CN107620017A - 一种铝合金铸件的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金铸件的热处理工艺，涉及金属铸造技术领域，其包括以下步骤：（1）真空均匀化预热处理；（2）一次正火；（3）二次正火；（4）高温回火；（5）真空淬火；（6）退火。本发明的铝合金铸件热处理工艺通过适当提高加热温度以及延长保温时间，从而能够使铝合金铸件的组织转变充分，有效提高其机械性能和冲击韧性，适宜推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及金属铸造技术领域，具体涉及一种铝合金铸件的热处理工艺。
背景技术
铸造铝合金作为传统的金属材料，由于其密度小、比强度高等特点，广泛地应用于航天、航空、汽车、机械等各行业，且随着现代工业及铸造新技术的发展，对铸造铝合金需求量越来越大。同时随着高性能航空航天飞行器的发展，其内部构件也向着大尺寸、精度要求高、结构复杂、冶金力学性能要求高的方向发展，对各类铝合金构件的集成化、轻量化、可靠性提出了更高的要求。常规的铝合金由于热处理工艺流程及本身的化学成分元素占比不同，进而导致成品的铝合金铸件机械性能不足，尤其是应用广泛的汽车材料领域，其耐冲击性存在安全隐患，满足不了实用需求，因此，需要改善。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种铝合金铸件的热处理工艺，该种热处理工艺通过适当提高加热温度以及延长保温时间，从而能够使铝合金铸件的组织转变充分，有效提高其机械性能和冲击韧性，适宜推广应用。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种铝合金铸件的热处理工艺，按照以下步骤进行：
（1）真空均匀化预热处理：将铸造成型后的铝合金铸件置于真空高温炉中均匀化预热处理2.5-4h；
所述铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 0.48-1.20%，Fe 3.20-4.80%，Si1.45-2.65%，Mn 3.35-5.05%，Cu 2.10-3.20%，Mg 1.70-2.50%，Zn 2.70-4.30%，Ni 0.24-0.60%，Ti 0.28-0.44%，Sb 0.15-0.30%，余量为Al和不可去除的微量元素；
（2）一次正火；将预热处理后的铝合金铸件输送至正火炉进行一次正火处理，所述正火炉的升温速率为15-25℃/min；
（3）二次正火；将一次正火后的铝合金铸件输送至正火炉进行二次正火处理，所述正火炉的升温速率为20-30℃/min；
（4）高温回火：将正火处理后的铝合金铸件输送至温度为380-420℃的回火炉中自然降温0.5-1.5h，之后继续加热进行高温回火处理；
（5）真空淬火：将回火处理后的铝合金铸件输送至真空淬火炉中，先升温至480～520℃，保温60-80min后，再升温至淬火温度为580～620℃，保温2-3h后出炉风冷至室温；
（6）退火：将铝合金铸件输送至马弗炉中，以10-20℃/min的升温速率将温度升至420～460℃，保温2-3h后，再以15-25℃/min的升温速率升温至退火温度540～580℃，保温1-3h，最后随炉空冷至室温即可。
进一步地，在步骤（1）中，所述真空高温炉的预热温度为240-320℃，预热升温速率为10-20℃/min。
进一步地，所述铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 0.60-1.00%，Fe3.60-4.40%，Si 1.80-2.20%，Mn 3.95-4.25%，Cu 2.50-2.70%，Mg 2.00-2.20%，Zn 3.15-3.65%，Ni 0.36-0.48%，Ti 0.32-0.38%，Sb 0.15-0.25%，余量为Al和不可去除的微量元素。
更进一步地，所述铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 0.80%，Fe 4.00%，Si 2.00%，Mn 4.15%，Cu 2.60%，Mg 2.10%，Zn 3.40%，Ni 0.42%，Ti 0.35%，Sb 0.20%，余量为Al和不可去除的微量元素。
进一步地，所述不可去除的微量元素≤0.01%。
进一步地，在步骤（2）中，所述一次正火处理的温度为640-680℃，保温时间为1.5-2.5h。
进一步地，在步骤（3）中，所述二次正火处理的温度为680-720℃，保温时间为1-2h。
作为本发明的一种优化方案，在步骤（4）中，所述高温回火的温度为600～700℃，保温1.5-2.5h后以10-20℃/min的降温速率将温度调至120-160℃，在回火炉中保温40-60min。
本发明具有如下的有益效果：本发明的铝合金铸件热处理工艺通过合理控制铝合金铸件化学元素含量，使得成品铸件的力学强度提高，其次适当提高了热处理过程中的加热温度以及延长保温时间，从而能够使铸件的组织产生充分转变，有效提高机械性能和冲击韧性，最后严格控制冷却方式和方法，保证了合金的足够淬透性和组织的完全转变，且进行各项机械性能检验，尤其是冲击试验，各项技术指标达到100%合格；另外，该热处理工艺步骤简单易行，工艺参数合理，易于推广和使用。本发明的热处理工艺采用均匀化预热+两次正火+高温回火+真空淬火+退火的工艺流程，与传统的热处理工艺相比，其优点是进一步细化和均匀晶粒，最大程度地提高晶粒度,并为后序的热处理准备良好的组织条件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种铝合金铸件的热处理工艺，按照以下步骤进行：
（1）真空均匀化预热处理：将铸造成型后的铝合金铸件置于真空高温炉中均匀化预热处理2.5h，预热温度控制在240℃，预热升温速率设定为10℃/min；
上述的铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 0.48%，Fe 3.20%，Si 1.45%，Mn3.35%，Cu 2.10%，Mg 1.70%，Zn 2.70%，Ni 0.24%，Ti 0.28%，Sb 0.15%，余量为Al，其中不可去除的微量元素含量≤0.01%；
（2）一次正火；将预热处理后的铝合金铸件输送至正火炉进行一次正火处理，上述正火炉的升温速率为15℃/min，且该一次正火处理的温度控制在640℃，保温时间设定为1.5h；
（3）二次正火；将一次正火后的铝合金铸件输送至正火炉进行二次正火处理，上述正火炉的升温速率为20℃/min，且该二次正火处理的温度为680℃，保温时间为1h；
（4）高温回火：将正火处理后的铝合金铸件输送至温度为380℃的回火炉中自然降温0.5h，之后继续加热至600℃进行高温回火处理，保温1.5h后以10℃/min的降温速率将温度调至120℃，在回火炉中保温40min；
（5）真空淬火：将回火处理后的铝合金铸件输送至真空淬火炉中，先升温至480℃，保温60min后，再升温至淬火温度为580℃，保温2h后出炉风冷至室温；
（6）退火：将铝合金铸件输送至马弗炉中，以10℃/min的升温速率将温度升至420℃，保温2h后，再以15℃/min的升温速率升温至退火温度540℃，保温1h，最后随炉空冷至室温即可。
实施例2
一种铝合金铸件的热处理工艺，按照以下步骤进行：
（1）真空均匀化预热处理：将铸造成型后的铝合金铸件置于真空高温炉中均匀化预热处理3h，预热温度控制在260℃，预热升温速率设定为15℃/min；
上述的铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 0.60%，Fe 3.60%，Si 1.80%，Mn3.95%，Cu 2.50%，Mg 2.00%，Zn 3.15%，Ni 0.36%，Ti 0.32%，Sb 0.15%，余量为Al，其中不可去除的微量元素含量≤0.01%；
（2）一次正火；将预热处理后的铝合金铸件输送至正火炉进行一次正火处理，上述正火炉的升温速率为20℃/min，且该一次正火处理的温度控制在650℃，保温时间设定为1.5h；
（3）二次正火；将一次正火后的铝合金铸件输送至正火炉进行二次正火处理，上述正火炉的升温速率为20℃/min，且该二次正火处理的温度为690℃，保温时间为1h；
（4）高温回火：将正火处理后的铝合金铸件输送至温度为390℃的回火炉中自然降温0.8h，之后继续加热至620℃进行高温回火处理，保温1.8h后以10℃/min的降温速率将温度调至130℃，在回火炉中保温45min；
（5）真空淬火：将回火处理后的铝合金铸件输送至真空淬火炉中，先升温至490℃，保温65min后，再升温至淬火温度为590℃，保温2h后出炉风冷至室温；
（6）退火：将铝合金铸件输送至马弗炉中，以10℃/min的升温速率将温度升至430℃，保温2h后，再以15℃/min的升温速率升温至退火温度550℃，保温1.5h，最后随炉空冷至室温即可。
实施例3
一种铝合金铸件的热处理工艺，按照以下步骤进行：
（1）真空均匀化预热处理：将铸造成型后的铝合金铸件置于真空高温炉中均匀化预热处理3.5h，预热温度控制在280℃，预热升温速率设定为15℃/min；
上述的铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 0.80%，Fe 4.00%，Si 2.00%，Mn4.15%，Cu 2.60%，Mg 2.10%，Zn 3.40%，Ni 0.42%，Ti 0.35%，Sb 0.20%，余量为Al，其中不可去除的微量元素含量≤0.01%；
（2）一次正火；将预热处理后的铝合金铸件输送至正火炉进行一次正火处理，上述正火炉的升温速率为20℃/min，且该一次正火处理的温度控制在660℃，保温时间设定为2h；
（3）二次正火；将一次正火后的铝合金铸件输送至正火炉进行二次正火处理，上述正火炉的升温速率为25℃/min，且该二次正火处理的温度为700℃，保温时间为1.5h；
（4）高温回火：将正火处理后的铝合金铸件输送至温度为400℃的回火炉中自然降温1h，之后继续加热至650℃进行高温回火处理，保温2h后以15℃/min的降温速率将温度调至140℃，在回火炉中保温50min；
（5）真空淬火：将回火处理后的铝合金铸件输送至真空淬火炉中，先升温至500℃，保温70min后，再升温至淬火温度为600℃，保温2.5h后出炉风冷至室温；
（6）退火：将铝合金铸件输送至马弗炉中，以15℃/min的升温速率将温度升至440℃，保温2.5h后，再以20℃/min的升温速率升温至退火温度560℃，保温2h，最后随炉空冷至室温即可。
实施例4
一种铝合金铸件的热处理工艺，按照以下步骤进行：
（1）真空均匀化预热处理：将铸造成型后的铝合金铸件置于真空高温炉中均匀化预热处理4h，预热温度控制在300℃，预热升温速率设定为20℃/min；
上述的铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 1.00%，Fe 4.40%，Si 2.20%，Mn4.25%，Cu 2.70%，Mg 2.20%，Zn 3.65%，Ni 0.48%，Ti 0.38%，Sb 0.25%，余量为Al，其中不可去除的微量元素含量≤0.01%；
（2）一次正火；将预热处理后的铝合金铸件输送至正火炉进行一次正火处理，上述正火炉的升温速率为25℃/min，且该一次正火处理的温度控制在670℃，保温时间设定为2.5h；
（3）二次正火；将一次正火后的铝合金铸件输送至正火炉进行二次正火处理，上述正火炉的升温速率为30℃/min，且该二次正火处理的温度为710℃，保温时间为2h；
（4）高温回火：将正火处理后的铝合金铸件输送至温度为410℃的回火炉中自然降温1.5h，之后继续加热至680℃进行高温回火处理，保温2.5h后以20℃/min的降温速率将温度调至150℃，在回火炉中保温55min；
（5）真空淬火：将回火处理后的铝合金铸件输送至真空淬火炉中，先升温至510℃，保温75min后，再升温至淬火温度为610℃，保温3h后出炉风冷至室温；
（6）退火：将铝合金铸件输送至马弗炉中，以20℃/min的升温速率将温度升至450℃，保温3h后，再以25℃/min的升温速率升温至退火温度570℃，保温3h，最后随炉空冷至室温即可。
实施例5
一种铝合金铸件的热处理工艺，按照以下步骤进行：
（1）真空均匀化预热处理：将铸造成型后的铝合金铸件置于真空高温炉中均匀化预热处理4h，预热温度控制在320℃，预热升温速率设定为20℃/min；
上述的铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 1.20%，Fe 4.80%，Si 2.65%，Mn5.05%，Cu 3.20%，Mg 2.50%，Zn 4.30%，Ni 0.60%，Ti 0.44%，Sb 0.30%，余量为Al，其中不可去除的微量元素含量≤0.01%；
（2）一次正火；将预热处理后的铝合金铸件输送至正火炉进行一次正火处理，上述正火炉的升温速率为25℃/min，且该一次正火处理的温度控制在680℃，保温时间设定为2.5h；
（3）二次正火；将一次正火后的铝合金铸件输送至正火炉进行二次正火处理，上述正火炉的升温速率为30℃/min，且该二次正火处理的温度为720℃，保温时间为2h；
（4）高温回火：将正火处理后的铝合金铸件输送至温度为420℃的回火炉中自然降温1.5h，之后继续加热至700℃进行高温回火处理，保温2.5h后以20℃/min的降温速率将温度调至160℃，在回火炉中保温60min；
（5）真空淬火：将回火处理后的铝合金铸件输送至真空淬火炉中，先升温至520℃，保温80min后，再升温至淬火温度为620℃，保温3h后出炉风冷至室温；
（6）退火：将铝合金铸件输送至马弗炉中，以20℃/min的升温速率将温度升至460℃，保温3h后，再以25℃/min的升温速率升温至退火温度580℃，保温3h，最后随炉空冷至室温即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种铝合金铸件的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）真空均匀化预热处理：将铸造成型后的铝合金铸件置于真空高温炉中均匀化预热处理2.5-4h；
所述铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 0.48-1.20%，Fe 3.20-4.80%，Si1.45-2.65%，Mn 3.35-5.05%，Cu 2.10-3.20%，Mg 1.70-2.50%，Zn 2.70-4.30%，Ni 0.24-0.60%，Ti 0.28-0.44%，Sb 0.15-0.30%，余量为Al和不可去除的微量元素；
一次正火；将预热处理后的铝合金铸件输送至正火炉进行一次正火处理，所述正火炉的升温速率为15-25℃/min；
二次正火；将一次正火后的铝合金铸件输送至正火炉进行二次正火处理，所述正火炉的升温速率为20-30℃/min；
（4）高温回火：将正火处理后的铝合金铸件输送至温度为380-420℃的回火炉中自然降温0.5-1.5h，之后继续加热进行高温回火处理；
（5）真空淬火：将回火处理后的铝合金铸件输送至真空淬火炉中，先升温至480～520℃，保温60-80min后，再升温至淬火温度为580～620℃，保温2-3h后出炉风冷至室温；
（6）退火：将铝合金铸件输送至马弗炉中，以10-20℃/min的升温速率将温度升至420～460℃，保温2-3h后，再以15-25℃/min的升温速率升温至退火温度540～580℃，保温1-3h，最后随炉空冷至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的热处理工艺，其特征在于，在步骤（1）中，所述真空高温炉的预热温度为240-320℃，预热升温速率为10-20℃/min。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的热处理工艺，其特征在于，所述铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 0.60-1.00%，Fe 3.60-4.40%，Si 1.80-2.20%，Mn 3.95-4.25%，Cu 2.50-2.70%，Mg 2.00-2.20%，Zn 3.15-3.65%，Ni 0.36-0.48%，Ti 0.32-0.38%，Sb 0.15-0.25%，余量为Al和不可去除的微量元素。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金铸件的热处理工艺，其特征在于，所述铝合金铸件包括以下按重量百分比的成分：C 0.80%，Fe 4.00%，Si 2.00%，Mn 4.15%，Cu 2.60%，Mg2.10%，Zn 3.40%，Ni 0.42%，Ti 0.35%，Sb 0.20%，余量为Al和不可去除的微量元素。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的热处理工艺，其特征在于，所述不可去除的微量元素≤0.01%。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的热处理工艺，其特征在于，在步骤（2）中，所述一次正火处理的温度为640-680℃，保温时间为1.5-2.5h。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的热处理工艺，其特征在于，在步骤（3）中，所述二次正火处理的温度为680-720℃，保温时间为1-2h。
8.根据权利要求1所述的一种铝合金铸件的热处理工艺，其特征在于，在步骤（4）中，所述高温回火的温度为600～700℃，保温1.5-2.5h后以10-20℃/min的降温速率将温度调至120-160℃，在回火炉中保温40-60min。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180123 |