本發(fā)明涉及的領(lǐng)域?qū)儆诮饘贌崽幚眍I(lǐng)域，具體涉及一種過共晶鋁硅合金共晶硅的快速球化退火方法。

背景技術(shù)：

過共晶鋁硅合金多用來生產(chǎn)各種耐磨合金，具有高溫高強(qiáng)度、耐蝕、耐磨和熱膨脹系數(shù)小。這一系列的優(yōu)點(diǎn)使得共晶鋁硅合金在活塞制備行業(yè)備受青睞，但是未變質(zhì)的鋁硅合金的組織中存在粗大的Si相，嚴(yán)重割裂了基體，使合金的力學(xué)性能和鑄造性能嚴(yán)重惡化。

在含硅量超過Al-Si共晶點(diǎn)的鋁硅合金即過共晶鋁硅合金中，硅顆?？擅黠@提高合金的耐磨性，組成一類用途很廣的耐磨合金。而在常規(guī)鑄造鋁硅合金中，由于存在針狀的共晶硅和粗大且形狀復(fù)雜的初晶硅，惡化了鋁硅合金的力學(xué)性能。工業(yè)上一般采用添加含磷和鈉元素的變質(zhì)劑的方法，改善鋁硅合金中初晶硅和共晶硅相的微觀形態(tài)，使其以有利的形狀和較小的尺寸均勻分布在基體中，提高該合金的綜合力學(xué)性能。但是這些變質(zhì)劑都有各自的缺點(diǎn)，如對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害，并會(huì)放出有毒氣體。此外，不管采用何種變質(zhì)劑，都很難使鋁硅合金中的共晶硅變?yōu)榧?xì)小的顆粒狀，因此，通過變質(zhì)處理難以徹底改善過共晶鋁硅合金的綜合力學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種使過共晶鋁硅合金中共晶硅快速球化的熱處理方法，以最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段達(dá)到極大改善過共晶鋁硅合金綜合力學(xué)性能的目的。

為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種過共晶鋁硅合金中共晶硅快速球化退火方法，其特征在于：將過共晶鋁硅合金在其共晶點(diǎn)溫度以上10℃(587℃)進(jìn)行5～25分鐘的退火，使針片狀共晶硅得以球化并均勻分布在鋁基體中，同時(shí)使初晶硅的圓整度增加，從而最大限度地改善過共晶鋁硅合金綜合力學(xué)性能。具體步驟如下：

1.采用井式爐在石墨坩堝中熔煉Al-16wt.％Si、Al-21wt.％Si、Al-30wt.％Si過共晶鋁硅合金，將該合金液澆入室溫金屬型中，得到直徑為10毫米的不同成分的過共晶鋁硅合金試樣。

2.將上述試樣放入587℃的管式退火爐中進(jìn)行5～25分鐘的球化退火處理。

3.退火處理后，將試樣取出進(jìn)行空冷或水冷。

對(duì)過共晶鋁硅合金在587℃下進(jìn)行不同時(shí)間球化退火后，使果共晶鋁硅合金中的針片狀共晶硅得以球化并均勻分布在鋁基體中，同時(shí)使初晶硅的圓整度增加，最佳的球化退火時(shí)間為15分鐘。

附圖說明

圖1是Al-16Si合金在587℃退火不同時(shí)間過共晶鋁硅合金的金相組織照片。退火時(shí)間分別為a)0min(原始組織)，b)5min，c)15min，d)25min。原始組織中有少量塊狀初晶硅及大量針片狀的共晶硅；587℃退火5min，共晶硅開始球化，但是未出現(xiàn)明顯球化現(xiàn)象；587℃退火15min后，大部分共晶硅球化，細(xì)小的顆粒共晶硅均勻分布于基體中，存在極少量長(zhǎng)桿狀共晶硅，初晶硅圓整度增加；587℃退火25min后，粒狀共晶硅長(zhǎng)大，變?yōu)榇执罅罟簿Ч?，分布不太均勻，且有少量長(zhǎng)桿狀硅存在，初晶硅圓整度增加。

圖2是Al-21Si合金在587℃退火不同時(shí)間過共晶鋁硅合金的金相組織照片。退火時(shí)間分別為a)0min(原始組織)，b)5min，c)15min，d)25min。原始組織中有部分塊狀初晶硅，共晶硅為細(xì)小點(diǎn)狀和針片狀；587℃退火5min，共晶硅開始球化，但是未出現(xiàn)明顯球化現(xiàn)象，反而出現(xiàn)長(zhǎng)針片狀共晶硅，初晶硅圓整度有所改善；587℃退火15min后，大部分共晶硅得以球化，共晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的顆粒狀，且均勻分別在基體中，存在極少量長(zhǎng)桿狀硅，初晶硅圓整度明顯增加。587℃退火25min后，粒狀共晶硅長(zhǎng)大，變?yōu)榇执箢w粒狀，分布比較均勻，少量長(zhǎng)桿狀硅存在，初晶硅圓整度較好。

圖3是Al-30Si合金在587℃退火不同時(shí)間過共晶鋁硅合金的金相組織照片。退火時(shí)間分別為a)0min(原始組織)，b)5min，c)15min，d)25min。原始組織中有大量塊狀初晶硅，大部分共晶硅成點(diǎn)狀分布、部分共晶硅呈細(xì)小針片狀；587℃退火5min，共晶硅開始球化，但仍有針片狀共晶硅存在；587℃退火15min后，共晶硅球化，共晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)闃O為細(xì)小的顆粒狀，且均勻分布于基體中，初晶硅圓整度有所增加。587℃退火25min后，共晶硅長(zhǎng)大為粗大球狀顆粒，分布均勻性和圓整度變差，初晶硅圓整度較好。

圖4表征了三種成分過共晶鋁硅合金的力學(xué)性能，圖(a)是這三種成分合金熱處理前后的抗拉強(qiáng)度，圖(b)是合金熱處理前后的斷后伸長(zhǎng)率。相較于熱處理前的合金，Al-xSi合金的抗拉強(qiáng)度因?yàn)楣簿Ч璧那蚧杂邢陆?，但是合金的塑性有了明顯的提高，其中以Al-16Si最為顯著，斷后伸長(zhǎng)率從3.6％提高至8.1％。球化退火后，雖然抗拉強(qiáng)度的略微減少，由于Al-xSi合金塑性的明顯提升，因此使Al-xSi合金的綜合力學(xué)性能有了明顯的提升。

綜合考慮，過共晶鋁硅合金的最佳球化工藝為587℃退火15min。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的特征及所達(dá)成的功效有進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，用實(shí)施例詳細(xì)加以說明：

實(shí)施例1：Al-16Si合金在587℃退火15min

采用井式電爐在石墨坩堝中熔煉Al-16wt.％Si過共晶鋁硅合金。將該合金液澆入金屬型中，得到直徑為10毫米的過共晶鋁硅合金試樣。將試樣放入587℃的管式退火爐中進(jìn)行15min的球化退火處理。退火處理后，將試樣取出進(jìn)行水冷。球化退火15min后過共晶鋁硅合金的顯微組織如圖1(c)所示，可見587℃退火15min，80％左右的共晶硅已經(jīng)球化。該合金在球化熱處理前的抗拉強(qiáng)度為176.2Mpa，球化退火后的抗拉強(qiáng)度下降到156.2Mpa，降低了11.4％；但是該合金的延伸率由3.6％增加到8.1％，增加了125％。

實(shí)施例2：Al-21Si合金在587℃退火15min

采用井式電爐在石墨坩堝中熔煉Al-21wt.％Si過共晶鋁硅合金。將該合金液澆入金屬型中，得到直徑為10毫米的過共晶鋁硅合金試樣。將試樣放入587℃的管式退火爐中進(jìn)行15min的球化退火處理。退火處理后，將試樣取出進(jìn)行水冷。球化退火15min后過共晶鋁硅合金的顯微組織如圖2(c)所示，可見587℃退火15min，85％左右的共晶硅已經(jīng)球化。該合金在球化熱處理前的抗拉強(qiáng)度為124.6Mpa，球化退火后的抗拉強(qiáng)度下降到102.4Mpa，降低了17.8％；但是該合金的延伸率由1.5％增加到3.3％，增加了120％。

實(shí)施例3：Al-30Si合金在587℃退火15min

采用井式電爐在石墨坩堝中熔煉Al-21wt.％Si過共晶鋁硅合金。將該合金液澆入金屬型中，得到直徑為10毫米的過共晶鋁硅合金試樣。將試樣放入587℃的管式退火爐中進(jìn)行15min的球化退火處理。退火處理后，將試樣取出進(jìn)行水冷。球化退火15min后過共晶鋁硅合金的顯微組織如圖3(c)所示，可見587℃退火15min，85％左右的共晶硅已經(jīng)球化。該合金在球化熱處理前的抗拉強(qiáng)度為117.3Mpa，球化退火后的抗拉強(qiáng)度下降到112.6Mpa，降低了4％；但是該合金的延伸率由2.4％增加到3.2％，增加了33.3％。

本發(fā)明的應(yīng)用范圍，不受其說明書描述的限制。