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铸造有色合金件的热处理优化方案

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:淬火前的加热也叫固溶处理。铸态人工时效和铸态退火则用于无显著热处理强化效果的合金或合金虽能热处理强化但铸件性能要求不高的情况;合金的铸态退火处理主要用于消除内应力,稳定零件尺寸。ZL104铸造铝合金的热处理 ZL104铸造铝合金经淬火+完全人工时效热处理后有良好的综合力学性能。ZL201铸造铝合金的热处理 ZL201铸造铝合金热处理规范为T4和T5。ZL301铸造铝合金的热处理 ZL301铸造铝合金的热处理规范为T4:在℃保温6~15h,淬于80℃以上的水中。

铸造有色合金件的热处理优化方案

1.铸造铝合金热处理的目的和种类

铸造铝合金在铸态下的力学性能往往不能满足使用要求,所以除Al-Si系的ZL102、Al-Mg系的ZL301和Al-Zn系的ZL401合金外,都要通过热处理进一步提高铸件的力学性能和其他使用性能。

铸造有色合金热处理的目的有以下几方面:

1)充分提高铸件的力学性能,保证一定的塑性,提高抗拉强度和硬度,改善可加工性能等。

2)消除内应力

3)稳定铸件尺寸和组织,防止和消除因相变产生的体积胀大现象。

4)消除偏析和针状组织,改善合金的组织和力学性能。

2.铸造铝合金的热处理

铸造铝合金的热处理方法通常有人工时效、退火、淬火、淬火+不完全人工时效、淬火+完全人工时效、淬火+稳定化回火、淬火+软化回火等。

淬火前的加热也叫固溶处理。淬火处理通常用于要求有较高塑性的情况;淬火+完全人工时效的合金,其强度、硬度达到最高值,而塑性下降;淬火+不完全人工时效的热处理工艺,通常用于既要求强度又希望保留一定塑性的情况;淬火后再经稳定化回火,则用于要求铸件尺寸稳定的情况,通常用于耐热铝合金,使其在高温下工作时组织、性能均比较稳定。铸态人工时效和铸态退火则用于无显著热处理强化效果的合金或合金虽能热处理强化但铸件性能要求不高的情况;合金的铸态退火处理主要用于消除内应力,稳定零件尺寸。压铸件一般只采用铸态人工时效和铸态退火处理。

(1)ZL104铸造铝合金的热处理 ZL104铸造铝合金经淬火+完全人工时效热处理后有良好的综合力学性能。其典型热处理规范为T6:在(535±5)℃保温2~6h,淬于20~100℃的水中,自炉中向淬火槽转移的时间应少于1min,再在(175±5)℃时效处理10~15h。

对于受力不大的零件和压铸件,可仅进行人工时效,在(175±5)℃时效处理5~17h。压铸件除真空和充氧法生产的外,一般不进行淬火。因为压铸时冷却较快,所以它已起了部分淬火的作用。(www.xing528.com)

淬火前的加热保温时间应根据铸件壁厚和组织来确定。铸件厚大、组织粗大时,保温时间应长一些;反之,则可短一些。淬火水温则取决于铸件的复杂程度。复杂铸件的淬火水温应高一些,以免变形和开裂。

目前生产中,此合金在经T6处理后的断后伸长率常有偏低的现象,所以应将镁的质量分数控制在0.25%以下,或采用较高的时效温度(200~210℃)等措施,均能使断后伸长率提高,强度虽有降低,但仍能达到要求。

(2)ZL201铸造铝合金的热处理 ZL201铸造铝合金热处理规范为T4和T5。T4规范为:在(530±5)℃保温7~9h,再升温至(540±5)℃保温7~9h,淬于20~100℃的水中,从炉中向淬火槽转移的时间应少于8~15s。为防止铸件受热不均产生变形和裂纹,装炉时炉温应低于300℃,而且每升温50℃应保持15min,复杂铸件淬火时还应采用较高的水温。T5规范为:淬火后,在(175±5)℃时效3~5h。航空零件一般多采用T4规范,因T4规范处理的合金的塑性和耐蚀性都要好一些。

为了防止过烧,应正确地选择并严格控制固溶处理温度,当合金中铜含量较高时温度应取下限,铜含量较低时温度可取上限。当加热温度超过上述热处理规范的上限5℃以上时,合金就很容易过烧,使合金的强度,尤其是塑性显著下降,严重过烧时断口上将出现亮环,并且由穿晶断裂变为沿晶断裂。

如果固溶处理温度过低或时间过短,则将使组织中的CuAl2不能全部溶解,不仅使合金强化不足,而且会降低合金的塑性,因而显著降低合金的室温和高温力学性能。这种由于CuAl2未全溶解而使力学性能达不到要求的情况,生产中可采用重复淬火来补救。热处理的保温时间,除了根据零件壁厚来选择外,当合金中铜含量较高而不得不采用较低的固溶处理温度时,保温时间就应适当延长一些。

(3)ZL301铸造铝合金的热处理 ZL301铸造铝合金的热处理规范为T4:在(435±5)℃保温6~15h,淬于80℃以上的水中。淬火温度高于470℃时即开始出现过烧现象,这时试棒断口上周围一圈呈黑色,力学性能显著下降。淬火温度过低时容易产生显微裂纹,也使力学性能显著降低,这时断口晶粒粗大,呈银色光辉,故称为“银色断口”。

3.铸造铜合金的热处理

(1)锡青铜的热处理 用于耐磨的铸件,一般都不进行热处理,因为退火将消除晶内偏析,并使α+δ共析体减少,甚至消失,使耐磨性降低。

对于要求耐压的铸件,一般可在680~720℃退火1~3h,退火使组织均匀化、晶粒体积膨胀,将晶间缩孔挤小,并使铸件中与外界相通的晶间缩孔表面发生氧化,生成的氧化物填塞孔洞。故退火能提高气密性,但它仅在缩松不很严重时才有效。

(2)ZCuAl10Fe3铜合金的热处理 为了提高硬度,此铜合金可进行调质处理:先加热到850~900℃,到达β单相区,进行水淬,得到针状马氏体型组织β′,再在250~350℃回火2~3h,β′相发生分解,形成弥散状共析体,使强度和硬度都大大提高。为使淬火时合金能进入β区而不致过烧,铝的质量分数应提高到9%~10%,铁的质量分数应降低到2%~3%。

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