一種a390鋁合金鑄錠均勻化退火熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種A390鋁合金鑄錠均勻化退火 熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] A390鋁合金由于具有熱膨脹系數(shù)小、體積穩(wěn)定性高、鑄造性能與焊接性能好、并具 有優(yōu)良的耐磨耐蝕性能和一定的高溫強度，因而被廣泛用于制動鼓、汽車輪轂、發(fā)動機轉(zhuǎn) 子、斜盤等耐磨件，是汽車、摩托車、工程機械等發(fā)動機系統(tǒng)的首選材料之一，是商業(yè)應(yīng)用最 廣泛的過共晶鋁合金。但該合金的常規(guī)凝固組織由初生硅和共晶組織組成，初生硅一般呈 粗大的板片狀、多角形塊狀和五瓣星狀，共晶硅呈粗針狀，嚴重影響合金的力學(xué)性能。因此， 改善初生硅和共晶硅的形態(tài)、細化初生硅的尺寸是提高過共晶鋁硅合金力學(xué)性能和改善切 削加工性能的重要途徑。
[0003] 采用電磁攪拌-半連續(xù)鑄造技術(shù)制備出了初生硅細小、分布均勻、形貌為近球狀的 A390鋁合金鑄錠，但是通過對合金顯微組織和性能的分析，發(fā)現(xiàn)共晶硅形貌差、存在偏析現(xiàn) 象，再加上鑄態(tài)合金中殘余應(yīng)力的存在，使合金硬度高，加工性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種A390鋁合金鑄錠均勻化退火熱處理 工藝，具體技術(shù)方案如下：
[0005] A390鋁合金鑄錠的制備方法為：
[0006] (1)在惰性氣體保護下，將A390鋁合金置于電阻加熱爐或電磁感應(yīng)加熱爐中熔化 成合金熔體，當(dāng)熔體溫度上升到830~900°C時將其轉(zhuǎn)移到中間包內(nèi)，添加熔體清渣劑，充分 攪拌并保溫20~30分鐘后扒去浮渣；
[0007] (2)當(dāng)熔體溫度降到800~820°C時，添加質(zhì)量百分比為1%。~6%。的變質(zhì)劑，攪拌均 勻，保溫20~50分鐘；
[0008] (3)當(dāng)熔體溫度降到780~800°C時，添加質(zhì)量百分比為2%。~10%。的精煉劑，充分 攪拌，保溫15~20分鐘后扒去浮渣；
[0009] (4)對合金熔體進行除氣處理：向熔體中通入氣壓為0.0IMPa的氣體，保溫10~15 分鐘，除氣完畢后熔體靜置孕育30~40分鐘;所述氣體為六氯乙烷、氮氣或氬氣；
[0010] (5)加熱熔體到800~820°C后采用電磁攪拌方法進行半連續(xù)鑄造，結(jié)晶器內(nèi)的熔 體溫度為730~760°C，電磁攪拌器的攪拌電流為20~100A，攪拌頻率為5~100Hz，連鑄機的 連鑄速度為30~800mm/min，冷卻水溫度為室溫，流量為10~500L/min。最終得到A390鋁合 金鑄錠。
[0011] 將采用如上所述的電磁攪拌-半連續(xù)鑄造技術(shù)獲得的A390鋁合金鑄錠放入加熱爐 中，加熱至350~500°C，保溫2~8h，然后隨爐冷卻至250°C，最后出爐空冷。
[0012] 進一步地，所述加熱爐為電阻爐。
[0013] 本發(fā)明的均勻化退火熱處理工藝可使A390鋁合金鑄錠的布氏硬度從130HB降至 70HB以下，延伸率從2.5 %增加至8 %以上，組織中共晶硅由粗針狀轉(zhuǎn)變成細小的球狀，分布 均勻，明顯改善了加工性能。
[0014] A390鋁合金鑄錠的均勻化退火過程，實質(zhì)是原子擴散的過程，對于高硅鋁合金，硅 具有較大的擴散系數(shù)，它們在鋁中的擴散比較快。由裴克第一擴散定律得知，影響元素擴散 系數(shù)D的因素，必將影響均勻化過程，而擴散系數(shù)D與均勻化退火溫度呈正比關(guān)系，溫度越 高，擴散越快，越充分，均勻化過程中，這些分布在晶界和枝晶間的共晶硅溶解、析出、球化， 由粗針狀轉(zhuǎn)變成近球狀，并通過原子擴散使基體α-Al相成份均勻化，提高其機械性能，消除 殘余應(yīng)力。
[0015] 均勻化退火過程中，不發(fā)生相變，原子的擴散只在有限的范圍內(nèi)進行，晶界的大量 缺陷及夾雜妨礙了晶粒間的原子交換，晶界難以迀移，所以均勻化退火過程中初生硅的尺 寸變化不明顯，但是溫度不能過高，否則容易發(fā)生過燒，合金性能反而降低。保存時間越長， 原子擴散越充分，合金中的共晶硅由粗針狀轉(zhuǎn)變成細小的近球狀，分布均勻性也得到提高， 再加上合金中非平衡相的溶解消失，以及殘余應(yīng)力的消除，使合金的硬度明顯降低。
[0016] 在保溫的開始階段合金鑄錠的硬度降低很快，保溫一段時間后硬度降低速度變 慢。這是由于均勻化有自動減緩的傾向，均勻化過程只在退火前一段時間進行得最劇烈，隨 后不斷變慢。因此，過分地延長保溫時間效果不明顯，同時會增加合金鑄錠的氧化損失，降 低設(shè)備生產(chǎn)能力，增加熱能消耗。
[0017]本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0018] (1)本發(fā)明對Α390鋁合金鑄錠進行了均勻化退火熱處理工藝，由于合金相的溶解 與晶內(nèi)偏析的消除，Α390鋁合金鑄錠的組織成分均勻性得到提高，改善了合金的微觀組織， 消除了殘余應(yīng)力，增強了合金的可加工性。
[0019] (2)工藝簡單，成本低，具有較高的生產(chǎn)效率，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
[0020] (3)本發(fā)明探討了均勻化退火熱處理工藝各參數(shù)對合金組織和性能的影響，對后 續(xù)加工成形具有非常重要的意義。
【附圖說明】
[0021] 圖1為未經(jīng)過均勻化退火熱處理工藝的Α390鋁合金鑄錠的金相顯微組織結(jié)構(gòu)圖。 [0022]圖2為經(jīng)過本發(fā)明均勻化退火熱處理工藝后的Α390鋁合金鑄錠的金相顯微組織結(jié) 構(gòu)圖。
【具體實施方式】 [0023] 實施例1
[0024]將采用電磁攪拌-半連續(xù)鑄造技術(shù)獲得的Α390鋁合金鑄錠放入電阻爐中，隨爐升 溫至400°C，保溫2h，保溫后隨爐冷卻至250°C，出爐空冷。
[0025] 實施例2
[0026]將采用電磁攪拌-半連續(xù)鑄造技術(shù)獲得的A390鋁合金鑄錠放入電阻爐中，隨爐升 溫至450°C，保溫4h，保溫后隨爐冷卻至250°C，出爐空冷。
[0027] 實施例3
[0028]將采用電磁攪拌-半連續(xù)鑄造技術(shù)獲得的A390鋁合金鑄錠放入電阻爐中，隨爐升 溫至480°C，保溫6h，保溫后隨爐冷卻至250°C，出爐空冷。
[0029]對以上實施均勻化退火熱處理的A390鋁合金鑄錠進行力學(xué)性能試驗。延伸率在 CTM8050微機控制電子萬能試驗機上測試，測量試樣按照GB/T16865-1997標準加工;硬度在 HBE-3000A型電子布氏硬度計上測試，測量試樣按照GB231-84標準加工，試驗結(jié)果如表1所 不。
[0030] 表1測試性能數(shù)據(jù)
[0031]
【主權(quán)項】
1. 一種A390鋁合金鑄錠均勻化退火熱處理工藝，其特征在于，將A390鋁合金鑄錠放入 加熱爐中，加熱至350~500°C，保溫2~8h，然后隨爐冷卻至250°C，最后出爐空冷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種A390鋁合金鑄錠均勻化退火熱處理工藝，其特征在于，所 述A390鋁合金鑄錠為電磁攪拌-半連續(xù)鑄造技術(shù)獲得的鑄錠，所述加熱爐為電阻爐。
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種A390鋁合金鑄錠均勻化退火熱處理工藝。本發(fā)明所述的均勻化退火熱處理工藝是將電磁攪拌-半連續(xù)鑄造技術(shù)獲得的A390鑄錠放入加熱爐中，加熱至350～500℃，保溫2～6h，然后隨爐冷卻至250℃，最后出爐空冷。均勻化退火熱處理工藝使A390鋁合金鑄錠的布氏硬度從130HB降至70HB以下，延伸率從2.5％增加至8％以上。本發(fā)明對A390鋁合金鑄錠進行了均勻化退火熱處理工藝，由于合金相的溶解與晶內(nèi)偏析的消除，A390鋁合金鑄錠的組織成分均勻性得到提高，改善了合金的微觀組織，消除了殘余應(yīng)力，增強了合金的可加工性。本發(fā)明工藝簡單，成本低，具有較高的生產(chǎn)效率，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
【IPC分類】C22F1/04
【公開號】CN105483575
【申請?zhí)枴緾N201510868225
【發(fā)明人】梁博, 徐駿, 張志峰, 高明偉, 馮京, 李豹
【申請人】北京有色金屬研究總院
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月1日