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為 了 改 變 某 種 性 質 的 加 熱 和 冷 卻 程 序 皆 可 認 為 是 熱 處 理 ， 但 並 不 是 每 種鋁 合 金 皆 需 熱 處 理 ， 如 鑄 態 即 能 符 合 性 能 要 求或 無 法 熱 處 理 者 ， 特 別 是 壓 鑄件，熱處理時會產生起泡，一般是無法熱處理。(1) 鋁合金熱處理的目的對 鋁 合 金 而 言 ， 提 到 熱 處 理 這 個 名 詞 時 ， 直 覺 都 是 認 為 是 時 效 硬 化 熱 處理 ， 因 此 鋁 合 金 大 致 可 分 為 可 熱 處 理 型 和 非 處理 型 兩 種 ， 前 者 可 藉 時 效 硬 化增加強度和硬度，後者則否，但鋁合金鑄件的熱處理目的主要為：(a)均質化處理鑄 件 在 鑄 態 的 顯 微 組 織 並 不 均 勻 ， 這 是 因 為 鑄 件 的 凝 固 屬 非 平 衡 凝 固 ，因 此 合 金 元 素 會 偏 析 至 共 晶 組 成 中 ， 固 而 在 樹枝 晶 間 造 成 濃 度 梯 度 ， 合 金 之偏 析 程 度 視 合 金 含 量 和 凝 固 速 率 而 定 。 均 質 化處 理 的 目 的 是 使 合 金 元 素 之 分佈達到均勻，而使鑄件性質均質化。(b)消除應力鑄 件 由 鑄 造 和 固 溶 時 的 高 溫 冷 卻 下 來 時 ， 會 產 生 殘 留 應 力 ， 欲 消 除 此 殘留應力，應將鑄件加熱至降伏應力低於此殘留應力的溫度。(c)改善尺寸安定性和加工性組織改變時，如過渡相或微細矽晶的析出，會使鑄件尺寸隨時間而變化，為 了 保 持 加 工 前 後 的 尺 寸 精 度 ， 鑄 件 需 加 熱 而使 過 飽 合 溶 質 形 成 安 定 的 析 出相。(d)強度、延性、靭性和耐蝕性最適化用 以 提 升 機 械 性 質 和 耐 蝕 性 的 熱 處 理 最 廣 為 使 用 ， 將 共 晶 組 成 相 顆 粒 球狀 化 和 時 效 硬 化 熱 處 理 可 增 加 機 械 性 質 ， 合 金 元 素 均 勻 固 溶 和 重 新 固 溶 如Mg2Si 之易氧化相可改善耐蝕性，但並無使鑄件所有性質皆達最佳化之熱處理，通常某一性質達到最大值時，其他性質會有所犧牲。
(2) 時效硬化熱處理 時 效 硬 化 合 金 系 統 的 基 本 特 徵 為 相 圖 中 的 第 二 相 溶 解 度 隨 溫 度 降 低 而 減少 ， 但 過 飽 和 固 溶 體 在 時 效 處 理 時 ， 必 須 析 出整 合 性 的 微 細 析 出 相 才 具 有 強化作用，對鋁合金而言，可以時效硬化的合金系統為：(a)鋁－銅合金：析出 CuAl2(b)鋁－銅－鎂合金：鎂可強化析出(c)鋁－矽－鎂合金：析出 Mg2Si (d)鋁－鋅鎂合金：析出 MgZn2 (e)鋁－鋅－鎂－銅合金1固溶化處理固溶化處理時會產生下列效應：(a)使時效硬化所需的元素固溶，(b)使得未固溶的相球狀化和(c)均質化。鑄 態 時 大 部 份 的 時 效 硬 化 元 素 皆 包 含 在 不 同 的 析 出 相 中 ， 固 溶 化 處 理 的第一個目的係使這些析出相中的元素分解並固溶到α－鋁中成為溶質。固溶化處理的第二個作用係使未能完全溶解的相球狀化，在 3xx 系列的鋁 － 矽 － 鎂 和 鋁 － 矽 － 銅 － 鎂 合 金 ， 超 過 固 溶度 的 矽 以 片 狀 、 層 狀 或 纖 維 狀(後兩者為經調質處理者)之型態存在，在固溶化處理時，共晶矽會發生球狀化和 粗 大 化 ， 以 纖 維 狀 共 晶 矽 之 球 狀 化 速 率 最 快， 但 共 晶 矽 隨 固 溶 化 時 間 增 長而產生粗大化的現象，則與鑄態時的型態無關。固 溶 化 處 理 第 三 個 作 用 是 使 顯 微 組 織 均 質 化 ， 除 了 可 消 除 微 觀 偏 析 所 產生的結晶偏析(Coring)現象外，組成相中的元素在固溶時可重新均勻分佈，但某 些 相 特 別 是 富 鐵 介 金 屬 相 ， 含 有 無 法 固 溶 的元 素 ， 固 溶 化 處 理 對 其 影 響 甚小。(a)固溶化處理溫度為 了 提 高 時 效 硬 化 元 素 的 固 溶 濃 度 ， 提 高 固 溶 化 處 理 的 溫 度 有 助 於 原 子擴 散 和 固 溶 度 。 固 溶 化 處 理 溫 度 主 要 是 由 合 金元 素 的 含 量 和 溫 度 控 制 的 偏 差量 來 決 定 ， 商 用 固 溶 爐 一 般 的 溫 度 偏 差 量 約 在 ±5℃ 左 右 ， 但 對 某 些 高 合 金 的高 強 度 鋁 合 金 ， 容 許 的 溫 度 偏 差 量 更 為 狹 窄 ，固 溶 線 和 共 晶 溫 度 差 距 較 大 的合金容許較大的偏差量。凝 固 時 形 成 的 非 平 衡 相 可 能 造 成 局 部 熔 解 ， 如 固 溶 化 溫 度 超 過 局 部 組 成相 的 共 晶 溫 度 而 產 生 的 熔 解 稱 為 初 期 熔 解 ， 雖然 有 研 究 指 出 ， 鋁 － 矽 － 銅 －鎂 合 金 中 的 三 元 共 晶 相 的 初 期 熔 解 影 響 並 不 大， 但 如 初 期 熔 解 的 分 佈 過 為 廣泛時可能造成鑄件脆化，因此應精確控制合金的成份和固溶化處理的溫度。利 用 兩 階 段 加 熱 方 式 可 以 避 免 初 期 熔 解 的 產 生 ， 鑄 件 先 加 熱 至 共 晶 溫 度以 下 使 非 平 衡 相 固 溶 ， 再 將 溫 度 升 至 最 終 的 固溶 化 溫 度 ， 以 固 溶 較 多 的 時 效硬化元素和得到較佳的均質化。(b)固溶化處理時間固 溶 化 處 理 時 間 主 要 是 由 合 金 元 素 的擴 散 速 率 和 顯 微 組 織 的 粗 細 所 控制 ， 擴 散 速 率 的 控 制 因 素 為 原 子 大 小 和 固 溶 化溫 度 ， 而 這 兩 者 幾 為 固 定 ， 但顯 微 組 織 的 粗 細 是 由 凝 固 速 率 所 控 制 ， 每 個 鑄造 製 程 都 不 相 同 ， 例 如 永 久 模鑄件的凝固冷卻速率較砂模鑄件為快，樹枝晶間距、析出相顆粒距離都較小，固 溶 速 率 和 均 質 化 速 率 皆 較 快 ， 因 此 可 縮 短 固溶 化 處 理 時 間 。 薄 壁 鑄 件 或 冷激 鑄 件 的 冷 卻 速 率 較 快 ， 亦 可 得 到 較 微 細 的 組織 ， 良 好 調 質 的 鋁 － 矽 合 金 中的 共 晶 矽 球 狀 化 速 率 相 當 快 ， 而 未 調 質 者 即 使 經 過 相 當 長 時 間 的 固 溶 化 處理 ， 亦 可 能 無 法 產 生 球 狀 化 的 共 晶 矽 ， 在 鋁 －矽 － 鎂 合 金 中 ， 矽 和 鎂 的 微 觀偏析並不嚴重，完全調質的鑄件可能在相當短的時間內即可使 Mg2Si 固溶和均質化。
2淬火處理當 鑄 件 由 固 溶 化 溫 度 冷 卻 下 來 ， 時 效 元 素 的 固 溶 度 會 下 降 ， 而 由 過 飽 和的α－鋁析出並擴散至晶界，此過程在 260∼400℃時最為快速，因此需採用快 速 冷 卻 或 淬 火 方 式 使 溶 質 維 持 在 固 溶 化 溫 度時 的 固 溶 度 至 室 溫 左 右 ， 淬 火處 理 為 時 效 硬 化 處 理 最 重 要 的 程 序 ， 為 了 避 免在 淬 火 處 理 時 產 生 過 早 析 出 ，淬火時需符合下列兩點要求：(a)由固溶爐中取出鑄件至淬火液之間的時間應儘量短，尤其是通過前述快速析出的溫度範圍。 (b)淬 火 液 的 量 、 吸 熱 能 力 和 流 動 速 率 應 足 以 負 荷 鑄 件 冷 卻 至 室 溫 之 需求，任何方式的淬火中斷皆有可能造成快速析出。雖 然 最 快 的 淬 火 冷 卻 速 率 可 以 增 加 時 效 硬 化 的 強 度 ， 但 也 增 加 殘 留 應 力和 變 形 的 程 度 ， 因 此 淬 火 速 率 的 選 擇 應 依 鑄 件 之 合 金 種 類 和 設 計 而 加 以 調整，以減少鑄件之殘留應力和變形。3時效處理淬 火 後 固 溶 於 α － 鋁 中 之 過 飽 和 時 效 元 素 會 自 然 析 出 ， 但 此 過 程 在 室 溫時可能相當緩慢，7xx 系列的鋁－鋅－鎂合金在室溫經過數天或數週之後，即可 明 顯 硬 化 － 此 稱 為 自 然 時 效 ， 但 大 多 數 的 合金 需 加 熱 至 適 當 的 溫 度 以 加 速時效過程－此稱為人工時效。在 時 效 過 程 初 期 ， 隨 著 時 間 增 加 而 使 析 出 的 組 織 逐 漸 發 展 ， 強 度 和 硬 度會 增 加 至 一 最 大 值 ， 進 一 步 時 效 會 使 硬 度 下 降， 此 即 為 過 度 時 效 ， 時 效 過 程亦 會 影 響 材 料 的 延 性 ， 在 淬 火 狀 態 時 的 延 性 最高 ， 隨 著 硬 化 過 程 而 使 延 性 下降 ， 過 度 時 效 時 喪 失 硬 化 機 構 而 使 延 性 增 加 。退 火 處 理 以 得 到 最 大 的 延 性 可視為極度的過度時效。(3) 鋁合金熱處理符號(煉度)說明鋁 合 金 的 煉 度 主 要 是 用 以 表 示 包 括 時 效 、 應 力 消 除 、 安 定 化 和 退 火 等 熱處 理 ， 但 並 未 包 括 淬 火 方 法 ， 第 一 個 數 字 代 表熱 處 理 的 時 間 和 溫 度 ， 其 後 加上的數字用以說明其差異，以下說明各種煉度所代表的意義和變數：1固溶和時效煉度(a)T4：固溶化處理和自然時效至適當的穩定狀態，自然時效可能持續緩慢進行，特別是在較高溫的使用場合，組織的穩定性可能無法符合要求。(b)T6：固溶化處理和人工時效，對鑄件而言，T6 處理通常代表最佳強度和延性的組合，一般的時效溫度為 145∼160℃，時間則為 3∼5 小時。(c)T61：固溶化處理和人工時效至最高強硬度，與 T6 的差異為強度和穩定性增加但延性降低，時效處理為 150∼170℃保持 6∼10 小時。(d)T7：固溶化處理和過度人工時效或安定化，此處理可增加延性、熱安定性和應力腐蝕破裂的抵抗性，時效處理為 190∼225℃保持 4∼6 小時。(e)T71：固溶化處理和過度人工時效至更安定的狀態，此處理可更增加熱安定性、應力腐蝕破裂的抵抗性和降低強度，時效處理為 225∼260℃保持4∼6 小時。T4 處理可視為其他固溶化和時效處理的基礎，鑄件經固溶化處理後進行人 工 時 效 之 前 ， 在 室 溫 時 亦 會 產 生 自 然 時 效 ，對 鋁 － 矽 － 鎂 合 金 而 言 ， 人 工時效之前的室溫潛伏期太長會降低強度和延性，T4 處理亦可用於無法藉時效處理硬化的非熱處理型合金。
2非熱處理型合金的固溶化處理T4：固溶化處理以固溶或球狀化共晶組成對 鋁 － 鎂 合 金(520)進 行 固 溶 化 處 理 以 固 溶 凝 固 時 所 產 生 的 網 狀 共 晶 組成 ， 可 以 得 到 良 好 的 延 性 ， 但 不 會 產 生 時 效 硬化 。 在 室 溫 以 上 時 效 會 在 晶 界產生析出物，因而降低強度、延性和應力腐蝕破裂抵抗。對鋁－矽合金(444)的 固 溶 化 處 理 可 使 網 狀 共 晶 組 成 球 狀化 ， 延 性 可 以 加 倍 ， 高 溫 時 效 會 使 444合金產生成長現象。3應力消除或安定化處理(a)T5：由鑄造溫度冷卻後進行人工時效(未經固溶化處理)，時效處理為 205∼260℃保持 7∼10 小時。在 許 多 場 合 ， 鑄 態 的 機 械 性 質 即 可 符 合 應 用 上 的 要 求 ， 但 可 能 有 不 穩 定的顯微組織和殘留應力，生長現象成為鑄態應用的主要限制時，以 T5 處理相當有效。為了利用 T5 處理來改善機械性質，鑄造後應立即水淬，以產生過飽和固溶體，對砂模和金屬模鑄造相當有效且方便，溶質在冷卻通過 260∼400℃溫度範圍時會析出，但淬火時有部份溶質會保留固溶狀態而在 T5 處理時產生時效硬化。 (b)T51：增加 T5 處理的時效溫度以提高安定性。(c)T551：增加 T5 處理的時效時間以提高安定性。4退火(a)O：對非熱處理型之鋁－鎂合金，加熱到 345∼425℃保持 2∼5 小時再空冷，以消除應力。(b)O：對砂模和金屬模鑄件，加熱到 260∼370℃保持 2 小時再空冷，以消除應力和增加熱安定性。(c)O：對壓鑄件，加熱到 260∼370℃保持 4∼6 小時再爐冷或空冷，以消除應力和增加延性。鑄 件 的 強 度 要 求 不 高 ， 但 需 要 優 良 的 尺 寸 安 定 性 時 需 進 行 退 火 處 理 退 火處理亦可消除壓鑄件的殘留應力，退火處理可視為強烈的安定化處理，較 T5處 理 的 溫 度 為 高 ， 退 火 時 會 使 固 溶 於 基 地 內 的相 析 出 ， 此 過 大 的 析 出 相 並 無強化效果，而造成鑄件軟化。
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