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間不超過4h，然后將淬火鑄件放入時效爐中加熱至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，拉伸強度≥319MPa，延伸率11～15％，且最終的時效溫度為210℃，高于鑄件最終表面處理溫度，所以表面處理過程不會對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，綜合力學性能優(yōu)良，熱處理強化后可達到較高的抗拉強度和屈服強度，還能保持一定的塑性。改進型的ZLlOlA合金強度和塑性得到進一步提高，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。[0002]對于ZLlOlA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。
[0003]對于ZLlOlA合金，人工時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。
[0004]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°c左右保溫時效時，主要析出相為GP區(qū)；在150~180°C左右保溫時效時，主要時效析出相為β "相；在2001:左右保溫時效時，主要時效析出相為β ';在250°C以上保溫時效時，直接析出平衡相β。
[0005]對于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，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。
[0006]對需要進行表面處理如涂裝、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°C左右進行人工時效，達不到預(yù)期的時效強化效果。

【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，主要針對高強高韌的ZLlOlA合金，使合金熱處理后得到很好強化的同時，具有高的韌性，同時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，后放入時效爐中進行人工時效，從淬火到人工時效的時間間隔不多于4h，人工時效采用分階段時效工藝，即先加熱至100 ±5°C保溫時效3~5h，再升溫至210 ±5°C保溫時效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效，通過100±5°C保溫時效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。
(2)采用分階段保溫時效，最終的時效溫度為210°C，高于鑄件最終表面處理溫度，所以表面處理過程不會對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
【具體實施方式】
[0013]實施實例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準試棒，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進行人工時效5h，從固溶淬火處理到人工時效之間的時間間隔為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，然后放入時效爐中進行人工時效，從淬火到人工時效的時間間隔為4h，人工時效工藝是在100±5°C保溫3h，然后升溫至210±5°C保溫2h，取出鑄件空冷，熱處理后的力學性能對比如表1所示。
[0014]實施實例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，然后放入時效爐中進行人工時效，從淬火到人工時效的時間間隔為2h，人工時效工藝是先在100±5°C保溫4h，然后升溫至210±5°C保溫1.5h，取出鑄件空冷，熱處理后的力學性能如表1所示。
[0015]實施實例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，然后立即放入時效爐中進行人工時效，從淬火到人工時效的時間間隔為0h，人工時效工藝是先在100±5°C保溫5h，然后升溫至210±5°C保溫lh，取出鑄件空冷，熱處理后的力學性能如表1所示。
表1:不同熱處理工藝強化后的性能對比表
【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，進行固溶時效強化熱處理，其特征在于: A:從固溶淬火處理完畢到人工時效之間的時間間隔不多于4h ； B:人工時效采用分階段時效工藝，先在10045°C保溫時效3-5h，再升溫至21045°C保溫時效l_2h，出爐后空冷。`
【文檔編號】C22F1/04GK103695821SQ201410003462
【公開日】2014年4月2日 申請日期: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, 任國成 申請人:山東建筑大學