一種提高多元鋁硅合金耐磨性能的熱處理工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁硅合金技術(shù)領(lǐng)域，特指一種提高多元鋁硅合金耐磨性能的熱處理工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，為提高車速、降低油耗、節(jié)約能源和保護環(huán)境，降低單車重量的壓力越來越大，鑄造鋁合金在汽車行業(yè)的應用范圍將進一步擴大，以替代主要結(jié)構(gòu)中不僅承受靜載荷，而且承受很大沖擊和振動的鋼鐵部件(如汽車底盤支架等)，這對鑄造鋁合金的力學性能提出了更高的要求。在各種類型的鑄造鋁合金中，Al-Si系合金具有優(yōu)良的鑄造性能，如流動性好、收縮率小和熱裂傾向小，經(jīng)過變質(zhì)和熱處理后具有良好的力學性能、物理性能、耐蝕性能、氣密性和加工工藝性能，是用途最廣的鑄造鋁合金，其用量占鋁合金鑄件總產(chǎn)量的80%以上。目前汽車發(fā)動機缸體常用鋁硅合金為基礎(chǔ)。
[0003]通過對微合金化的多元Al-Si合金進行復合變質(zhì)和熱處理工藝處理，開發(fā)出一種提高多元鋁硅合金耐磨性能的熱處理工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種提高多元鋁硅合金耐磨性能的熱處理工藝方法，其特征為，多元鋁硅合金成分為，Si6.5 ?7.5wt%、Cu3.5 ?4.5 wt%、Mn0.30 ?0.45wt%、Mg0.35 ?0.45wt%、Zn0.40 ?
0.60wt%、Cr0.25 ?0.35wt%、N1.2 ?0.3wt%、余為 Al。將 Al_50wt%Cu，Al-28 wt %Si,Al-1O wt %Mn,Al-1O wt %Cr,Al-1O wt %Ni等中間合金和純Zn等放入i甘禍溶煉爐內(nèi)進行熔煉的，待合金全部化清撇渣后輕輕攪拌并保溫5min后，再壓入純Mg，并輕輕攪拌，讓Mg充分熔化擴散，保溫1min(此時合金液溫度為740?760°C)。用鐘罩將占合金液重量的0.4wt%除氣精煉劑壓入合金液中進行除氣精煉，除氣精煉后撇渣并降溫至730°C靜置5min后，加入占合金液重量的0.1 wt%復合變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理，復合變質(zhì)劑成分為Sr9-llwt%、Ti4-6 wt%、B0.8-1.5wt%，余為鋁，靜置5min后，溫度為720°C進行澆注，澆注到金屬型模具中，澆注試樣尺寸為Φ50 mm X200 mm。對澆注好的試樣采取二種熱處理方式，一是固溶加時效(T6)，將澆注好的試樣冷卻至室溫后再在490°C ±5°C保溫，6小時淬入80-100°C的熱水中，然后在165°C ±5°C時效，保溫5小時后取出空冷；二是鑄淬加時效:將澆注好的試樣冷卻至460-480°C時直接淬入80-100°C的熱水中，然后在180°C ±5°C保溫，6小時后取出空冷；在兩種熱處理后的試樣和鑄態(tài)的試樣上分別取摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣尺寸為19.5 mmX1 mmX8 mm。
[0005]摩擦磨損實驗在M-2000摩擦磨損試驗機進行?；瑒幽p時，上試樣固定，摩擦時速度可選高速400r/min或低速200r/min。考慮到多元Al-Si合金硬度較低，高速時沖擊較大，且是干摩擦，本試驗選擇了低速200r/min，這是符合實際情況的。實驗載荷是擠壓彈簧通過杠桿傳遞給上軸并施加給裝在下軸上的摩擦對副，摩擦對副為45鋼，上軸的塊狀試樣固定不動，下軸通過底層的電機帶動摩擦對副旋轉(zhuǎn)，進行滑動摩擦磨損實驗。磨損實驗條件是在大氣環(huán)境下進行的干滑動摩擦磨損，實驗溫度為室溫(20±10) °C;載荷為50 N、100N、150 N、200 N，滑動速度為 200 r/min，磨損時間取 lOmin，20min，30min。
[0006]
【附圖說明】
圖1不同熱處理工藝試樣磨損1min后的磨損失重情況圖2不同熱處理工藝試樣磨損20min后的磨損失重情況圖3不同熱處理工藝試樣磨損30min后的磨損失重情況
由圖1-圖3可以看出，載荷越大，磨損時間越長，磨損量越大,符合磨損的一般規(guī)律。當載荷為50N時，不同熱處理試樣的磨損失重重量接近，不同熱處理工藝對多元Al-Si合金的磨損性能影響較小。
[0007]磨損時間為1min時，載荷增加到10N和150N時，三種狀態(tài)下的多元鋁合金磨損失重增長緩慢，當載荷增加到200N時，合金磨損失重增長迅速。鑄態(tài)的磨損失重增長緩慢，比經(jīng)過固溶加時效(T6)的試樣和鑄淬加時效的試樣磨損量小。
[0008]磨損時間為20min時,三種狀態(tài)下的多元Al-Si合金磨損失重較磨損時間為1min時的增長迅速。鑄態(tài)的磨損量較經(jīng)過固溶加時效(T6 )的試樣和鑄淬加時效的試樣磨損量小。
[0009]磨損時間為30min時，鑄態(tài)試樣隨著載荷的增大磨損失重增長迅速，磨損失重量已超過固溶加時效(T6 )的試樣和鑄淬加時效的試樣,其中固溶加時效的試樣磨損失重最小，增速也較小。
【具體實施方式】
[0010]實施例1
對澆注好的試樣采取固溶加時效(T6)處理，將澆注好的試樣冷卻至室溫后再在4900C ±5°C保溫6小時淬入80-100°C的熱水中，然后在165°C ±5°C時效，保溫5小時后取出空冷；在處理后的試樣上取摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣尺寸為19.5 mmX1 mmX8 mm。
[0011]摩擦磨損實驗在M-2000摩擦磨損試驗機進行?；瑒幽p時，上試樣固定，摩擦時速度可選高速400r/min或低速200r/min?？紤]到多元Al-Si合金硬度較低，高速時沖擊較大，且是干摩擦，本試驗選擇了低速200r/min，這是符合實際情況的。實驗載荷是擠壓彈簧通過杠桿傳遞給上軸并施加給裝在下軸上的摩擦對副，摩擦對副為45鋼，上軸的塊狀試樣固定不動，下軸通過底層的電機帶動摩擦對副旋轉(zhuǎn)，進行滑動摩擦磨損實驗。磨損實驗條件是在大氣環(huán)境下進行的干滑動摩擦磨損，實驗溫度為室溫(20±10) °C;載荷為50 N、100N、150 N、200 N，滑動速度為200 r/min，磨損時間取lOmin，20min，30min。摩擦磨損性能見圖1-圖 3。
[0012]實施例2
對澆注好的試樣采取鑄淬加時效處理:將澆注好的試樣冷卻至460-480°C時直接淬入80-100°C的熱水中，然后在180°C ±5°C保溫，6小時后取出空冷；在處理后的試樣上取摩擦磨損試樣，摩擦磨損試樣尺寸為19.5 mmX1 mmX8 mm。
[0013]摩擦磨損實驗在M-2