專利名稱：一種汽車輪轂用zl101a鋁合金的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造Al-Si合金的熱處理方法，特別是鑄造ZLlOlA鋁合金輪轂的 熱處理方法，該方法可以縮短熱處理過程中的固溶、時效處理時間，從而提高鋁合金輪轂的 熱處理生產(chǎn)效率，降低能耗。
背景技術(shù)：
低壓鑄造鋁合金輪轂廣泛采用Al-7Si_Mg合金。為了滿足汽車輪轂對合金材料的 各種力學(xué)性能要求，其中重要的一道工序是實施T6熱處理，表1列出了不同國家制訂的汽 車輪轂用Al-Si鑄造合金T6熱處理標(biāo)準(zhǔn)工藝。從表中可以看出，現(xiàn)有熱處理工藝需要花費 10小時以上處理時間，是壓鑄鋁合金輪轂制造過程中耗時最長的工藝。由于耗時長，不僅降 低了生產(chǎn)效率，也造成巨大的加熱能耗。研究開發(fā)短時熱處理工藝具有重要意義。T6熱處理過程包含有機(jī)聯(lián)系的固溶處理和時效處理兩個過程，最終目的是獲得細(xì) 小、球化的共晶Si相和均勻析出的Mg2Si強(qiáng)化相。因此固溶處理過程需要得到Mg、Si元素 分布均勻的過飽和鋁合金固溶體，并實現(xiàn)殘余Si共晶相的球化。時效處理過程將促進(jìn)強(qiáng)化 相的均勻析出。通過熱處理溫度及保溫時間的良好搭配來實現(xiàn)上述目標(biāo)，是實現(xiàn)短時熱處 理的基本出發(fā)點。表1不同國家Al-7Si_Mg鑄造鋁合金T6熱處理標(biāo)準(zhǔn)工藝 最近，Zhang等的研究結(jié)果(D. L. Zhang, L. H. Zheng, D. H. StJohn, J. Light Metals 2(1)(2002)27-36)和 Ogris 的研究結(jié)果(Ε. Ogris, A. WahIen，H. Luchinger, P. J. Uggowitzer, J. LightMetals 2(4) (2002)263-269)表明 A356 合金的固溶處理可以在 530-560°C下較短時間內(nèi)達(dá)到理想效果，后者的結(jié)果還顯示最佳時效的合金強(qiáng)度、甚至塑性 同峰值時效一致。170°C時效峰值時間在2-4小時，而150°C下的時效峰值時間則為12-14 小時。這些結(jié)果為適當(dāng)提高時效溫度，大大縮短時效時間奠定了理論基礎(chǔ)。目前國內(nèi)申報短時熱處理專利不多，戴卡旭輪轂制造有限公司公開了一項專利 "A356合金輪轂熱處理工藝”(專利公開號CN100999779A)，該專利核心是采用如下熱處理 工藝550-560°C下固溶處理99-300分鐘，140_155°C下時效90-150分鐘。雖然該專利的熱 處理時間比目前國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的T6處理有所減少，但是其時效處理不充分，沒有充分發(fā)揮 析出相的強(qiáng)化作用。因此研究開發(fā)的短時熱處理工藝應(yīng)當(dāng)包含短時固溶處理、短時時效處 理及二者有機(jī)組合，達(dá)到低能耗、高工效目的，同時要求其中固溶及時效獲得的合金微觀組 織應(yīng)該達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)T6熱處理的理想狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有汽車輪轂用ZLlOlA合金T6熱處理標(biāo)準(zhǔn)工藝及研究 開發(fā)的相關(guān)技術(shù)中存在的問題，提供一種低能耗、高工效、可替代傳統(tǒng)工藝的短時熱處理 工藝，并確保合金的微觀組織、室溫拉伸力學(xué)性能達(dá)到中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的T6處理工藝水 平。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種汽車輪轂用ZLlOlA鋁合金的熱處理工藝，其包括如下步驟鑄態(tài)毛坯入固 溶處理爐升溫、固溶溫度下固溶處理、出固溶處理爐淬火處理、鑄態(tài)毛坯入時效處理爐升 溫、時效溫度下時效處理、出時效處理爐后空氣介質(zhì)中冷卻，其特征在于固溶處理溫度為 525-550°C，固溶處理保溫時間為60-120分鐘；時效處理溫度為165-180°C，時效處理保溫 時間為90-180分鐘。鑄態(tài)毛坯入爐并升溫到固溶溫度的時間控制在30-40分鐘；鑄態(tài)毛坯入爐并升溫 到時效溫度時間控制在30-40分鐘。淬火介質(zhì)為水，水溫控制在60_100°C，淬火時間控制在1-3分鐘，從固溶處理爐轉(zhuǎn) 移到淬火設(shè)施的時間控制在20-30秒。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將短時固溶處理及短時時效處理二者有機(jī)組合，達(dá) 到低能耗、高工效目的，同標(biāo)準(zhǔn)T6熱處理工藝比較，本發(fā)明可以縮短熱處理時間一倍以上， 同時確保其中固溶及時效處理獲得的合金微觀組織達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)T6處理的理想狀態(tài)。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明實施例1-4得到的鋁合金坯件微觀光學(xué)金相組織，圖中a)、b)、c)、 d)分別為實施例1、2、3、4得到的鋁合金坯件微觀光學(xué)金相組織；圖2為本發(fā)明實施例1固溶處理后共晶Si相球化及Mg元素的分布圖；圖3為本發(fā)明實施例4固溶處理后共晶Si相球化及Mg元素的分布圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)特點，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明， 需要說明的是，實施例并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。實施例1 從鑄造ZL101AA鑄造鋁合金坯中截取50X70X 120mm3的毛坯料。采用洛陽貝斯 克電子材料有限公司生產(chǎn)的BSK-L40電阻熱處理爐(額定功率4KW)。將兩臺電阻爐1#、2# 爐溫分別預(yù)先升溫到535°C，170°C，爐溫波動范圍控制在士5°C。將截取的合金毛坯放入熱 處理1#爐固溶處理，并設(shè)定升溫到535°C的時間為30分鐘，保溫時間120分鐘。固溶保溫 結(jié)束后，將毛坯移80°C的熱水浴槽中。從出爐到移入熱水浴槽時間為15秒鐘，在熱水浴槽 中淬火3分鐘。從熱水浴槽中取出試樣并用干布拭去試樣表面水跡。將該合金坯料置入2# 電阻爐進(jìn)行時效處理，設(shè)定升溫到170°C時間為40分鐘，保溫時間為120分鐘。時效處理結(jié) 束后，從2#爐中取出試樣，大氣環(huán)境中自然冷卻。實施例2:按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1173-1995中規(guī)定的“鑄造鋁合金金屬型標(biāo)準(zhǔn)試樣及澆冒口 系統(tǒng)”規(guī)定制備ZL101AA合金5根Φ12試棒。采用洛陽貝斯克電子材料有限公司生產(chǎn)的 BSK-L40電阻熱處理爐(額定功率4KW)。將兩臺電阻爐1#、2#爐溫分別預(yù)先升溫到550°C， 165°C，爐溫波動范圍控制在士 5°C。將試棒放入熱處理1#爐固溶處理，并設(shè)定升溫到550°C 的時間為30分鐘，保溫時間90分鐘。固溶保溫結(jié)束后，將試棒移60°C的熱水浴槽中，從出 爐到全部試棒移入熱水浴槽時間為30秒鐘，在熱水浴槽中淬火1分鐘。從熱水浴槽中取出 試樣并用干布拭去試樣表面水跡。將該合金試棒置入2#電阻爐進(jìn)行時效處理，設(shè)定升溫到 165°C時間為30分鐘，保溫時間為180分鐘。時效處理結(jié)束后，從2#爐中取出試樣，大氣環(huán) 境中自然冷卻。熱處理后，3根試棒的拉伸力學(xué)性能數(shù)學(xué)平均值為拉伸強(qiáng)度σ b為310MPa ； σ α2 為255MPa ；斷裂延伸率為6. 9%。實施例3 從鑄造ZL101AA鑄造鋁合金坯中截取50X70X 120mm3的毛坯料。采用洛陽貝斯 克電子材料有限公司生產(chǎn)的BSK-L40電阻熱處理爐(額定功率4KW)。將兩臺電阻爐1#、2# 爐溫分別預(yù)先升溫到550°C，18(TC，爐溫波動范圍控制在士5°C。將截取的合金毛坯放入熱 處理1#爐固溶處理，并設(shè)定升溫到550°C的時間為40分鐘，保溫時間120分鐘。固溶保溫 結(jié)束后，將毛坯移入80°C的熱水浴槽中，從出爐到移入熱水浴槽時間為18秒鐘，在熱水浴 槽中淬火3分鐘。從熱水浴槽中取出試樣并用干布拭去試樣表面水跡。將該合金坯料置入 2#電阻爐進(jìn)行時效處理，設(shè)定升溫到180°C時間為40分鐘，保溫時間為90分鐘。時效處理 結(jié)束后，從2#爐中取出試樣，大氣環(huán)境中自然冷卻。實施例4 從重力鑄造ZL101AA合金輪轂(Φ 250)中截取5條輪輻。采用洛陽貝斯克電子材 料有限公司生產(chǎn)的BSK-L40電阻熱處理爐(額定功率4KW)。將兩臺電阻爐1#、2#爐溫分別 預(yù)先升溫到525°C，170°C，爐溫波動范圍控制在士5°C。將截取的合金毛坯放入熱處理1# 爐固溶處理，并設(shè)定升溫到525°C的時間為30分鐘，保溫時間120分鐘。固溶保溫結(jié)束后，將毛坯移入90°C的熱水浴槽中，從出爐到移入熱水浴槽時間為28秒鐘，在熱水浴槽中淬火 2分鐘。從熱水浴槽中取出試樣并用干布拭去試樣表面水跡。將該合金坯料置入2#電阻爐 進(jìn)行時效處理，設(shè)定升溫到170°C時間為30分鐘，保溫時間為150分鐘。時效處理結(jié)束后， 從2#爐中取出試樣，大氣環(huán)境中自然冷卻。 從圖1至圖3可知，經(jīng)本發(fā)明處理后得到的鋁合金坯件具有細(xì)小、球化的共晶Si 相和均勻析出的Mg2Si強(qiáng)化相，并且固溶處理過程得到Mg、Si元素分布均勻的過飽和鋁合 金固溶體，并實現(xiàn)了殘余Si共晶相的球化，時效處理過程促進(jìn)了強(qiáng)化相的均勻析出，確保 了經(jīng)固溶及時效處理后獲得的合金微觀組織達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)T6處理的理想狀態(tài)。
權(quán)利要求
一種汽車輪轂用ZL101A鋁合金的熱處理工藝，其包括如下步驟鑄態(tài)毛坯入固溶處理爐升溫、固溶溫度下固溶處理、出固溶處理爐淬火處理、鑄態(tài)毛坯入時效處理爐升溫、時效溫度下時效處理、出時效處理爐后空氣介質(zhì)中冷卻，其特征在于固溶處理溫度為525-550℃，固溶處理保溫時間為60-120分鐘；時效處理溫度為165-180℃，時效處理保溫時間為90-180分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車輪轂用ZLlOlA鋁合金的熱處理工藝，其特征在于 鑄態(tài)毛坯入爐并升溫到固溶溫度的時間控制在30-40分鐘；鑄態(tài)毛坯入爐并升溫到時效溫 度時間控制在30-40分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車輪轂用ZLlOlA鋁合金的熱處理工藝，其特征在于 淬火介質(zhì)為水，水溫控制在60-100°C，淬火時間控制在1-3分鐘，從固溶處理爐轉(zhuǎn)移到淬火 設(shè)施的時間控制在20-30秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車輪轂用ZL101A鋁合金的熱處理工藝，其包括如下步驟鑄態(tài)毛坯入固溶處理爐升溫、固溶溫度下固溶處理、出固溶處理爐淬火處理、鑄態(tài)毛坯入時效處理爐升溫、時效溫度下時效處理、出時效處理爐后空氣介質(zhì)中冷卻，其特征在于固溶處理溫度為525-550℃，固溶處理保溫時間為60-120分鐘；時效處理溫度為165-180℃，時效處理保溫時間為90-180分鐘；本發(fā)明將短時固溶處理及短時時效處理二者有機(jī)組合，達(dá)到低能耗、高工效目的，同標(biāo)準(zhǔn)T6熱處理工藝比較，本發(fā)明可以縮短熱處理時間一倍以上，同時確保其中固溶及時效獲得的合金微觀組織達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)T6處理的理想狀態(tài)。
文檔編號C22F1/043GK101880844SQ20101020892
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者唐小龍, 彭繼華, 李烈軍, 李紹康, 楊傳柱, 聶鐵安, 范衛(wèi)忠, 許德英, 趙璞玉 申請人:廣州金邦有色合金有限公司;華南理工大學(xué)