一、均勻化時在合金中發生的過程

    鋁合金鑄錠均勻化時，建立了發生均勻化擴散的條件，使鋁鑄錠中發生三個相輔相成的過程。
1．溶解過程
    在溫度作用下，主要由銅、鎂、鋅、硅等具有較大擴散系數(見表2一l0—1)的元素組成的不平衡共晶和可溶金屬間化合物溶解，使化學成分及固溶體性能沿整個晶粒體積變得均勻，消除或減輕了晶內偏析帶來的有害作用(見圖2—10—2、圖2—10—3)。

表2—10—1鋁中各有關合金元素的擴散系數

     由于原子遷移率和鋁中合金化元素的溶解度隨溫度升高而增大，所以，均勻化溫度愈高，則均勻化效果愈好。均勻化開始階段，合金中的擴散過程進行得特別強烈，效果最大(見圖2—10—4)。

    過剩相溶解或者聚集的結果，以及晶粒成分變得均勻，使得樹枝狀結構消失，晶界急劇縮短，因而，界面擴散作用降低。由此可以認為，延長均勻化時間超過某一最合適的時間，不僅沒有大的效果，甚至可能惡化合金組織，引起過剩相夾雜物變粗。顯而易見，鑄錠枝晶網格愈小，也就是說，鑄錠鑄造時結晶速度愈高，則均勻化效果愈大。
2．球化過程
    在多組元工業鋁合金鑄錠中，除了由于晶內偏析而形成的并且在均勻化時可轉入固溶體中的不平衡共晶和金屬間化合物外，還可能存在一些在均勻化時不轉入固溶體中的金屬化合物相或者復雜平衡共晶。
    為了消除或減輕這種類型過剩相的有害影響，均勻化制度的選擇應使骨絡狀分枝結構的夾雜物轉變成致密的組織。要達到這個目的，只有在足夠高的均勻化溫度下才有可能。比如，對于像5A06型的合金，為了使枝杈形的鎂、硅化合物達到明顯的聚集，應在480～500℃時進行高溫均勻化處理(這個合金的平衡固相線溫度為540℃，而不平衡固相線溫度只有451℃)。
3．析出過程
    在許多鋁合金中，為了提高強度性能指標而添加了少量的難溶元素，如錳、鉻、鈦、鋯、釩等。這些元素的溶解度很小，但是，在鋁合金鑄錠以足夠高的結晶速度凝固時，這些元素能以極大的過飽和度(與二元合金平衡狀態圖相比較)形成鋁的固溶體(見表2—10—2)。

表2—10—2合金元素在不同的冷卻條件下在鋁中的溶解度

    這些鋁合金鑄錠的均勻化，將促使基本合金元素向固溶體中極大的轉移，同時導致難溶元素以二次金屬間化合物的形式從固溶體中析出。當在比較低的溫度(如460～490℃)均勻化時，固溶體的分解，主要使得具有最大過飽和的區域析出金屬化合物，從而促使固溶體中的難溶元素含量在整個晶粒體積內變得均勻。但在更高的溫度(如500～530℃)均勻化時，難溶元素從固溶體中析出的過程可能加速到導致固溶體中的難溶組元貧化的程度，以致用這種鑄錠所制造的半成品的力學性能低于要求的水平。這種情況限制了以球化過程為目的的提高均勻化溫度的可能性。由于這個原因，應該避免毫無根據的在均勻化時長時間的均熱。
    應該指出，除了上述三個主要過程外，對于某些合金還可能發生相轉變過程。比如，6063合金鑄錠，當把均勻化溫度提高到555℃以上時(在有少量錳存在的情況下)，就會發生由β(AlFeSi)向α(A1FeSi)轉變的過程。

二、與均勻化后鋁鑄錠冷卻速度相聯系的過程

1．緩慢冷卻過程
    均勻化后鑄錠慢冷時，鋁與銅、鎂、鋅、硅的固溶體的分解來得及進行，合金具有較高的塑性，并可能在較小的單位壓力和較高速度的條件下進行變形。但是，均勻化后鑄錠慢冷時析出的粗大的強化相可能降低厚的半制品性能，特別是相對伸長率的大小。因為在壓力變形時，這些粗大相被拉長，而后在淬火加熱時，它們部分溶解，變成薄片狀，使材料變弱。

2．快速冷卻過程
    在超過固溶體中基本合金組元轉變點的溫度均勻化后，鑄錠快速冷卻時，發生合金的淬火。從而，獲得更加均勻和強固的鑄錠。這導致兩個結果，①組織更加均勻，再結晶溫度提高，生產的半制品具有更高的力學性能。②要求更高的變形力，有可能使生產率降低。在下面的情況下，則要求特別大的變形力。即當可熱處理強化鋁合金鑄錠在均勻化后進行快冷，也就是淬火，這些合金鑄錠均勻化后熱變形之前，在感應爐中經受短時加熱，如果變形溫度在300～350℃之間，毛料加熱時間為20～30 min，那末，處于淬火態的合金的時效過程來得及進行，因此使強度大大提高。而這也就意味著變形抗力的大大提高。圖2—10一5、圖2—10—6、圖2—10—7是生產條件下6XXX系合金鑄錠均勻化后不同冷卻速度對合金擠壓力和生產能力的影響。圖2—10—8是6063鋁合金鑄錠均勻化處理后的冷卻速度與鑄錠中Mg₂Si析出物的最大尺寸及擠壓鋁型材的T5強度(屈服強度)之間的關系。