋁合金的明顯特點是，其重要合金元素在固態(tài)鋁中的溶解度隨溫度升高而大大增加。固溶熱解決（或稱淬火）普通涉及兩個環(huán)節(jié)，即固溶解決和冷卻。第一步是在固溶度曲線溫度以上將材料進行熱解決形成固溶體，但是溫度要低于固相線溫度（或共晶溫度），熱解決所需時間取決于合金中Mg2Si化合物粒子的大小和分布狀況以及熱解決溫度的高低。細小的、高度彌散的Mg2Si化合物粒子比粗大的、聚集的粒子會更快溶解。一定形態(tài)的Mg2Si粒子其溶解度隨溫度的升高而明顯提高。第二步是必須使高溫下處在固溶狀態(tài)的合金材料足夠快地冷卻到室溫，以避免Mg2Si的析出，使得合金元素Mg和Si保存在過飽和固溶體中，為時效析出作好準備。二．擠壓在線淬火合金但愿含有需要的特性（1）固溶度線和固相線之間的溫度范疇寬,易于控制制品出口溫度所但愿的固溶溫度范疇;（2）在固溶溫度下擠壓變形力低,盡量減少變形能量和綜合溫升,獲得較高的允許擠壓速度;（3）淬火敏感性低,可對多個不同斷面制品采用強制風冷而不需采用水淬;（4）采用風冷時材料含有足夠的韌性;（5）含有符合構(gòu)造應用的拉伸強度性能"三．適合擠壓在線淬火的合金應含有的條件（1）合金固態(tài)溶解度極限與固相線之間范疇寬;（2）合金可允許溶質(zhì)原子(合金元素)某種程度的分解析出,而不損害材料的使用性能;（3）合金含有良好的可擠壓性,擠出制品能較好的流出模具達成淬火裝置,使得在模具出口至淬火區(qū)之間產(chǎn)生溶質(zhì)原子(合金元素)的某些析出極少,不至于達成不可接受的程度"（4）合金最佳含有低的臨界淬火速度,特別在合金用于生產(chǎn)薄壁復雜型材時可進行空氣淬火"鑒于迄今為止對現(xiàn)有鋁合金特性的理解,上述條件造成了擠壓在線淬火重要局限于Al-Mg-Si系和Al-Zn-Mg系合金"，普通認為,高強度Al-Cu-Mg系合金(如2024合金)和超高強度Al-Zn-Mg-Cu系合金(如7075合金)需要達成最佳的工藝水平才干實現(xiàn)擠壓在線淬火。然而,這樣高的工藝水平在現(xiàn)在還很難達成,盡管有報道說這兩類合金曾在德國二戰(zhàn)期間成功地進行了擠壓淬火。四．淬火規(guī)程的選擇原則1.淬火加熱溫度原則上能夠由相圖來擬定這類合金的加熱溫度。淬火加熱溫度的下限為固溶度曲線，而上限為開始熔化溫度。普通進行淬火-時效解決的合金，含合金元素濃度的規(guī)定比較嚴格，允許的波動范疇小，例如某些鋁合金淬火溫度僅允許有±2℃~±3℃的波動，還規(guī)定在加熱過程中金屬溫度能夠確保較好的均勻性。因此，淬火加熱所采用的設(shè)備普通為溫度能精確控制以及爐內(nèi)溫度均勻的浴爐和氣體循環(huán)爐，工件以單片的方式懸掛于爐中，這不僅能確保均勻加熱，并且能確保淬火時均勻冷卻。固然，對于淬火溫度范疇較寬的合金，淬火加熱就易于控制。淬火時金屬內(nèi)部會發(fā)生一系列物理-化學變化，除最重要的相態(tài)變化外，還會產(chǎn)生再結(jié)晶、晶粒長大以及與周邊介質(zhì)的作用等，這些變化對淬火后合金的性能都會帶來影響。在擬定淬火溫度時，應根據(jù)不同合金的特點予以考慮。例如，在不發(fā)生過燒的前提下，提高淬火溫度有助于時效強化過程，但某些合金在高溫下晶粒長大傾向大，則應限制最高的加熱溫度。過燒是淬火時易于出現(xiàn)的缺點。輕微過燒時，表面特性不明顯，顯微組織觀察到晶界稍變粗，并有少量球狀易熔構(gòu)成物，晶粒亦較大。反映在性能上，沖擊韌性減少，腐蝕速率大為增加。嚴重過燒時，除了晶界出現(xiàn)易熔物薄層，晶內(nèi)出現(xiàn)球狀易熔物外，粗大的晶粒晶界平直、嚴重氧化，三個晶粒的銜接點呈黑三角，有時出現(xiàn)沿晶界的裂紋。在制品表面，顏色發(fā)暗，有時也出現(xiàn)氣泡等凸出顆粒。2.淬火加熱保溫時間保溫的目的在于使相變過程能夠充足進行（過剩相充足溶解），使組織充足轉(zhuǎn)變到淬火需要的形態(tài)。在工業(yè)成批生產(chǎn)的條件下，保溫時間應當自爐料最冷部分達成淬火溫度的下限算起。保溫時間的長短，重要取決于成分、原始構(gòu)成及加熱溫度。溫度越高，相變速率越大，所需保溫時間越短。材料的預先解決和原始組織（涉及強化相尺寸、分布狀態(tài)等）對保溫時間也有很大影響。普通，鑄態(tài)合金中的第二相較為粗大，溶解速率較小，它所需要的保溫時間遠比變形后的合金為長。就同一變形合金來說，變形程度大的要比變形程度小的所需時間短。退火狀態(tài)合金中，強化相尺寸較已淬火-時效后的合金粗大，故退火合金狀態(tài)合金淬火加熱保溫時間較重新淬火保溫的時間長得多。保溫時間還與裝爐量、工件厚度、加熱方式等因素有關(guān)。裝爐量越多、工件越厚，保溫時間越長。浴爐加熱比氣體介質(zhì)加熱速度快，時間短。為獲得細晶粒組織并避免晶粒長大，在確保強化相全部溶解的前提下，盡量采用快速加熱及短的保溫時間是合理的。3.淬火速度合金淬火時的冷卻速度必須確保過飽和固溶體被固定下來不分解避免強化相的析出，減少淬火時效后的力學性能。因此淬火時的冷卻速度越快越好。但是冷卻速度越大，淬火制品的殘存應力和殘存變形也越大，因此冷卻速度普通要根據(jù)不同的合金和不同形狀、尺寸的制品來擬定。合金的淬火敏感性越強，選擇的淬火冷卻速率就越大。如2A11、2A12鋁合金淬火冷卻速率應在50℃/s以上，而7A04鋁合金對冷卻速率非常敏感，其淬火速率規(guī)定在170℃/s。五.淬火應力工件在淬火介質(zhì)中快速冷卻時產(chǎn)生熱應力，從而造成材料產(chǎn)生不均勻變形。對于鋁合金厚板（厚度>=6mm），特別是超厚板（厚度>=50mm），淬火應力問題更加突出。淬火后的殘存應力會影響到材料的力學性能，如抗應力腐蝕性能、斷裂韌度和抗疲勞性能等。如果淬火制品需要進行切削加工解決，可能會影響到淬火應力的亞穩(wěn)平衡，使淬火制品產(chǎn)生扭擰、翹曲和彎折等缺點。合金在淬火冷卻過程中工件內(nèi)沿截面產(chǎn)生一定的溫度梯度，表面溫度低，心部溫度高，表面和心部存在溫度差。溫度梯度對淬火應力的大小有著重要的影響，而影響溫度梯度的淬火工藝因素重要有淬火加熱溫度、淬火速度、工件截面尺寸和工件截面形狀。為了減少淬火后合金的殘存應力，應當適宜減少淬火冷卻速率以減小溫度梯度。這種做法對于復雜截面、壁厚差較大的型材特別重要。較為普通的辦法就是將淬火介質(zhì)水的溫度提高至60-80℃，也可采用等溫淬火和中斷淬火技術(shù)，或者采用液氮和某些有機介質(zhì)進行淬火，這樣可使工件緩和均勻地冷卻，可明顯的減小不均勻變形和淬火應力。但是對于淬火敏感的合金，當淬火冷卻速度下降到一定程度時。合金時效后的力學性能就會不達標，因此在確保合金力學性能的前提下適宜減小淬火冷卻速率是減小淬火應力的有效方法。六.淬火敏感性淬火敏感性反映的是淬火冷卻速率與時效強化效果的有關(guān)性，涉及到材料高溫狀態(tài)向低溫狀態(tài)轉(zhuǎn)變的動力學理論。對于無多型性轉(zhuǎn)變的擴散型相變材料，如果合金的淬火敏感性越高，闡明合金經(jīng)固溶解決后形成的過飽和固溶體的穩(wěn)定性就越低，合金就越能在較高的淬火冷卻速率條件下將過飽和形式從固溶溫度固定至室溫。有關(guān)研究表明，淬火敏感性產(chǎn)生的因素是由于合金經(jīng)緩冷時發(fā)生平衡相的脫溶析出，這樣不僅減少了合金的過飽和度，并且在時效過程中長大，吸取周邊的溶質(zhì)原子產(chǎn)生貧溶質(zhì)區(qū)，克制了GP區(qū)和亞穩(wěn)相的脫溶析出，最后削弱了合金時效強化效果。1.淬火敏感性機理眾所周知，7000系鋁合金的高強度和高硬度重要是通過時效于鋁基體中析出高密度納米級沉淀強化相η′(MgZn2)來實現(xiàn)的。普通而言，η′相越細小、體積分數(shù)越高，合金的強度越高。η′相的體積分數(shù)受到合金元素Zn和Mg含量的影響，Zn和Mg的含量越高，η′相的體積分數(shù)越高。7000系鋁合金在固溶解決后，需快冷至室溫，以將合金元素Zn、Mg和Cu元素“凍結(jié)”在Al基體中，形成過飽和固溶體，為時效調(diào)控性能奠定基礎(chǔ)。淬火過程中過飽和固溶體不穩(wěn)定，當不大于臨界冷卻速率時，會發(fā)生分解而在晶內(nèi)和(亞)晶界上析出平衡相(普通為η(MgZn2)相)，如圖1所示。這些相尺寸較大，幾乎沒有強化效果，同時消耗了諸多的Zn、Mg合金元素，大大減少了Al基體中溶質(zhì)原子濃度和空位濃度。溶質(zhì)原子濃度的減少造成時效后基體中可形成的η′強化相的體積分數(shù)大大減小，并且平衡相周邊存在無沉淀析出帶(PFZ)；空位濃度的減小減少了沉淀強化相的彌散程度、增加了尺寸，從而造成合金的強度和硬度減少。這普通被認為是合金強度和硬度淬火敏感性產(chǎn)生的重要因素。淬火速率減小促使晶界及亞晶界上粗大平衡相的析出，增加了晶界第二相的尺寸和覆蓋率以及晶界無沉淀析出帶(PFZ)寬度，提高了合金變形時沿晶和沿亞晶斷裂的比例和腐蝕環(huán)境下沿晶侵蝕速率，從而減少合金時效后的韌性、塑性及抗晶間、剝落等腐蝕能力。2.影響淬火敏感性高低的因素回想以往的研究能夠發(fā)現(xiàn)，影響7000系鋁合金淬火敏感性的因素重要涉及化學成分、制備工藝及微觀組織，而化學成分和制備工藝又會影響微觀組織，下面對此進行了總結(jié)。2.1合金元素的影響7000系鋁合金中重要涉及了主合金元素Zn、Mg和Cu，微合金化元素Cr、Mn、Zr和Sc等，以及雜質(zhì)元素Fe和Si，其含量和比例對合金的淬火敏感性都有影響。（1）主合金元素Zn和Mg是重要的合金元素，其添加可形成η等強化相，普通而言，合金元素總含量越高，固溶后溶質(zhì)原子濃度升高，增加了冷卻時固溶體的分解傾向，增加合金的淬火敏感性。Zn、Mg和Cu元素含量增加普通都會提高合金的淬火敏感性。DENG等通過末端淬火實驗研究了Mg含量對7085型鋁合金淬火敏感性的影響，成果表明合金中Mg含量為1.0%、1.4%和2.0%(質(zhì)量分數(shù))時，其淬透層深度分別為100mm以上、65mm和40mm，因此，該合金的淬火敏感性隨Mg含量的增加而增加。Mg含量的增加會減少其它重要元素在鋁中的溶解度，MgZn2相析出的驅(qū)動力增大，析出的峰值溫度提高，溫度變化區(qū)間也增大，因而淬火敏感性增加。添加Cu元素會增加淬火敏感性，這是由于Cu會減少Zn和Mg在鋁基體中的溶解度，并提高過飽和度。在Zn、Mg、Cu3種元素中，BRYANT和LI等認為Cu元素對淬火敏感性的影響最大，另首先是Mg和Zn，但GARCIA-CORDOVILLA和LOVIS根據(jù)Zn和Cu對固態(tài)相變的影響認為Cu和Zn對淬火敏感性的影響相稱，劉文軍認為Mg元素對淬火敏感性的影響最明顯。在總含量相稱時，調(diào)節(jié)Zn、Mg、Cu3種元素之間的比值可變化合金的淬火敏感性。如B95合金的淬火敏感性會因w(Zn)/w(Mg)比值增加而減小，減少Cu+Mg總量和提高w(Zn)/w(Mg)比值可明顯減少7175鋁合金的淬火敏感性w(Zn)/w(Mg)比值增加可推遲固溶體的分解。從表1中某些低淬火敏感性合金的化學成分變化可知，Zn含量呈上升的趨勢，Mg和Cu含量呈下降的趨勢，w(Zn)/w(Mg)比值整體呈上升的趨勢，這闡明這些成分的調(diào)節(jié)是有助于淬火敏感性的減少。但Zn含量上升會增加合金的密度，如7050鋁合金的密度約2.83g/cm3，而7085的約2.85g/cm3，這對航空構(gòu)件的輕量化不利。因此，在主合金元素影響淬火敏感性的規(guī)律及影響機理方面仍需開展更進一步、系統(tǒng)的工作，為研發(fā)低密度、低淬火敏感性鋁合金奠定基礎(chǔ)，滿足航空工業(yè)輕量化發(fā)展的需求。（2）微合金化元素在7000系鋁合金中微合金化元素普通有Cr、Mn、Zr、Sc等，其重要目的是提高合金的再結(jié)晶溫度，妨礙熱變形和隨即固溶解決時再結(jié)晶的發(fā)生，細化晶粒，從而改善合金的性能。Cr和Mn可加速固溶體的分解，提高合金淬火時的臨界冷卻速率，增加淬火敏感性；相比之下，Zr可保持Zn、Mg和Cu在鋁固溶體中的穩(wěn)定性，減小淬火敏感性，提高半成品的淬透性。在7000系鋁合金中采用Zr替代Mn和Cr，能夠明顯減少淬火敏感性。含Zr合金均勻化后常析出共格的Al3Zr相，而含Cr合金中析出非共格的E(Al18Cr2Mg3)相。冷卻速率較小時，粗大平衡相更易于非共格的E相上析出。在2~40℃/s的冷卻速率范疇內(nèi)，含Zr合金含有更高的強度；以Zr代Cr可使125mm厚的板材強度提高約50MPa，同時保持斷裂韌性相稱。因此，低淬火敏感性合金中的Cr含量都很低，如表1所列。B93合金添加Zr后淬火敏感性增加，Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加Co元素可明顯減少淬火敏感性。Sc的加入可減少Al-Zn-Mg-Cu合金固溶體的穩(wěn)定性，其作用較Zr和Mn要大，但不大于Cr的；Sc含量越高時，保持的非再結(jié)晶組織越多，亞晶粒平均尺寸越小，亞晶界越多，而緩冷時，η平衡相形核的位置越多，合金的淬火敏感性越高。微量元素的含量對合金淬火敏感性也有很大的影響。B95合金的淬火敏感性隨Cr和Mn含量的減小而減少。本文作者研究了Zr含量(0~0.15%)對7055型鋁合金淬火敏感性的影響，發(fā)現(xiàn)和無Zr合金相比，含Zr合金的淬火敏感性增加，當Zr含量為0.1%時，合金含有最高的淬火敏感性，此時經(jīng)空氣淬火的合金時效后強度較水淬的低了30%。（3）雜質(zhì)元素眾所周知，F(xiàn)e和Si是7000系鋁合金中的重要雜質(zhì)元素，對塑性、韌性等有不利影響，但對淬火敏感性有無明顯的影響還不清晰，公開的報道極少。從表1可知，合金中的Fe、Si雜質(zhì)元素含量呈先減少再有所上升的趨勢，似乎對淬火敏感性沒有太大的影響。但有學者認為它們的存在可能會增加合金的敏感性，并加強微量元素的作用。為了能夠全方面認識7000系鋁合金的淬火敏感性，有必要開展這方面的工作，探明其影響規(guī)律和作用機理，為控制雜質(zhì)元素含量進一步改善材料綜合性能提供根據(jù)。2.2微觀組織的影響就微觀組織對7000系鋁合金淬火敏感性的影響而言，重要考慮淬火過程中充當平衡相非均勻形核的位置和數(shù)量，如晶界、亞晶界、彌散粒子及粗大金屬間化合物。當合金中僅有晶界和粗大金屬間化合物時，淬火敏感性很低。彌散粒子的影響不僅取決于粒子的種類，還取決于粒子的形態(tài)和尺寸。合金中添加Cr形成非共格的E(Al18Cr2Mg3)相，更容易激發(fā)平衡相的形核，因此淬火敏感性很高；在含Zr合金中，細小共格Al3Zr粒子的存在對淬火敏感性沒有明顯的影響，而大的非共格Al3Zr粒子的存在增加了合金的淬火敏感性。合金中的再結(jié)晶程度對淬火敏感性有很大的影響。如在7050鋁合金中再結(jié)晶分數(shù)從15%增至80%時，合金時效后的強度下降程度從6%增至12%，而斷裂韌性下降程度從45%減小至32%，但伸長率下降程度差別不大。合金中亞晶界數(shù)量的增加造成緩冷時η平衡相析出的數(shù)量增多，提高淬火敏感性；而亞晶界的取向差增大可增加η平衡相形核率，從而提高淬火敏感性。僅考慮淬火敏感性時，合金中的界面(晶界，相界)越少越好，但會減少其它性能。因此，需要開展更進一步的工作來探明最佳的微觀組織模式，使合金含有低淬火敏感性的同時還含有高強度高韌性耐蝕及良好的抗疲勞性能。2.3制備工藝的影響普通來講，7000系鋁合金的制備過程重要涉及熔煉和鍛造、鑄錠均勻化、塑性變形、固溶、淬火和時效，每一種工序?qū)Υ慊鹈舾行远紩a(chǎn)生影響。（1）鍛造工藝鍛造工藝會影響固溶體的穩(wěn)定性，進而影響淬火敏感性。ZAKHAROV和LEVIN通過繪制TTP曲線研究了鍛造條件對Al-Zn-Mg合金固溶體穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)增加鑄錠的直徑、減小澆注速度及減少熔體的溫度可提高固溶體的穩(wěn)定性，減少淬火敏感性；例如鑄錠直徑從92mm增加至370mm時，合金淬火時的臨界冷卻速率從35℃/s降至15℃/s；當澆注速度從120mm/min減小至30mm/min時，合金的臨界冷卻速率從42℃/s降至28℃/s。其本質(zhì)在于鍛造工藝變化了過渡族元素在鑄錠中的分布特點，即是形成粗大金屬間化合物，還是保存在過飽和固溶體中隨即以彌散粒子的形式析出。（2）均勻化制度鑄錠均勻化是7000系鋁合金制備的一種核心工序，均勻化可變化彌散粒子的析出狀態(tài)，進而變化合金中的晶粒組織(如再結(jié)晶分數(shù))，必然對淬火敏感性產(chǎn)生影響。合理的均勻化制度可有效減少合金的淬火敏感性，如7050合金鑄錠經(jīng)快速和慢速升溫均勻化之后，軋制板材空冷并時效后的硬度較水淬的分別下降了26.3%和21.8%；Al3Zr粒子析出最少的均勻化制度對應淬火敏感性最低，空冷合金較水淬的硬度只下降了15.8%。（3）熱變形塑性變形可提高合金的淬火敏感性，如7050和7055鋁合金熱軋變形后，其淬火敏感性極大地增加。變形程度越大，合金的淬火敏感性越高，如對7050鋁合金的研究發(fā)現(xiàn)，軋制變形量分別為0%、30%、50%和85%時，空冷試樣時效后的硬度較20℃水淬的分別下降了4%、12%、28%和42%。變形速率也會影響合金的淬火敏感性，如對7050鋁合金研究發(fā)現(xiàn)，軋制變形速率為5、8、15s?1時，空冷試樣時效后的硬度較水淬分別下降了19.2%、22.1%和36.9%。塑性變形對合金淬火敏感性的影響程度還受微量元素的影響，如研究發(fā)現(xiàn)含Zr和Hf合金的淬火敏感性隨變形程度增加而變大，但含Cr合金的淬火敏感性卻不受變形程度的影響。微觀組織研究表明，熱變形之因此對淬火敏感性產(chǎn)生影響，是由于合金中的再結(jié)晶程度、亞晶大小、亞晶界及彌散粒子的性質(zhì)因變形而被變化。（4）固溶解決7000系鋁合金固溶解決時，可溶第二相溶解的同時基體往往會發(fā)生再結(jié)晶，變化微觀組織必然對淬火敏感性產(chǎn)生影響。如采用末端淬火辦法對7050鋁合金的研究表明，當固溶溫度從475℃提高至490℃時，合金的淬火敏感性減少，其淬透層深度從約55mm增加至75mm，提高了36%。普通來講，再結(jié)晶的發(fā)生會造成彌散粒子與基體間的界面由(半)共格關(guān)系轉(zhuǎn)變成非共格關(guān)系，增加緩冷時平衡相的形核位置，提高淬火敏感性；因此，在固溶解決時如何控制再結(jié)晶是非常重要的。（5）時效制度合金的淬火敏感性高低是不同淬火條件下時效后性能的下降程度來體現(xiàn)的，因此，時效制度不同，性能的下降程度也有差別。如通過雙級時效解決，可使慢速淬火7055鋁合金時效后性能的下降程度大大減少；通過在人工時效前引入長時間的自然時效可提高7055鋁合金厚板的淬透層深度。這種影響重要是由于時效變化了慢速淬火合金中沉淀強化相的析出狀態(tài)，慢速淬火后溶質(zhì)濃度和空位濃度都減少，相對單級時效而言雙級時效能夠使緩慢冷卻合金中得到更多強化相，分布也更均勻彌散，減小了空位濃度下降帶來的不利影響，減少了淬火敏感性效應。2.4C曲線C曲線即合金中固溶體析出作用隨溫度和時間變化的關(guān)系曲線，普通能夠用來闡明合金的淬火敏感性：如果合金的C曲線向右移，表達其淬火敏感性較低。2.5不均勻變形在淬火敏感性較高的合金中,較厚的型材需要比風冷或水霧冷卻更快的冷卻速度,因此必須進行水淬來獲得令人滿意的拉伸強度性能"在水淬過程中可能會形成蒸氣薄層,造成冷卻速度局部減少,并且造成制品形狀扭曲"這種狀況在靜止水淬火條件下最容易出現(xiàn)"因此最佳采用涌流水來冷卻型材"即使如此,在擠壓速度較高或型材各部位厚度差很大時,由于沿制品斷面冷卻速度不均,也可能產(chǎn)生形狀的扭曲"。型材在噴水淬火過程中的扭曲變形體現(xiàn)在高溫區(qū)時最為敏感，因而提出了“漸進式”淬火工藝。在淬火裝置整個長度上設(shè)立幾個不同控制區(qū)段，當型材溫度有所下降時采用較高以至更高的冷卻速度。這種多功效的冷卻裝置，涉及有細霧噴射、低壓噴水、高壓噴水系統(tǒng)。使型材各部位的冷卻速度更加均勻。普通來說，當型材厚度不大于4mm時采用氣淬；壁厚為4-8mm采用霧淬；而壁厚不不大于8mm時，必須采用水淬才干獲得均勻合格的性能。用水淬時要注意避免型材的變形。七．設(shè)計在線淬火重要考慮因素為使擠壓鋁型材在線淬火達成較抱負的效果，必須綜合下列幾方面因素考慮：1、足夠的冷卻速度，足夠的冷卻速度是在線淬火的必備條件。只有足夠的冷卻速度，才干確保過飽和固溶體被固定下來不分解，避免強化相析出，才干確保型材淬火時效后的力學性能達成最佳水平。要達成足夠的冷卻速度，就要配備合理的冷卻源、冷卻長度以及冷卻密度。冷卻源就是指風機、水泵以及對應的冷卻介質(zhì)，冷卻長度就是指風口、噴管或水槽的長度，冷卻密度就是指風口或噴頭的分布密度。而這三方面都要根據(jù)該生產(chǎn)線所生產(chǎn)型材的最大線密度、不同合金的淬火對冷卻速度敏感性強弱以及擠壓出材的速度綜累計算來擬定。所生產(chǎn)的型材線密度越大、合金的淬火對冷卻速度敏感性越強、擠出速度越快，所要配備的風機和水泵越大，風口和噴頭的長度就要越長，數(shù)量就要越多，用水作介質(zhì)的水溫就要越低。當?shù)蜏氐乃紳M足不了冷卻速度的狀況下，還能夠在水中加入不同的溶劑來調(diào)節(jié)水的冷卻能力。例如聚乙醇，通過調(diào)節(jié)聚乙醇水溶液的濃度來控制冷卻速度。2、如何使型材整體（型材截面的徑向和型材的縱向）冷卻速度保持基本一致。只有冷卻速度基本一致，才干確保型材淬火效果基本一致，從而確保型材性能的均勻性，有效減少型材的變形和彎扭。要確保型材截面徑向的冷卻速度一致，就要確保截面徑向冷卻強度能夠根據(jù)型材截面構(gòu)造狀況、壁厚的厚薄進行調(diào)節(jié)。例如壁厚較厚的一側(cè)需要冷卻強度高，壁厚較薄的一側(cè)則需要冷卻強度低些，這樣就可使得型材截面同一時間內(nèi)冷卻到相似的溫度。而要確保型材縱向的淬火強度一致，就要確?？v向上所受的冷卻時間一致，也就是縱向上每部分通過淬火區(qū)的有效時間一致。3、如何適應不同型材截面寬高比的變化。特別中大型擠壓機所生產(chǎn)的型材截面寬高比變化非常大，當生產(chǎn)板材時，寬高比可能達成100:1以上，而生產(chǎn)管材或棒材時，寬高比可能是1:1。在這