铸造铝合金热处理
1 范围
本标准规定了铸造铝合金热处理状态、热处理设备、热处理工艺、质量控制与检验、安全卫生和环境保护要求。
本标准适用于铸造铝合金工件热处理。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议和各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 231.1 金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法
GB/T 1173 铸造铝合金
GB 5959.1 电热装置的安全 第1部分：通用要求
GB 5959.4 电热设备的安全 第4部分：对电阻加热装置的特殊要求
GB/T 7232 金属热处理工艺术语
GB/T 9452 热处理炉有效加热区测定方法
GB 12348 工业企业厂界环境噪声排放标准
GB/T 13324 热处理设备术语
GB 15735 金属热处理生产过程安全卫生要求
GB/T 16839.2 热电偶 第2部分：允差
GB/T 18851.1 无损检测 渗透检测 第1部分：总则
3 术语和定义
GB/T 7232、GB/T 13324确定的以及下列术语和定义适用于本标准。
冷热循环处理 cold-heat circulating treatment
铸造铝合金工件通过室温以上某个温度加热保持并空冷的正温处理，室温以下某个温度冷却保持并回复至室温的负温处理，加再次室温以上某个温度加热保持并炉冷的正温处理，以提高其尺寸稳定性。
4 分类
4.1 铸造铝合金热处理状态代号按GB/T 1173铸造铝合金的规定，特性见表1。
表1 铸造铝合金热处理状态的类别代号及特性
4.2 铸件的热处理状态应在图样中注明。
5 热处理设备
5.1 加热设备
5.1.1 铸造铝合金热处理一般应采用带风扇的空气循环电阻加热炉，也可以使用燃料炉，用燃烧产生的气体或燃气辐射管加热，禁止火焰直接加热，采用设置隔热屏等措施，防止直接对工件加热。
5.1.2 加热炉应采用Ⅰ、Ⅱ类炉，其控温精度、仪表精度和记录纸刻度等要求如表2所示。
表2 加热炉技术要求
4.2 铸件的热处理状态应在图样中注明。
5 热处理设备
5.1 加热设备
5.1.1 铸造铝合金热处理一般应采用带风扇的空气循环电阻加热炉，也可以使用燃料炉，用燃烧产生的气体或燃气辐射管加热，禁止火焰直接加热，采用设置隔热屏等措施，防止直接对工件加热。
5.1.2 加热炉应采用Ⅰ、Ⅱ类炉，其控温精度、仪表精度和记录纸刻度等要求如表2所示。
表2 加热炉技术要求
注：允许用修改量程的方法提高分辨力。
5.1.3 加热炉的每个加热区至少有两支热电偶，一支接记录仪表安放在接近有效加热区，另一支接控温仪表。其中一个仪表应具有报警功能。
5.1.4 每台加热炉必须定期检测有效加热区，检测周期见表3，检测方法按GB/T 9452规定，其保温精度应符合表2要求。应在明显位置悬挂带有有效加热区示意图的检验合格证。加热炉只能在有效加热区检验合格证规定的有效期内使用。
表3 加热炉有效加热区检测周期及仪表检定周期 （单位：月）
注：允许用修改量程的方法提高分辨力。
5.1.3 加热炉的每个加热区至少有两支热电偶，一支接记录仪表安放在接近有效加热区，另一支接控温仪表。其中一个仪表应具有报警功能。
5.1.4 每台加热炉必须定期检测有效加热区，检测周期见表3，检测方法按GB/T 9452规定，其保温精度应符合表2要求。应在明显位置悬挂带有有效加热区示意图的检验合格证。加热炉只能在有效加热区检验合格证规定的有效期内使用。
表3 加热炉有效加热区检测周期及仪表检定周期 （单位：月）
5.1.5 现场使用的温度测量系统，在正常使用状态下定期做系统校验。校验时，检测热电偶与记录仪表热电偶的热端距离应靠近。校验应在加热炉处于热稳定状态下进行。系统校验允许温度偏差为±1℃。当超过该温度偏差时，应查明原因排除或进行修正。
5.2 温度控制设备
5.2.1 现场检测设备的精度应高于被检测设备的精度。
5.2.2 现场使用的控温和记录仪表等级应符合表2要求，检定周期按表3执行。
5.2.3 现场系统校验的标准电位差计精度应不低于0.05级，分辨率不低于1mV，检定周期为6个月。
5.2.4 测量室温用的水银温度计，分辨率0.1℃，检定周期为1年。
5.2.5 热电偶应符合GB/T 16839.2的规定，现场常用的热电偶技术要求见表4。
表4 现场常用的热电偶技术要求
5.1.5 现场使用的温度测量系统，在正常使用状态下定期做系统校验。校验时，检测热电偶与记录仪表热电偶的热端距离应靠近。校验应在加热炉处于热稳定状态下进行。系统校验允许温度偏差为±1℃。当超过该温度偏差时，应查明原因排除或进行修正。
5.2 温度控制设备
5.2.1 现场检测设备的精度应高于被检测设备的精度。
5.2.2 现场使用的控温和记录仪表等级应符合表2要求，检定周期按表3执行。
5.2.3 现场系统校验的标准电位差计精度应不低于0.05级，分辨率不低于1mV，检定周期为6个月。
5.2.4 测量室温用的水银温度计，分辨率0.1℃，检定周期为1年。
5.2.5 热电偶应符合GB/T 16839.2的规定，现场常用的热电偶技术要求见表4。
表4 现场常用的热电偶技术要求
注：1.t为测量温度（℃）。
2.允许按实际需要缩短检定周期。
5.3 固溶冷却槽
5.3.1 固溶冷却槽应尽量设在紧靠加热炉的位置，以保证加热铸件快速浸入固溶冷却槽，固溶冷却转移时间应符合表5规定。
5.3.2 固溶冷却槽应有足够容量，保证固溶冷却铸件全部浸入固溶冷却介质中的同时能迅速固溶冷却。
5.3.3 固溶冷却槽应设有冷却循环和搅拌装置及温度测量装置，必要时可配置加热装置，以保证冷却介质温度及其均匀性。
5.3.4 固溶冷却槽应备有槽盖，固溶冷却槽中的冷却介质应根据需要定期检验更换。
6 热处理工艺
6.1 热处理前的准备
6.1.1 对加热炉、温度控制设备、固溶冷却槽等的状况进行使用前的检查，确保设备完好。
6.1.2 清理铸件表面油污及脏物，保持入炉前铸件干净。
6.1.3 对容易产生畸变的铸件，应配置专用的热处理工装夹具。
6.1.4 检查工艺文件及工装夹具，确保齐全。
6.2 装炉
6.2.1 按合金牌号、铸件几何尺寸和热处理制度分类装炉。
6.2.2 铸件应装在加热炉有效工作区内。
6.2.3 铸件装炉时不应密集堆放，各铸件之间、框架各层之间、铸件与隔热屏之间均应留有适当的空间，以防止变形，获得满意的加热和固溶冷却效果。
6.2.4 检查铸件力学性能的单铸或附铸试样，应与同熔炼炉批的铸件同炉热处理。
6.3 热处理制度
6.3.1 铝合金铸件固溶处理的温度应符合表5规定。
表5 铸造铝合金热处理制度
注：1.t为测量温度（℃）。
2.允许按实际需要缩短检定周期。
5.3 固溶冷却槽
5.3.1 固溶冷却槽应尽量设在紧靠加热炉的位置，以保证加热铸件快速浸入固溶冷却槽，固溶冷却转移时间应符合表5规定。
5.3.2 固溶冷却槽应有足够容量，保证固溶冷却铸件全部浸入固溶冷却介质中的同时能迅速固溶冷却。
5.3.3 固溶冷却槽应设有冷却循环和搅拌装置及温度测量装置，必要时可配置加热装置，以保证冷却介质温度及其均匀性。
5.3.4 固溶冷却槽应备有槽盖，固溶冷却槽中的冷却介质应根据需要定期检验更换。
6 热处理工艺
6.1 热处理前的准备
6.1.1 对加热炉、温度控制设备、固溶冷却槽等的状况进行使用前的检查，确保设备完好。
6.1.2 清理铸件表面油污及脏物，保持入炉前铸件干净。
6.1.3 对容易产生畸变的铸件，应配置专用的热处理工装夹具。
6.1.4 检查工艺文件及工装夹具，确保齐全。
6.2 装炉
6.2.1 按合金牌号、铸件几何尺寸和热处理制度分类装炉。
6.2.2 铸件应装在加热炉有效工作区内。
6.2.3 铸件装炉时不应密集堆放，各铸件之间、框架各层之间、铸件与隔热屏之间均应留有适当的空间，以防止变形，获得满意的加热和固溶冷却效果。
6.2.4 检查铸件力学性能的单铸或附铸试样，应与同熔炼炉批的铸件同炉热处理。
6.3 热处理制度
6.3.1 铝合金铸件固溶处理的温度应符合表5规定。
表5 铸造铝合金热处理制度
（续）
（续）
（续）
（续）
6.3.2 时效处理的温度及固溶和时效处理保温时间一般按表5规定。也可根据铸件的化学成分、铸造方法、铸件壁厚和力学性能要求等因素调整，一般含镁或含铜量较高或大截面的铸件，可取较长的保温时间和较低的时效温度。
6.3.3 同一热处理炉次中装有不同厚度的铸件时，应按最大厚度确定加热保温时间。保温时间从加热设备工作区温度最低一只记录热电偶达到规定温度下限时开始计算。
6.3.4 铸件固溶处理应在低于处理温度下进炉，其升温速度一般小于200℃/h或采取阶段加热。
6.3.5 固溶冷却介质，一般可采用表5中规定的水，对于形状复杂容易产生畸变和裂纹的铸件，可在沸水或热油中固溶冷却。
6.3.6 为得到满意的固溶处理效果，应尽量缩短固溶冷却转移时间，要求固溶冷却前充分做好准备工作，铸件从炉门开启到完全浸入固溶冷却介质中的时间一般不超过表5的规定。
6.3.7 铸件在固溶冷却介质中停留的时间，以铸件最大厚度为确定依据，但不应少于2min。
6.3.8 对于尺寸精度和尺寸稳定性有较高要求的铸件可按表6规定进行冷热循环处理（T9），具体工艺如下：(www.xing528.com)
a）对有较高精度要求的铸件，在固溶处理或时效处理后进行粗加工，按照表6的制度1进行冷热循环处理后再精加工。
b）对于尺寸稳定性有更高要求的铸件，可将其于固溶处理或时效处理后进行粗加工，按照表6的制度1进行冷热循环处理后进行半精加工，半精加工后再按照表6的制度2进行冷热循环处理后进行精加工。
表6 冷热循环处理制度
6.3.2 时效处理的温度及固溶和时效处理保温时间一般按表5规定。也可根据铸件的化学成分、铸造方法、铸件壁厚和力学性能要求等因素调整，一般含镁或含铜量较高或大截面的铸件，可取较长的保温时间和较低的时效温度。
6.3.3 同一热处理炉次中装有不同厚度的铸件时，应按最大厚度确定加热保温时间。保温时间从加热设备工作区温度最低一只记录热电偶达到规定温度下限时开始计算。
6.3.4 铸件固溶处理应在低于处理温度下进炉，其升温速度一般小于200℃/h或采取阶段加热。
6.3.5 固溶冷却介质，一般可采用表5中规定的水，对于形状复杂容易产生畸变和裂纹的铸件，可在沸水或热油中固溶冷却。
6.3.6 为得到满意的固溶处理效果，应尽量缩短固溶冷却转移时间，要求固溶冷却前充分做好准备工作，铸件从炉门开启到完全浸入固溶冷却介质中的时间一般不超过表5的规定。
6.3.7 铸件在固溶冷却介质中停留的时间，以铸件最大厚度为确定依据，但不应少于2min。
6.3.8 对于尺寸精度和尺寸稳定性有较高要求的铸件可按表6规定进行冷热循环处理（T9），具体工艺如下：
a）对有较高精度要求的铸件，在固溶处理或时效处理后进行粗加工，按照表6的制度1进行冷热循环处理后再精加工。
b）对于尺寸稳定性有更高要求的铸件，可将其于固溶处理或时效处理后进行粗加工，按照表6的制度1进行冷热循环处理后进行半精加工，半精加工后再按照表6的制度2进行冷热循环处理后进行精加工。
表6 冷热循环处理制度
6.3.9 固溶处理时因故中断加热，在短时间内不能恢复工作时，已达到固溶处理温度的铸件应进行固溶冷却；未达到固溶处理温度的铸件可以进行空冷。再次装炉热处理保温时间一般与第一次保温时间累计计算，其点保温时间可延长。
6.3.10 时效处理时因故中断保温，在短时间内不能恢复工作时，应出炉空冷。再次进炉热处理的保温时间可与中断前的保温时间累计计算，其有效保温时间应等于或稍长于原来规定的保温时间。
6.3.11 铸造铝合金热处理后的力学性能参见附录A。
6.4 重复热处理
6.4.1 当铸件热处理后力学性能不合格时，可进行重复热处理，重复热处理的保温时间可酌情减少，固溶处理重复次数一般不超过二次，时效处理重复次数不受限制。
6.4.2 固溶处理为分段加热的铸件，在重复热处理时，固溶处理已加热温度可以不采用分段加热工艺。
7 质量控制与检验
7.1 质量控制
7.1.1 人员要求
热处理操作人员、仪表员、检验员应按规定进行培训，经过考核取得合格证后方可上岗。
7.1.2 热处理过程控制
7.1.2.1 待处理件控制
确认铸件热处理前的所有工序全部按工艺文件的要求进行完毕。
7.1.2.2 设备控制
设备应根据本标准有关要求进行检查确认，并应有合格标识。
7.1.2.3 工艺过程控制
工艺过程按本标准有关要求检查确认，加热温度、保温时间、固溶冷却转移时间、冷却介质温度等工艺参数应确保符合工艺文件要求，操作过程和品质符合要求。
7.1.3 记录
a）每台加热炉应备有专门的记录，内容包括：
1）炉子编号和类型；
2）使用温度范围；
3）温度均匀性检查周期及结果；
4）热电偶的编号及位置；
5）大修后的状况等。
b）在完成热处理及检验后，操作人员及检验员应填写工艺流程卡、热处理生产记录卡和热处理记录图表，并签名或盖章，应注明异常情况。
c）所有原始记录应随铸件一同交检，最后归档，归档原始记录按规定保存期保存完好。
7.2 检验
7.2.1 外观检验
热处理后的铸件应无裂纹、表面起泡、氧化变黑和变形。
外观检查采用目视（或使用10倍以下放大镜）观察。
7.2.2 渗透检验
渗透检查应无表面裂纹。
渗透检验按GB/T 18851.1或其他相应的标准进行。
7.2.3 力学性能
力学性能应符合图样或相应技术文件的规定，参见附录A。
拉伸试验按GB/T 228进行；布氏硬度试验按GB/T 231.1进行。
7.2.4 金相检验
热处理后的金相组织不允许存在过烧组织。
金相检查项目及要求由供需双方确定。
8 安全卫生及环境保护要求
8.1 设备、生产过程、安全卫生等应符合GB 15735、GB 5959.1、GB 5959.4、GB 12348等有关规定。
8.2 整条生产线运行中所有相关动作都应设置电气安全联锁装置和相关程序互锁，特别是炉内循环搅拌和加热互锁；固溶冷却槽搅拌和工件固溶冷却互锁；工件转移动作和炉门、升降机动作互锁、加热元件损坏与停电保护等。
附录A
（资料性附录）
铸造铝合金热处理后力学性能
A.1 铸造铝合金热处理后力学性能见表A.1。
表A.1 铸造铝合金热处理后力学性能
6.3.9 固溶处理时因故中断加热，在短时间内不能恢复工作时，已达到固溶处理温度的铸件应进行固溶冷却；未达到固溶处理温度的铸件可以进行空冷。再次装炉热处理保温时间一般与第一次保温时间累计计算，其点保温时间可延长。
6.3.10 时效处理时因故中断保温，在短时间内不能恢复工作时，应出炉空冷。再次进炉热处理的保温时间可与中断前的保温时间累计计算，其有效保温时间应等于或稍长于原来规定的保温时间。
6.3.11 铸造铝合金热处理后的力学性能参见附录A。
6.4 重复热处理
6.4.1 当铸件热处理后力学性能不合格时，可进行重复热处理，重复热处理的保温时间可酌情减少，固溶处理重复次数一般不超过二次，时效处理重复次数不受限制。
6.4.2 固溶处理为分段加热的铸件，在重复热处理时，固溶处理已加热温度可以不采用分段加热工艺。
7 质量控制与检验
7.1 质量控制
7.1.1 人员要求
热处理操作人员、仪表员、检验员应按规定进行培训，经过考核取得合格证后方可上岗。
7.1.2 热处理过程控制
7.1.2.1 待处理件控制
确认铸件热处理前的所有工序全部按工艺文件的要求进行完毕。
7.1.2.2 设备控制
设备应根据本标准有关要求进行检查确认，并应有合格标识。
7.1.2.3 工艺过程控制
工艺过程按本标准有关要求检查确认，加热温度、保温时间、固溶冷却转移时间、冷却介质温度等工艺参数应确保符合工艺文件要求，操作过程和品质符合要求。
7.1.3 记录
a）每台加热炉应备有专门的记录，内容包括：
1）炉子编号和类型；
2）使用温度范围；
3）温度均匀性检查周期及结果；
4）热电偶的编号及位置；
5）大修后的状况等。
b）在完成热处理及检验后，操作人员及检验员应填写工艺流程卡、热处理生产记录卡和热处理记录图表，并签名或盖章，应注明异常情况。
c）所有原始记录应随铸件一同交检，最后归档，归档原始记录按规定保存期保存完好。
7.2 检验
7.2.1 外观检验
热处理后的铸件应无裂纹、表面起泡、氧化变黑和变形。
外观检查采用目视（或使用10倍以下放大镜）观察。
7.2.2 渗透检验
渗透检查应无表面裂纹。
渗透检验按GB/T 18851.1或其他相应的标准进行。
7.2.3 力学性能
力学性能应符合图样或相应技术文件的规定，参见附录A。
拉伸试验按GB/T 228进行；布氏硬度试验按GB/T 231.1进行。
7.2.4 金相检验
热处理后的金相组织不允许存在过烧组织。
金相检查项目及要求由供需双方确定。
8 安全卫生及环境保护要求
8.1 设备、生产过程、安全卫生等应符合GB 15735、GB 5959.1、GB 5959.4、GB 12348等有关规定。
8.2 整条生产线运行中所有相关动作都应设置电气安全联锁装置和相关程序互锁，特别是炉内循环搅拌和加热互锁；固溶冷却槽搅拌和工件固溶冷却互锁；工件转移动作和炉门、升降机动作互锁、加热元件损坏与停电保护等。
附录A
（资料性附录）
铸造铝合金热处理后力学性能
A.1 铸造铝合金热处理后力学性能见表A.1。
表A.1 铸造铝合金热处理后力学性能
（续）
（续）
（续）
（续）
注：S—砂型铸造，J—金属型铸造，R—熔模铸造，K—壳型铸造，B—变质处理。
注：S—砂型铸造，J—金属型铸造，R—熔模铸造，K—壳型铸造，B—变质处理。
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