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1、鋁合金壓鑄件表面熱處理的方法鋁合金壓鑄件表面熱處理的方法鋁合金鑄件的熱處理是指按某一熱處理規(guī)范,控制加熱溫度、保溫時間和冷卻速度,改變合金的組織,其主要目的是:提高力學(xué)性能,增強耐腐蝕性能,改善加工性能,獲得尺寸的穩(wěn)定性。鋁合金鑄件的熱處理工藝可以分為如下四類:1.退火處理將鋁合金鑄件加熱到較高的溫度,一般約為300℃左右,保溫一定的時間后,隨爐冷卻到室溫的工藝稱為退火。在退火過程中固溶體發(fā)生分解,第二相質(zhì)點發(fā)生聚集,可以消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定鑄件尺寸,減少變形,增大鑄件的塑性。2.固溶處理把鑄件加熱到盡可能高的溫度,接近于共晶
2、體的熔點,在該溫度下保持足夠長的時間,并隨后快速冷卻,使強化組元最大限度的溶解,這種高溫狀態(tài)被固定保存到室溫,該過程稱為固溶處理。固溶處理可以提高鑄件的強度和塑性,改善合金的耐腐蝕性能。固溶處理的效果主要取決于下列三個因素:(1)固溶處理溫度。溫度越高,強化元素溶解速度越快,強化效果越好。一般加熱溫度的上限低于合金開始過燒溫度,而加熱溫度的下限應(yīng)使強化組元盡可能多地溶入固溶體中。為了獲得最好的固溶強化效果,而又不便合金過燒,有時采用分級加熱的辦法,即在低熔點共晶溫度下保溫,使組元擴散溶解后,低熔點共晶不存在,再升到更高的溫度進行
3、保溫和淬火。固溶處理時,還應(yīng)當注意加熱的升溫速度不宜過快,以免鑄件發(fā)生變形和局部聚集的低熔點組織熔化而產(chǎn)生過燒。固溶熱處理的悴火轉(zhuǎn)移時間應(yīng)盡可能地短,一般應(yīng)不大于15s,以免合金元素的擴散析出而降低合金的性能。(2)保溫時間。保溫時間是由強化元素的溶解速度來決定的,這取決于合金的種類、成分、組織、鑄造方法和鑄件的形狀及壁厚。鑄造鋁合金的保溫時間比變形鋁合金要長得多,通常由試驗確定,一般的砂型鑄件比同類型的金屬型鑄件要延長20%-25%。(3)冷卻速度。淬火時給予鑄件的冷卻速度越大,使固溶體自高溫狀態(tài)保存下來的過飽和度也越高,從而
4、使鑄件獲得高的力學(xué)性能,但同時所形成的內(nèi)應(yīng)力也越大,使鑄件變形的可能性也越大。冷卻速度可以通過選用具有不同的熱容量、導(dǎo)熱性、蒸發(fā)潛熱和粘滯性的冷卻介質(zhì)來改變,為了得到最小的內(nèi)應(yīng)力,鑄件可以在熱介質(zhì)(沸水、熱油或熔鹽)中冷卻。為了保證鑄件在淬火后,同時具有高的力學(xué)性能和低的內(nèi)應(yīng)力,有時采用等溫淬火,即把經(jīng)固溶處理的鑄件淬入200-250℃的熱介質(zhì)中保溫一定時間,把固溶處理和時效處理結(jié)合起來。
3.時效處理將固溶處理后的鑄件加熱到某一溫度,保溫一定時間后出爐,在空氣中緩慢冷卻到室溫的工藝稱為時效。如果時效強化是在室溫下進行的稱
5、為自然時效,如果時效強化是在高于室溫并保溫一段時間后進行稱為人工時效。時效處理進行著過飽和固溶體分解的自發(fā)過程,從而使合金基體的點陣恢復(fù)到比較穩(wěn)定的狀態(tài)。時效溫度和時間的選擇取決于對合金性能的要求、合金的特性、固溶體的過飽和程度以及鑄造方法等。人工時效可分為三類:不完全人工時效,完全人工時效和過時效。不完全人工時效是采用比較低的時效溫度或較短的保溫時間,獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能,即獲得比較高的強度,良好的塑性和韌性,但耐腐蝕性能可能比較低。完全人工時效是采用較高的時效溫度和較長的保溫時間,獲得最大的硬度和最高的抗拉強度,但伸長率較
6、低。過時效是在更高的溫度下進行,這時合金保持較高的強度,同時塑性有所提高,主要是為了得到好的抗應(yīng)力腐蝕性能。為了得到穩(wěn)定的組織和幾何尺寸,時效應(yīng)該在更高的溫度下進行。過時效根據(jù)使用要求通常也分為穩(wěn)定化處理和軟化處理。時效處理時,合金元素沉淀的過程大多需要經(jīng)過以下四個階段:(1)形成G-PⅠ區(qū)。固溶體點陣內(nèi)原子重新組合,出現(xiàn)溶質(zhì)原子的富集區(qū),伴隨著點陣畸變程度增大,提高合金的力學(xué)性能,降低合金的導(dǎo)電性。(2)形成G-PⅡ區(qū)。合金元素的原子以一定比例進行偏聚形成G-PⅡ區(qū),為形成亞穩(wěn)相作準備,合金的強度進一步提高。(3)形成亞穩(wěn)相。
7、亞穩(wěn)相也稱過渡相,該相與基體呈共格聯(lián)系,大量的G-PⅡ區(qū)和少量的亞穩(wěn)相相結(jié)合,使合金得到最高的強度。(4)形成第二相質(zhì)點和第二相質(zhì)點的聚集。亞穩(wěn)相轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相,細小的質(zhì)點分布在晶粒內(nèi)部,較粗大的質(zhì)點分布在晶界,還相繼發(fā)生第二相質(zhì)點的聚集,點陣畸變劇烈地減弱,顯著地降低合金的強度,提高合金的塑性。上述幾個階段不是截然分開的,有時是同時進行的,低溫時效第一、二階段進行的程度要大些,高溫時效,第三、四階段進行得強烈些。4.冷熱循環(huán)處理經(jīng)冷熱循環(huán)處理的鑄件,由于多次加熱和冷卻引起固溶體點陣收縮和膨脹,使各相的晶格發(fā)生了少許位移,使第二相
8、質(zhì)點處于更加穩(wěn)定的狀態(tài),從而提高鑄件尺寸的穩(wěn)定性,適于精密零件的制造。鋁合金在低溫下沒有脆性斷裂的傾向,隨著溫度的降低,力學(xué)性能有某些變化,強度有所提高,但塑性卻降低得很少,所以有時為了減小或消除鑄件內(nèi)應(yīng)力,可將鑄造或淬火后的鑄件,冷卻到-50℃、-70℃或更低
