專利名稱：一種用于亞共晶鑄造鋁硅合金熱處理強化的固溶處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鑄造鋁硅合金熱處理強化方法，屬于金屬材料類及冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鑄造鋁硅合金作為鋁合金材料的重要組成部分，因其具有容重小、強度高、鑄造成形性好和機械加工性能優(yōu)良等一系列優(yōu)點，因此目前已被廣泛應(yīng)用到航空、航天、汽車及其他運載機械上，使用該材料可以大大減輕設(shè)備自重、節(jié)約能源、降低成本、提高效率。但目前國內(nèi)外現(xiàn)有牌號的鑄造鋁硅合金的力學(xué)性能在比強度和延伸率等方面尚不能與高強鑄鋼相匹敵，難以滿足當前及今后汽車、飛機等運載機械零部件工業(yè)的發(fā)展要求。因此，人們正從合金成分優(yōu)化、凈化處理、細化變質(zhì)處理及熱處理等方面對鑄造鋁硅合金進行研究，以期提高其綜合力學(xué)性能。而在改善鑄造鋁硅合金力學(xué)性能的各種工藝措施中，由于熱處理可以最大限度的發(fā)揮合金的性能潛能，因此對于鑄造鋁硅合金的熱處理強化國內(nèi)外一直給以了廣泛的關(guān)注和高度的重視。
眾所周知，鑄造鋁硅合金的熱處理一般包括固溶處理和時效處理兩個工序，其中固溶處理是鑄造鋁硅合金后續(xù)時效處理的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，因此如何通過工藝控制獲得滿意的固溶處理效果對于鑄造鋁硅合金的熱處理強化就顯得尤為關(guān)鍵。目前，國內(nèi)外對于鑄造鋁硅合金的固溶處理已進行的大量的研究，并先后開發(fā)出了單級、雙級和多級等不同的固溶處理工藝，并建立了相關(guān)的理論和工程應(yīng)用的工藝規(guī)范，但這些已開發(fā)出的固溶處理工藝都是在鑄造鋁硅合金冷卻到室溫后重新加熱到固溶處理溫度條件下進行的。由于需要重新加熱，很明顯，這些已開發(fā)出來的固溶處理工藝存在加熱和保溫時間長、能源消耗大等問題，此外，還必須嚴格控制鑄造鋁硅合金的加熱方式和加熱速度等工藝因素，因為一旦加熱方式和加熱速度選擇不當，將會產(chǎn)生加熱不均，難以保證合金過飽和固溶度的均勻性，導(dǎo)致合金的綜合力學(xué)性能受到影響，從而使得固溶處理在鑄造鋁硅合金熱處理強化中的作用難以發(fā)揮到最大的限度。因此如何避開鑄造鋁硅合金現(xiàn)有固溶處理工藝的不足，研究開發(fā)新型的固溶處理方法對于最大限度地發(fā)揮熱處理對鑄造鋁硅合金的強化作用就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有鑄造鋁硅合金固溶處理方法的不足，提出一種用于亞共晶鑄造鋁硅合金熱處理強化的固溶處理方法，采用這種方法既可以節(jié)約能源、縮短固溶保溫時間、且不影響熱處理強化效果，從而有助于進一步擴大熱處理強化在鑄造鋁硅合金中的應(yīng)用。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種將亞共晶鑄造鋁硅合金的鑄造過程和熱處理過程有機結(jié)合的固溶處理方法，它是將亞共晶鑄造鋁硅合金按成分配比熔化后升溫到720～740℃，撈去合金液表面浮渣，然后在750～780℃間將預(yù)熱后的占合金爐料重量的3％三元變質(zhì)劑(62％NaCl+25％NaF+13％KCl)進行15～20分鐘的變質(zhì)處理，處理完畢后用六氯乙烷(C2Cl6)進行精煉處理，然后扒渣，扒渣后在730～740℃靜置5～10分鐘，然后進行金屬型重力鑄造，在鑄造過程中當合金的溫度降到固相線溫度以下的固溶處理溫度后，將合金保溫3～8小時，然后取出快速淬入水中。
從圖1可以看到，亞共晶鑄造鋁硅合金傳統(tǒng)固溶處理方法是在合金鑄造冷卻到室溫后，然后再重新加熱到固溶處理溫度保溫一定的時間，然后進行水淬。而本發(fā)明提出的固容處理方法則是在合金鑄造冷卻過程中進行固溶處理，即在合金溫度降到固相線溫度以下的固溶處理溫度時隨即保溫一定的時間，然后進行水淬，見圖2所示。顯然，本發(fā)明提出的固溶處理方法，由于將鑄造過程和熱處理過程有機結(jié)合，避免了原有固溶處理方法在合金凝固冷卻后重新加熱這一工藝過程，有效解決了因重新加熱的加熱方式和加熱速率控制不當帶來的問題；而且由于亞共晶鑄造鋁硅合金凝固冷卻和固溶處理處于連續(xù)過程之中，使得亞共晶鑄造鋁硅合金一直處于溫度較高的狀態(tài)，內(nèi)部原子的擴散能力強，加之一些低熔點合金相還未完全析出，因此可以保證在較短的時間內(nèi)獲得較大的過飽和固溶度度，為后續(xù)時效處理奠定了很好的組織基礎(chǔ)。同時，較短的固溶保溫時間帶來的能源效益也是十分顯著的。


圖1是傳統(tǒng)固溶處理方法的溫度-時間關(guān)系示意圖。
圖2是本發(fā)明提出的固溶處理方法的溫度-時間關(guān)系示意圖。
具體實施例方式以下通過具體的三個實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案和效果作進一步的闡述。
實施例1將ZL101鋁硅合金按相應(yīng)的成分配比熔化后升溫到720℃，撈去合金液表面浮渣，然后在760℃間將預(yù)熱后的占合金爐料重量的3％三元變質(zhì)劑(62％NaCl+25％NaF+13％KCl)進行20分鐘的變質(zhì)處理，處理完畢后用六氯乙烷(C2Cl6)進行精煉處理，然后扒渣，扒渣后在730℃靜置5分鐘，然后進行金屬型重力鑄造，在鑄造過程中當合金的溫度降到合金固相線溫度以下的535℃固溶處理溫度后，將合金保溫3小時，然后取出快速淬入水中。固溶處理完成后按常規(guī)時效處理方法(表1)對合金進行時效處理。對采用本發(fā)明提出方法得到的合金作室溫拉伸性能測試，結(jié)果如表1所示，從表1可以看到，與傳統(tǒng)方法比較，采用本發(fā)明提出方法可以節(jié)約50％的固溶處理成本，且合金的室溫拉伸性能與傳統(tǒng)方法相當。
實施例2將ZL105鋁硅合金按相應(yīng)的成分配比熔化后升溫到720℃，撈去合金液表面浮渣，然后在760℃間將預(yù)熱后的占合金爐料重量的3％三元變質(zhì)劑(62％NaCl+25％NaF+13％KCl)進行20分鐘的變質(zhì)處理，處理完畢后用六氯乙烷(C2Cl6)進行精煉處理，然后扒渣，扒渣后在730℃靜置5分鐘，然后進行金屬型重力鑄造，在鑄造過程中當合金的溫度降到合金固相線溫度以下的525℃固溶處理溫度后，將合金保溫8小時，然后取出快速淬入水中。固溶處理完成后按常規(guī)時效處理方法(表1)對合金進行時效處理。對采用本發(fā)明提出方法得到的合金作室溫拉伸性能測試，結(jié)果如表1所示，從表1可以看到，與傳統(tǒng)方法比較，采用本發(fā)明提出方法可以節(jié)約33％的固溶處理成本，且合金的室溫拉伸性能與傳統(tǒng)方法相當。
實施例3將ZL107鋁硅合金按相應(yīng)的成分配比熔化后升溫到720℃，撈去合金液表面浮渣，然后在760℃間將預(yù)熱后的占合金爐料重量的3％三元變質(zhì)劑(62％NaCl+25％NaF+13％KCl)進行20分鐘的變質(zhì)處理，處理完畢后用六氯乙烷(C2Cl6)進行精煉處理，然后扒渣，扒渣后在730℃靜置5分鐘，然后進行金屬型重力鑄造，在鑄造過程中當合金的溫度降到合金固相線溫度以下的515℃固溶處理溫度后，將合金保溫6小時，然后取出快速淬入水中。固溶處理完成后按常規(guī)時效處理方法(表1)對合金進行時效處理。對采用本發(fā)明提出方法得到的合金作室溫拉伸性能測試，結(jié)果如表1所示，從表1可以看到，與傳統(tǒng)方法比較，采用本發(fā)明提出方法可以節(jié)約25％的固溶處理成本，且合金的室溫拉伸性能與傳統(tǒng)方法相當。
表1工藝及測試結(jié)果對比表

權(quán)利要求
1.一種用于亞共晶鑄造鋁硅合金熱處理強化的固溶處理方法，將亞共晶鑄造鋁硅合金按成分配比熔化后升溫到720～740℃，撈去合金液表面浮渣，然后在750～780℃間進行變質(zhì)處理，處理完畢后進行精煉處理，然后扒渣，扒渣后在730～740℃靜置5～10分鐘，然后進行鑄造，在鑄造過程中當合金的溫度降到合金固相線溫度以下的固溶處理溫度后，將合金保溫3～8小時，然后取出快速淬入水中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固溶處理方法，其特征在于所述的鑄造為金屬型重力鑄造。
全文摘要
本發(fā)明提出用于亞共晶鑄造鋁硅合金熱處理強化的固溶處理方法，它是將亞共晶鑄造鋁硅合金按成分配比熔化后升溫到720～740℃，撈去合金液表面浮渣，然后在750～780℃間將預(yù)熱后的占合金爐料重量的3％三元變質(zhì)劑進行15～20分鐘的變質(zhì)處理，處理完畢后用六氯乙烷進行精煉處理，然后扒渣，扒渣后在730～740℃靜置5～10分鐘，然后進行金屬型重力鑄造，在鑄造過程中當合金的溫度降到固相線溫度以下的固溶處理溫度后，將合金保溫3～8小時，然后取出快速淬入水中。本發(fā)明將鑄造過程和熱處理過程有機結(jié)合，有效解決了因重新加熱的加熱方式和加熱速率控制不當帶來的問題；可保證在較短的時間內(nèi)獲得較大的過飽和固溶度度，為后續(xù)時效處理奠定了很好的組織基礎(chǔ)；同時，較短的固溶保溫時間帶來的能源效益也十分顯著。
文檔編號B22D21/04GK1936040SQ200610095199
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月14日
發(fā)明者楊明波, 潘復(fù)生, 湯愛濤, 胡紅軍, 代兵 申請人:重慶工學(xué)院