[發明專利]一種A390鋁合金鑄錠均勻化退火熱處理工藝

在審

• 申請號: 201510868225.3
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105483575A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 梁博;徐駿;張志峰;高明偉;馮京;李豹
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于金屬材料熱處理技術領域，具體涉及一種A390鋁合金鑄錠均勻化退火熱處 理工藝。

背景技術

A390鋁合金由于具有熱膨脹系數小、體積穩定性高、鑄造性能與焊接性能好、并具有優 良的耐磨耐蝕性能和一定的高溫強度，因而被廣泛用于制動鼓、汽車輪轂、發動機轉子、斜 盤等耐磨件，是汽車、摩托車、工程機械等發動機系統的首選材料之一，是商業應用最廣泛 的過共晶鋁合金。但該合金的常規凝固組織由初生硅和共晶組織組成，初生硅一般呈粗大的 板片狀、多角形塊狀和五瓣星狀，共晶硅呈粗針狀，嚴重影響合金的力學性能。因此，改善 初生硅和共晶硅的形態、細化初生硅的尺寸是提高過共晶鋁硅合金力學性能和改善切削加工 性能的重要途徑。

采用電磁攪拌-半連續鑄造技術制備出了初生硅細小、分布均勻、形貌為近球狀的A390 鋁合金鑄錠，但是通過對合金顯微組織和性能的分析，發現共晶硅形貌差、存在偏析現象， 再加上鑄態合金中殘余應力的存在，使合金硬度高，加工性能差。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種A390鋁合金鑄錠均勻化退火熱處理工藝， 具體技術方案如下：

A390鋁合金鑄錠的制備方法為：

(1)在惰性氣體保護下，將A390鋁合金置于電阻加熱爐或電磁感應加熱爐中熔化成合金 熔體，當熔體溫度上升到830～900℃時將其轉移到中間包內，添加熔體清渣劑，充分攪拌并 保溫20～30分鐘后扒去浮渣；

(2)當熔體溫度降到800～820℃時，添加質量百分比為1‰～6‰的變質劑，攪拌均勻， 保溫20～50分鐘；

(3)當熔體溫度降到780～800℃時，添加質量百分比為2‰～10‰的精煉劑，充分攪拌， 保溫15～20分鐘后扒去浮渣；

(4)對合金熔體進行除氣處理：向熔體中通入氣壓為0.01MPa的氣體，保溫10～15分鐘， 除氣完畢后熔體靜置孕育30～40分鐘；所述氣體為六氯乙烷、氮氣或氬氣；

(5)加熱熔體到800～820℃后采用電磁攪拌方法進行半連續鑄造，結晶器內的熔體溫度為 730～760℃，電磁攪拌器的攪拌電流為20～100A，攪拌頻率為5～100Hz，連鑄機的連鑄速度 為30～800mm/min，冷卻水溫度為室溫，流量為10～500L/min。最終得到A390鋁合金鑄錠。

將采用如上所述的電磁攪拌-半連續鑄造技術獲得的A390鋁合金鑄錠放入加熱爐中，加 熱至350～500℃，保溫2～8h，然后隨爐冷卻至250℃，最后出爐空冷。

進一步地，所述加熱爐為電阻爐。

本發明的均勻化退火熱處理工藝可使A390鋁合金鑄錠的布氏硬度從130HB降至70HB 以下，延伸率從2.5％增加至8％以上，組織中共晶硅由粗針狀轉變成細小的球狀，分布均勻， 明顯改善了加工性能。

A390鋁合金鑄錠的均勻化退火過程，實質是原子擴散的過程，對于高硅鋁合金，硅具有 較大的擴散系數，它們在鋁中的擴散比較快。由裴克第一擴散定律得知，影響元素擴散系數 D的因素，必將影響均勻化過程，而擴散系數D與均勻化退火溫度呈正比關系，溫度越高， 擴散越快，越充分，均勻化過程中，這些分布在晶界和枝晶間的共晶硅溶解、析出、球化， 由粗針狀轉變成近球狀，并通過原子擴散使基體α-Al相成份均勻化，提高其機械性能，消除 殘余應力。

均勻化退火過程中，不發生相變，原子的擴散只在有限的范圍內進行，晶界的大量缺陷 及夾雜妨礙了晶粒間的原子交換，晶界難以遷移，所以均勻化退火過程中初生硅的尺寸變化 不明顯，但是溫度不能過高，否則容易發生過燒，合金性能反而降低。保存時間越長，原子 擴散越充分，合金中的共晶硅由粗針狀轉變成細小的近球狀，分布均勻性也得到提高，再加 上合金中非平衡相的溶解消失，以及殘余應力的消除，使合金的硬度明顯降低。

在保溫的開始階段合金鑄錠的硬度降低很快，保溫一段時間后硬度降低速度變慢。這是 由于均勻化有自動減緩的傾向，均勻化過程只在退火前一段時間進行得最劇烈，隨后不斷變 慢。因此，過分地延長保溫時間效果不明顯，同時會增加合金鑄錠的氧化損失，降低設備生 產能力，增加熱能消耗。

本發明具有以下優點：