專利名稱：鋁青銅熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅合金的熱處理工藝，尤其涉及一種鋁青銅合金的熱處理工藝， 屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁青銅具有優(yōu)良的力學(xué)、抗蝕與耐磨性能，是綜合性能優(yōu)越的工程結(jié)構(gòu)材料，因而在民用、軍用工業(yè)中占有重要地位，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、飛機(jī)和汽車制造業(yè)、船舶和海洋工業(yè)、家電、冶金、采礦、石化工業(yè)、鐵道和機(jī)車工程以及建筑工業(yè)等高應(yīng)力條件下工作。但隨著工業(yè)發(fā)展，對(duì)鋁青銅材料的性能提出了更高的要求，因而強(qiáng)化鋁青銅使之滿足重載荷的服役條件成為鋁青銅研究之重點(diǎn)，其中對(duì)鋁青銅進(jìn)行熱處理是最廉價(jià)也是具有良好效果的強(qiáng)化方法之一。鋁青銅的熱處理工藝主要是固溶+時(shí)效。其具體做法為首先將材料加熱至 5650C (共析溫度)以上并保溫，使材料由室溫組織〔α+(α +Y2)〕(鋁當(dāng)量< 11. 8% )、〔 Υ2+(α + γ2))(鋁當(dāng)量〉11.8% )、(α + Υ2)(鋁當(dāng)量=11.8% )轉(zhuǎn)變?yōu)椤拨?β〕(鋁當(dāng)量 < 11.8% ),( γ2+β〕(鋁當(dāng)量> 11.8% )、β (鋁當(dāng)量=11.8% )并使基體內(nèi)合金元素和化合物溶解到β相中，隨著加熱溫度提高和保溫時(shí)間延長，對(duì)于鋁當(dāng)量< 11. 8%和鋁當(dāng)量 > 11. 8%材料，β相增加且合金元素和化合物溶解度提高。然后快速冷卻，使β相轉(zhuǎn)變?yōu)檫^飽和固溶體β'相。再在565°C以下加熱，使過飽和固溶體β ‘相分解并使固溶的合金元素重新以顆粒細(xì)小、分布均勻的化合物析出，通過析出相的彌散強(qiáng)化提高材料的力學(xué)性能。對(duì)于常用的鋁青銅，除了 QA17和ZQA17-1. 5-1.5(由于鋁含量低，高溫下β相數(shù)量少，固溶時(shí)效處理效果差)，目前使用的固溶溫度通常為850-900°C;900以上-950°C;950 以上-1000°C。850-900°C加熱固溶時(shí)，由于溫度較低，對(duì)于鋁當(dāng)量< 11. 8%和鋁當(dāng)量> 11.8% 材料β相數(shù)量較少，且合金元素和第二相不能充分固溶入基體中，而且溶質(zhì)分布不均勻， 不僅會(huì)降低材料的硬化能力，還會(huì)在時(shí)效時(shí)容易發(fā)生不連續(xù)脫溶和晶界反應(yīng)，從而惡化材料的性能。950以上至1000°C加熱固溶時(shí)，由于溫度高，合金組織出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，晶粒粗大， 材料性能大大降低。固溶冷卻介質(zhì)通常為機(jī)油、水、食鹽水?，F(xiàn)行的鋁青銅時(shí)效處理采用一次時(shí)效，時(shí)效溫度通常采用260-300°C ；450-550°C ； 565-640 "C。在260-300°C時(shí)效時(shí)，由于溫度低，一方面易于獲得細(xì)密的組織，另一方面由于化合物相和基體結(jié)構(gòu)和成分的差異比較大，化合物相生核和長大需要克服很大的能壘，在時(shí)效溫度較低的情況下，要完成這一過程比較困難。只能先形成某些預(yù)沉淀產(chǎn)物和過渡相， 如G.P.區(qū)等。細(xì)密的組織特別是G. P.區(qū)和過渡相的存在使材料具有高的硬度和強(qiáng)度。但 G. P.區(qū)和過渡相都是亞穩(wěn)相，在工作環(huán)境合適時(shí)，將逐步向平衡相轉(zhuǎn)變，其性能會(huì)同時(shí)發(fā)生變化。在450_550°C時(shí)效時(shí)，除過飽和的固溶體析出K相(鐵鋁及鎳鋁金屬間化合物)和 Y2相外，共析轉(zhuǎn)變比較徹底，較多細(xì)小的的(a+ Y2)相也起著強(qiáng)化作用。但是組織相對(duì)粗大且不均勻，先析出相Y 2呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，合金基體變脆，力學(xué)性能不高。在565-640°C時(shí)效，由于已高于共析轉(zhuǎn)變溫度，對(duì)于鋁當(dāng)量< 11. 8%鋁青銅，將有有α析出從而使α含量增加，由于α硬度低使材料強(qiáng)度下降；對(duì)于鋁當(dāng)量> 11. 8%鋁青銅，將有先共析Y 2以及K相析出，K相和Y 2相雖屬硬質(zhì)相，但這些硬質(zhì)相多以塊狀形態(tài)存在，而且偏聚在晶界處，起不到強(qiáng)化的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種強(qiáng)化效果好，顯微組織細(xì)小、穩(wěn)定，強(qiáng)化相彌散分布，材料具有良好強(qiáng)韌性配合，且簡單易行的鋁青銅固溶時(shí)效工藝。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種鋁青銅熱處理工藝，包括以下步驟1.固溶處理1)將熱處理爐升溫至920-950°C，放入鋁青銅工件；2)待爐子重新回到920-950°C時(shí)，開始記錄保溫時(shí)間，保溫時(shí)間按有效厚度每 25mm加熱Ih計(jì)算確定；3)到達(dá)保溫時(shí)間后，取出工件并迅速放入食鹽水中冷卻直到工件溫度降到室溫；2.時(shí)效處理1)預(yù)時(shí)效將上述處理后的工件放入溫度為220-300°C爐子中加熱并保溫，保溫時(shí)間為2-3h，然后取出空冷；2)終時(shí)效將經(jīng)過預(yù)時(shí)效并冷卻的工件放入溫度為420-480°C爐子中加熱并保溫，保溫時(shí)間為2-3.證，然后取出空冷。本發(fā)明的有益效果如下1)固溶溫度和冷卻方式保證了固溶處理后，工件不過熱且有足夠的固溶度，在時(shí)效處理時(shí)滿足強(qiáng)化相析出量的要求；幻通過預(yù)時(shí)效和二級(jí)時(shí)效的共同作用使顯微組織均勻、穩(wěn)定，硬化相彌散分布。預(yù)時(shí)效(一級(jí)時(shí)效)由于溫度低，不能形成時(shí)效沉淀相。而G.P.區(qū)的界面能很低，形核功很小。在母相中各處皆可生核，預(yù)時(shí)效(一級(jí)時(shí)效)的目的是在合金中形成均勻生核的高密度的G.P.區(qū)。當(dāng)其達(dá)到一定尺寸，就可成為隨后時(shí)效沉淀相形核的核心，降低無析出帶寬度，從而大大提高組織的均勻性；終時(shí)效(二級(jí)時(shí)效)由于溫度較高，能使平衡強(qiáng)化相充分析出，且析出位置為預(yù)時(shí)效時(shí)均勻形成的高密度的G. P.區(qū)，消除了網(wǎng)狀缺陷，同時(shí)共析轉(zhuǎn)變比較徹底，較多細(xì)小的的(α+ Y2)相與強(qiáng)化相共同作用增強(qiáng)強(qiáng)化效果，由于平衡相的析出，材料的組織和性能的穩(wěn)定性好；3)操作簡單易行，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益高；4)工件不僅具有高的強(qiáng)度、硬度，而且具有較高塑性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)解釋，這些實(shí)施例是僅作為例子給出的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)解釋，這些實(shí)施例是僅作為例子給出的。
具體實(shí)施例方式以下為本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明不限于以下三個(gè)實(shí)施例。工件為鋁青銅鑄件，其材料成分為鋁8.5-10.5%，鎳1. 0-3. 0%，鐵3. 0-5. 0%， 錳1. 0-3. 0%，余為銅。工件所測有效厚度為30mm。其熱處理工藝為1)將熱處理爐升溫至920-950°C，放入鋁青銅工件；2)待爐子重新回到920-950°C時(shí)，開始記錄保溫時(shí)間，保溫時(shí)間按有效厚度每 25mm加熱Ih計(jì)算確定為1. 2h ；3)到達(dá)保溫時(shí)間后，取出工件并迅速放入食鹽水中冷卻直到工件溫度為室溫；4)預(yù)時(shí)效(一級(jí)時(shí)效)將上述處理后的工件放入溫度為220-300°C爐子中加熱并保溫，保溫時(shí)間為2-3h，然后取出空冷；5)終時(shí)效(二級(jí)時(shí)效)將經(jīng)過預(yù)時(shí)效并冷卻的工件放入溫度為420_480°C爐子中加熱并保溫，保溫時(shí)間為2-3. 5h，然后取出空冷。三個(gè)實(shí)施例的固溶時(shí)效工藝參數(shù)和力學(xué)性能檢測結(jié)果如表1。表1實(shí)施例的固溶時(shí)效工藝和力學(xué)性能
權(quán)利要求
1. 一種鋁青銅熱處理工藝，其特征是，包括以下步驟1.固溶處理1)將熱處理爐升溫至920- 950°C，放入鋁青銅工件；2)待爐子重新回到920- 950°C時(shí)，開始記錄保溫時(shí)間，保溫時(shí)間按有效厚度每25mm 加熱Ih計(jì)算確定；3)到達(dá)保溫時(shí)間后，取出工件并迅速放入食鹽水中冷卻直到工件溫度降到室溫；
2.時(shí)效處理1)預(yù)時(shí)效將上述處理后的工件放入溫度為220- 300°C爐子中加熱并保溫，保溫時(shí)間為2 — 3h，然后取出空冷；2)終時(shí)效將經(jīng)過預(yù)時(shí)效并冷卻的工件放入溫度為420- 480°C爐子中加熱并保溫， 保溫時(shí)間為2 - 3. 5h，然后取出空冷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁青銅的熱處理工藝，包括以下步驟1)升溫至920－950℃，放入鋁青銅工件，2)待爐溫達(dá)920－950℃時(shí)保溫，保溫時(shí)間按有效厚度每25mm加熱1h計(jì)算確定；3)保溫結(jié)束，工件迅速放入食鹽水中冷卻直到工件溫度為室溫；4)預(yù)時(shí)效將工件放入溫度為220－300℃爐子中加熱并保溫，保溫時(shí)間為2－3h，然后取出空冷；5)終時(shí)效將經(jīng)過預(yù)時(shí)效并冷卻的工件放入溫度為420－480℃爐子中加熱并保溫，保溫時(shí)間為2－3.5h，然后取出空冷。采用本發(fā)明提供的固溶＋預(yù)時(shí)效(一級(jí)時(shí)效)＋終時(shí)效(二級(jí)時(shí)效)熱處理工藝處理后，顯微組織均勻、穩(wěn)定，硬化相彌散分布，材料具有高的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)具有較高韌性。
文檔編號(hào)C22F1/08GK102304687SQ20111023204
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者吳晶, 張鐸, 紀(jì)嘉明, 魯遠(yuǎn)勇 申請人:江蘇大學(xué), 鎮(zhèn)江匯通金屬成型有限公司