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貴州鑄造有限公司告訴你鋁合金鑄件熱處理

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貴州鑄造有限公司告訴你鋁合金鑄件熱處理

發布日期:2017-01-05 作者: 點擊:

    貴州鑄造有限公司告訴你鋁合金鑄件熱處理鋁合金鑄件的熱處理是指按某一熱處理規范 , 控制加熱溫度、保溫時間和冷卻速度 , 改變合金的組織 , 其主要目的是 : 提高力學性能 , 增強耐 腐蝕性能 , 改善加工性能 , 獲得尺寸的穩定性。鋁合金鑄件的熱處理工藝可以分為如下四類 :

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     1. 退火處理 將鋁合金鑄件加熱到較高的溫度 , 一般約為 300 ℃ 左右 , 保溫一定的時間后 , 隨爐冷卻到室溫的工藝稱為退火。在退火過程中 固溶體發生分解 , 第二相質點發生聚集 , 可以消除 鑄件的內應力 , 穩定鑄件尺寸 , 減少變形 , 增大鑄 件的塑性。
    2. 固溶處理 把鑄件加熱到盡可能高的溫度 , 接近于共晶體的熔點 , 在該溫度下保持足夠長的時間 , 并隨后快速冷卻 , 使強化組元最大限度的溶解 , 這種高溫狀態被固定保存到室溫 , 該過程稱為固溶處理。固溶處理可以提高鑄件的強度和塑性 , 改善合金的耐腐蝕性能。固溶處理的效果主要取決于下列三個因素 :
     1) 固溶處理溫度。溫度越高 , 強化元素溶解速度越快 , 強化效果越好。一般加熱溫度的上限低于合金開始過燒溫度 , 而加熱溫度的下限應使強化組元盡可能多地溶入固溶體中。為了獲得最好的固溶強化效果 , 而又不便合金過燒 , 有時采用分級加熱的辦法 , 即在低熔點共晶溫度下保溫 , 使組元擴散溶解后 , 低熔點共晶不存在 , 再升到更高的溫度進行保溫和淬火。固溶處理時 , 還應當注意加熱的升溫速度不宜過快 , 以免鑄件發生變形和局部聚集的低熔點組織熔化而產生過燒。固溶熱處理的悴火轉移時間應盡可能地短 , 一般應不大于 15s, 以免合金元素的擴散析出而降低合金的性能。
     (2) 保溫時間。保溫時間是由強化元素的溶解速度來決定的 , 這取決于合金的種類、成分、組織、鑄造方法和鑄件的形狀及壁厚。鑄造鋁合金的保溫時間比變形鋁合金要長得多 , 通常由試驗確定 , 一般的砂型鑄件比同類型的金屬型鑄件要延 長 20%-25% 。
     (3) 冷卻速度。 淬火時給予鑄件的冷卻速度越大 , 使固溶體自高溫狀態保存下來的過飽和度也越高 , 從而使鑄件獲得高的力學性能 , 但同時所形成的內應力也越大 , 使鑄件變形的可能性也越大。冷卻速度可以通過選用具有不同的熱容量、導熱性、蒸發潛熱和粘滯性的冷卻介質來改變 , 為了得到最小的內應力 , 鑄件可以在熱介質 ( 沸水、熱 油或熔鹽 ) 中冷卻。 為了保證鑄件在淬火后 , 同時具有高的力學性能和低的內應力 , 有時采用等溫淬火 , 即把經固溶處理的鑄件淬入 200-250 ℃ 的熱介質中保溫一定時間 , 把固溶處理和時效處理結合起來。
      3. 時效處理 將固溶處理后的鑄件加熱到某一溫度 , 保溫一定時間后出爐 , 在空氣中緩慢冷卻到室溫的工藝稱為時效。如果時效強化是在室溫下進行的稱為自然時效 , 如果時效強化是在高于室溫并保溫一段時間后進行稱為人工時效。時 效處理進行著過飽和固溶體分解的自發過程 , 從而使合金基體的點陣恢復到比較穩定的狀態。 時效溫度和時間的選擇取決于對合金性能的要求、合金的特性、固溶體的過飽和程度以及鑄造方法等。人工時效可分為三類 : 不完全人工時效 , 完全人工時效和過時效。不完全人工時效是采用比較低的時效溫度或較短的保溫時間 , 獲得優良 的綜合力學性能 , 即獲得比較高的強度 , 良好的塑性和韌性 , 但耐腐蝕性能可能比較低。完全人工時 效是采用較高的時效溫度和較長的保溫時間 , 獲得最大的硬度和最高的抗拉強度 , 但伸長率較低。 過時效是在更高的溫度下進行 , 這時合金保持較高的強度 , 同時塑性有所提高 , 主要是為了得到好的抗應力腐蝕性能。為了得到穩定的組織和幾何尺寸 , 時效應該在更高的溫度下進行。過時效根據使用要求通常也分為穩定化處理和軟化處理。
      時效處理時 , 合金元素沉淀的過程大多需要經過以下四個階段 :
      1) 形成 G-P Ⅰ 區。固溶體點陣內原子重新組合 , 出現溶質原子的富集區 , 伴隨著點陣畸變程度增大 , 提高合金的力學性能 , 降低合金的導電性。  
      2) 形成 G-P Ⅱ 區。合金元素的原子以一定比例進行偏聚形成 G-P Ⅱ 區 , 為形成亞穩相作準備 ,合金的強度進一步提高。
      3) 形成亞穩相。 亞穩相也稱過渡相 , 該相與基體呈共格聯系 , 大量的 G-P Ⅱ 區和少量的亞穩相相結合 , 使合金得到最高的強度。
      4) 形成第二相質點和第二相質點的聚集。 亞穩相轉變為穩定相 , 細小的質點分布在晶粒內部 , 較粗大的質點分布在晶界 , 還相繼發生第二相質點的聚集 , 點陣畸變劇烈地減弱 , 顯著地降低合 金的強度 , 提高合金的塑性。 上述幾個階段不是截然分開的 , 有時是同時進行的 , 低溫時效第一、二階段進行的程度要大些 , 高溫時效 , 第三、四階段進行得強烈些。  
      4. 冷熱循環處理,經冷熱循環處理的鑄件 , 由于多次加熱和冷卻引起固溶體點陣收縮和膨脹 , 使各相的晶格發生了少許位移 , 使第二相質點處于更加穩定的狀態 , 從而提高鑄件尺寸的穩定性 , 適于精密零件的 制造。 鋁合金在低溫下沒有脆性斷裂的傾向 , 隨著溫度的降低 , 力學性能有某些變化 , 強度有所提高 , 但塑性卻降低得很少 , 所以有時為了減小或消 除鑄件內應力 , 可將鑄造或淬火后的鑄件 , 冷卻到 -50 ℃ 、 -70 ℃ 或更低的溫度 , 保持 2-3h, 隨后在空氣或熱水中加熱到室溫 , 或者是接著進行人工時效 , 這種工藝稱冷處理。

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