[發(fā)明專利]鑄造鋁硅鎂合金的熱處理方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201510426111.3
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN104962845A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賴春輝
• 申請（專利權(quán)）人: 柳州市建西機械鑄造廠
• 主分類號: C22F1/043
• 分類號: C22F1/043
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 于標(biāo)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金的熱處理方法，尤其涉及及高強韌鑄造鋁合金的熱處理方法。

背景技術(shù)

鑄造鋁硅鎂合金ZL102?鑄造性能較好，綜合力學(xué)性能優(yōu)良，熱處理強化后可達(dá)到較高的抗拉強度和屈服強度，還能保持一定的塑性。改進(jìn)型的ZL102A?合金強度和塑性得到進(jìn)一步提高，用于制造承受較大動載荷的零件，例如汽車發(fā)動機缸體，輪轂等。

對于ZL102A?合金鑄件，固溶時效處理是提高其強度性能的重要手段，固溶處理即是將鑄件加熱到較高溫度保溫一段時間后立即進(jìn)行淬火處理，目的是使合金組織Mg2Si?相溶解，使合金元素Mg?過飽和固溶于鋁基體內(nèi)。人工時效是將經(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，強化鋁基體。

對于ZL102A?合金，人工時效中沉淀相的脫溶序列為：GP?區(qū)→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，沒有獨立的晶格結(jié)構(gòu)，與基體共格，對基體造成的晶格畸變較小，因而對基體的強化效應(yīng)較小；過渡相β″與基體共格，彌散度亦較大，具有獨立的晶格結(jié)構(gòu)，尺寸也大于GP?區(qū)，對基體造成的晶格畸變大，因而對基體的強化效應(yīng)最大；過渡相β′沿基體的缺陷或位錯處形核，彌散度較小，與基體半共格，造成基體晶格畸變小，因而對基體的強化效應(yīng)小于β″相；平衡相β?易在晶界處形核析出，對基體的強化效應(yīng)很小。時效過程中析出的沉淀相與時效溫度有關(guān)，實際保溫時效獲得的時效析出沉淀相往往是以一種為主，兩種或幾種的混合。在100℃左右保溫時效時，主要析出相為GP?區(qū)；在150?～?180℃左右保溫時效時，主要時效析出相為β″相；在200℃左右保溫時效時，主要時效析出相為β′?；在250℃以上保溫時效時，直接析出平衡相β。

對于ZL102A，傳統(tǒng)的T6?處理工藝為：535℃?45℃固溶保溫2?～?6h，于60?～?100℃水中淬火，然后在150?～?170℃左右進(jìn)行人工時效5?～?15h。傳統(tǒng)的T6?處理工藝，其主要時效強化相是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。對于汽車輪轂等需要高強高韌性的鑄件，為保持較高的韌性，不得縮短人工時效保溫時間，以犧牲強度性能來獲取高的韌性。

對需要進(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℃左右，高于前面的時效處理溫度，使鑄件的組織性能發(fā)生變化，一般表現(xiàn)為繼續(xù)時效強化，強度升高，韌性降低，影響鑄件的最終使用性能。如果將鑄件直接在200℃左右進(jìn)行人工時效，達(dá)不到預(yù)期的時效強化效果。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種鑄造鋁硅鎂合金ZL102A?的熱處理方法，包括固溶淬火處理和人工時效，將精煉、除氣和Sr?變質(zhì)處理后的ZL102A?合金液澆注成鑄件后，先在固溶保溫爐中進(jìn)行固溶處理，固溶處理方法是555℃固溶保溫3h，然后將固溶處理試樣拿出后立即于室溫水中淬火，后放入時效爐中進(jìn)行人工時效，從淬火到人工時效的時間間隔不多于3h，人工時效采用分階段時效工藝，即先加熱至100±6℃保溫時效3?.5～4.?5h，再升溫至210±6℃保溫時效2.5?～?3h，然后取出鑄件風(fēng)冷至室溫。

???本發(fā)明的有益效果是：采用分階段保溫時效，得到與基體半共格高彌散分布的β′相，高彌散分布的β′相對基體的強化效應(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化的同時，仍能保持較高的韌性。采用分階段保溫時效，最終的時效溫度為220℃，高于鑄件最終表面處理溫度，所以表面處理過程不會對鑄件的組織和性能產(chǎn)生影響。

具體實施方式

本發(fā)明公開了一種鑄造鋁硅鎂合金的熱處理方法，555℃固溶保溫3h，將固溶處理試樣拿出后立即于室溫水中淬火，然后放入時效爐中進(jìn)行人工時效，從淬火到人工時效的時間間隔為3h，人工時效方法是先在100±6℃保溫4h，然后升溫至210±6℃保溫2h，取出鑄件風(fēng)冷。

本發(fā)明采用分階段保溫時效，通過100±6℃保溫時效3.5-4.5h?獲得高彌散分布的GP區(qū)，然后升溫到210±6℃保溫時效2.5?～?3h，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。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。