一種鑄造鋁硅鎂合金的熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】一種鑄造鋁硅鎂合金的熱處理工藝，具體步驟是，ZL101A合金液經(jīng)精煉、除氣和變質(zhì)處理后澆注成鑄件，將鑄件放入固溶保溫爐中，升溫至545±5℃保溫2-4h，取出鑄件后立即放入常溫水池中淬火，淬火鑄件常溫放置時(shí)間不超過4h，然后將淬火鑄件放入時(shí)效爐中加熱至100±5℃保溫3～5h，再次升溫至210±5℃保溫1～2h，然后取出鑄件空冷至室溫，拉伸強(qiáng)度≥319MPa，延伸率11～15％，且最終的時(shí)效溫度為210℃，高于鑄件最終表面處理溫度，所以表面處理過程不會(huì)對(duì)鑄件的組織和性能產(chǎn)生影響。
【專利說明】一種鑄造鋁硅鎂合金的熱處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種鋁合金的熱處理工藝，尤其涉及高強(qiáng)韌鑄造鋁合金的熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0001]鑄造鋁硅鎂合金ZLlOl鑄造性能較好，綜合力學(xué)性能優(yōu)良，熱處理強(qiáng)化后可達(dá)到較高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，還能保持一定的塑性。改進(jìn)型的ZLlOlA合金強(qiáng)度和塑性得到進(jìn)一步提高，用于制造承受較大動(dòng)載荷的零件，例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，輪轂等。[0002]對(duì)于ZLlOlA合金鑄件，固溶時(shí)效處理是提高其強(qiáng)度性能的重要手段，固溶處理即是將鑄件加熱到較高溫度保溫一段時(shí)間后立即進(jìn)行淬火處理，目的是使合金組織中的Mg2Si相溶解，使合金元素Mg過飽和固溶于鋁基體內(nèi)。人工時(shí)效是將經(jīng)過固溶處理后的鑄件加熱到一定溫度保溫一段時(shí)間后出爐空冷，目的是使過飽和固溶于鋁基體內(nèi)的合金元素Mg呈彌散化沉淀析出，強(qiáng)化鋁基體。
[0003]對(duì)于ZLlOlA合金，人工時(shí)效中沉淀相的脫溶序列為:GP區(qū)一過渡相β "—過渡相β '—平衡相β。其中GP區(qū)沿基體的慣習(xí)面析出，彌散度大，沒有獨(dú)立的晶格結(jié)構(gòu)，與基體共格，對(duì)基體造成的晶格畸變較小，因而對(duì)基體的強(qiáng)化效應(yīng)較??；過渡相β "與基體共格，彌散度亦較大，具有獨(dú)立的晶格結(jié)構(gòu)，尺寸也大于GP區(qū)，對(duì)基體造成的晶格畸變大，因而對(duì)基體的強(qiáng)化效應(yīng)最大；過渡相β'沿基體的缺陷或位錯(cuò)處形核，彌散度較小，與基體半共格，造成基體晶格畸變小，因而對(duì)基體的強(qiáng)化效應(yīng)小于β "相；平衡相β易在晶界處形核析出，對(duì)基體的強(qiáng)化效應(yīng)很小。
[0004]時(shí)效過程中析出的沉淀相與時(shí)效溫度有關(guān)，實(shí)際保溫時(shí)效獲得的時(shí)效析出沉淀相往往是以一種為主，兩種或幾種的混合。在100°c左右保溫時(shí)效時(shí)，主要析出相為GP區(qū)；在150~180°C左右保溫時(shí)效時(shí)，主要時(shí)效析出相為β "相；在2001:左右保溫時(shí)效時(shí)，主要時(shí)效析出相為β ';在250°C以上保溫時(shí)效時(shí)，直接析出平衡相β。
[0005]對(duì)于ZL101A，傳統(tǒng)的Τ6處理工藝為:535°C 45°C固溶保溫2~6h，于60~100°C水中淬火，然后在150~170°C左右進(jìn)行人工時(shí)效5~15h。傳統(tǒng)的T6處理工藝，其主要時(shí)效強(qiáng)化相是β "相，如圖1所示，β "相與基體共格，類似于孿晶結(jié)構(gòu)，使基體晶格有效滑移系減少，且造成的基體晶格畸變大，殘余應(yīng)力大，基體存在顯微裂紋的傾向大，因而合金韌性低。對(duì)于汽車輪轂等需要高強(qiáng)高韌性的鑄件，為保持較高的韌性，不得縮短人工時(shí)效保溫時(shí)間，以犧牲強(qiáng)度性能來獲取高的韌性。
[0006]對(duì)需要進(jìn)行表面處理如涂裝、烤漆或電鍍的鑄件，表面處理是鑄件的最后一道工序，表面處理溫度一般在200°C左右，高于前面的時(shí)效處理溫度，使鑄件的組織性能發(fā)生變化，一般表現(xiàn)為繼續(xù)時(shí)效強(qiáng)化，強(qiáng)度升高，韌性降低，影響鑄件的最終使用性能。如果將鑄件直接在200°C左右進(jìn)行人工時(shí)效，達(dá)不到預(yù)期的時(shí)效強(qiáng)化效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鑄造鋁硅鎂合金的熱處理工藝，主要針對(duì)高強(qiáng)高韌的ZLlOlA合金，使合金熱處理后得到很好強(qiáng)化的同時(shí)，具有高的韌性，同時(shí)鑄件組織和性能在最終表面處理過程中保持穩(wěn)定。
[0008]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所提供的技術(shù)方案是:一種鑄造鋁硅鎂合金ZLlOlA的熱處理工藝，包括固溶淬火處理和人工時(shí)效，將經(jīng)精煉、除氣和Sr變質(zhì)處理后的ZLlOlA合金液澆注成鑄件后，先在固溶保溫爐中進(jìn)行固溶處理，固溶處理工藝是545 ± 5 °C固溶保溫2~4h，然后將固溶處理試樣拿出后立即于室溫水中淬火，后放入時(shí)效爐中進(jìn)行人工時(shí)效，從淬火到人工時(shí)效的時(shí)間間隔不多于4h，人工時(shí)效采用分階段時(shí)效工藝，即先加熱至100 ±5°C保溫時(shí)效3~5h，再升溫至210 ±5°C保溫時(shí)效I~2h，然后取出鑄件空冷至室溫。
[0009]本發(fā)明采用分階段保溫時(shí)效，通過100±5°C保溫時(shí)效3_5h獲得高彌散分布的GP區(qū)，然后升溫到210±5°C保溫時(shí)效I~2h，小尺度的GP區(qū)溶解，大尺度的GP區(qū)可以作為β '相形核核心，從而獲得高彌散分布的β '過渡相，如圖2所示。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
(1)采用分階段保溫時(shí)效，得到與基體半共格高彌散分布的β,相，高彌散分布的β，相對(duì)基體的強(qiáng)化效應(yīng)大，與基體半共格，造成的基體晶格畸變小，應(yīng)力小，存在顯微裂紋的傾向小，因而合金在得到很好強(qiáng)化的同時(shí)，仍能保持較高的韌性。
(2)采用分階段保溫時(shí)效，最終的時(shí)效溫度為210°C，高于鑄件最終表面處理溫度，所以表面處理過程不會(huì)對(duì)鑄件的組織和性能產(chǎn)生影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為背景T6熱處理工藝后的透射電子顯微組織圖
[0012]圖2為本發(fā)明熱處理工藝后的透射電子顯微組織圖
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施實(shí)例1:經(jīng)精煉除氣和Sr變質(zhì)處理后的ZLlOlA合金液澆注成金屬型標(biāo)準(zhǔn)試棒，背景T6熱處理工藝是:545°C 45°C固溶保溫2h，將固溶處理試樣拿出后立即于60~100°C水中淬火，然后在160°C ±5°C進(jìn)行人工時(shí)效5h，從固溶淬火處理到人工時(shí)效之間的時(shí)間間隔為24h ;本發(fā)明熱處理工藝是:545±5°C固溶保溫2h，將固溶處理試樣拿出后立即于室溫水中淬火，然后放入時(shí)效爐中進(jìn)行人工時(shí)效，從淬火到人工時(shí)效的時(shí)間間隔為4h，人工時(shí)效工藝是在100±5°C保溫3h，然后升溫至210±5°C保溫2h，取出鑄件空冷，熱處理后的力學(xué)性能對(duì)比如表1所示。
[0014]實(shí)施實(shí)例2:545±5°C固溶保溫2h，將固溶處理試樣拿出后立即于室溫水中淬火，然后放入時(shí)效爐中進(jìn)行人工時(shí)效，從淬火到人工時(shí)效的時(shí)間間隔為2h，人工時(shí)效工藝是先在100±5°C保溫4h，然后升溫至210±5°C保溫1.5h，取出鑄件空冷，熱處理后的力學(xué)性能如表1所示。
[0015]實(shí)施實(shí)例3:545±5°C固溶保溫2h，將固溶處理試樣拿出后立即于室溫水中淬火，然后立即放入時(shí)效爐中進(jìn)行人工時(shí)效，從淬火到人工時(shí)效的時(shí)間間隔為0h，人工時(shí)效工藝是先在100±5°C保溫5h，然后升溫至210±5°C保溫lh，取出鑄件空冷，熱處理后的力學(xué)性能如表1所示。
表1:不同熱處理工藝強(qiáng)化后的性能對(duì)比表
【權(quán)利要求】
1.一種鑄造鋁硅鎂合金的熱處理工藝，將經(jīng)精煉、除氣和變質(zhì)處理后的ZLlOlA合金液澆注到鑄模后，進(jìn)行固溶時(shí)效強(qiáng)化熱處理，其特征在于: A:從固溶淬火處理完畢到人工時(shí)效之間的時(shí)間間隔不多于4h ； B:人工時(shí)效采用分階段時(shí)效工藝，先在10045°C保溫時(shí)效3-5h，再升溫至21045°C保溫時(shí)效l_2h，出爐后空冷。`
【文檔編號(hào)】C22F1/04GK103695821SQ201410003462
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】王桂青, 劉燕, 任國(guó)成 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)