Al_Si_Cu合金热处理工艺的改进.pdfVIP

科技创新导报 2008 NO.01 Science and Technology Innovation Herald 工 程 技 术 Al-Si-Cu合金热处理工艺的改进 柳秉毅 马骏 王海燕 (南京工程学院 江苏南京 211167) 摘 要:通过考察浇铸后快冷的亚共晶铝硅铜合金在不同条件下固溶时效处理后的组织与性能变化,探讨了改进此类合金的热处理工艺 以实现节能降耗的一种途径。 关键词:Al-Si-Cu合金 铸件 固溶处理 工艺优化 中图分类号:TF62 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2008)01(a)-0028-01 亚共晶Al-Si类合金由于具有良好的铸 试样淬入水中。所有试样均采用相同工艺进 较好的塑性而强度、硬度较低,在其中加入 造性能、力学性能、耐蚀性及低的膨胀系数, 行了时效处理(时效温度175±5℃,保温10 某些合金元素如铜、镁等后,则可形成热处 [1] ｈ)。 理强化效应。通过对合金进行固溶时效处 广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域 。 在此类合金铸件生产中,热处理是耗能的主要 在距试样底部约20mm处切割取样,经磨 理,使其基体中形成大量弥散分布的与母相共 环节之一,因此,有必要优化生产工艺,实现节 制、抛光制得金相样品,用0.5%HF溶液腐蚀 格或部分共格的G．P区或过渡沉淀相(如 能降耗。在本文中,尝试采用以下途径对亚共 后进行了金相分析。同时,对各组试样测定了 CuAl2的过渡相θ′和θ″等)而产生沉淀硬 晶Al-Si-Cu铸造合金的热处理工艺加以改 维氏硬度(平均值),并对各组试样的硬度值进 化。但另一方面,合金的硬度还受到硅相形 进:通过在铸件凝固冷却的后期加快其冷却速 行了比较,以考察在浇铸后不同时间淬水快冷 态的影响。硅相性硬而脆,当其呈细密片状 度(如采用铸造余热淬火),以使尽可能多的合 的条件下,不同的固溶处理时间对合金强化效 分布在基体中时,α相的变形受到较大的限制 金强化元素在固溶处理之前就保留在α相中, 果的影响。 而使硬度升高;当硅相为较粗大粒状分布时, 从而减少固溶处理时间。 α相的变形较容易,则硬度降低。因此,T6 2试验结果与分析 处理后合金的硬度应该是α相沉淀硬化和硅 1试验方法 2.1金相观察结果 相形态改变而使合金软化的综合反映。 试验用原材料为亚共晶铝硅铜铸造合金 ZL107合金的铸态组织为α初晶与(α 从图1所示的结果可以看出,在对铸态试 +Si)共晶体。热处理对α相的作用主要在于α 样直接进行时效处理的情况下,第一组试样(浇 ZL107,其化学成分(质量分数)为:Si7.2%, Cu3.5%,余为Al(另含微量杂质元素Fe、Mn、 相精细结构的变化,即合金元素在α相内的固 铸后1min淬火)的硬度要高于另两组试样的硬 Mg、Zn、Sn等)。 溶与沉淀硬化相的析出。然而,合金中硅相的 度,显然这是由于第一组试样的铸态基体组织 采用5kW石墨坩埚电阻炉进行合金熔 形态在固溶处理过程中也产生了明显变化。 中已固溶了较多铜的原因。当固溶处理时间 从金相观察中看到,共晶硅从较为细密的片 为2h时,第一组试样的硬度已达到最大值(约 炼,待合金熔化至所需温度后用0.3%的C2Cl6 进行除气精炼,除渣后静置约5min浇铸试样, 状,通过熔断和粗化而逐渐转变为粗粒状。从 145HV),另两组试样的硬度也比铸态有明显 在730～740℃将合金液浇入砂型中,获得一批 本实验中可发现,在固溶处理6小时左右合金 提高(达到约120HV);但随着固溶处理时间延 尺寸为Φ12mm×40mm铸态试样。在浇铸 中的共晶硅已基本从片状转变为粒状