一種改善多元鋁硅合金性能和組織的熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鉛娃合金技術(shù)領(lǐng)域，特指一種改善多元鉛娃合金性能和組織的熱處 理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鑄造 Al-Si系鉛合金，鑄造性能好(鑄件質(zhì)量輕，流動(dòng)性好且不需要特殊的鑄造工 藝設(shè)備)，耐腐蝕，針孔傾向小，氣密性高，不易產(chǎn)生熱裂紋和疏松，但室溫力學(xué)性能較低。其 中含Si量對(duì)合金的機(jī)械性能、物理性能和鑄造工藝性能均有明顯的影響。對(duì)其變質(zhì)處理 后，其力學(xué)性能、耐磨性能等會(huì)得到提高。再通過(guò)熱處理化強(qiáng)化，獲得很好的力學(xué)性能。本 發(fā)明開(kāi)發(fā)出一種改善多元鉛娃合金性能和組織的熱處理工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] -種改善多元M-Si合金性能和組織的熱處理工藝，其特征為，多元鉛娃合金成 分為，Si6. 5 ~7. 5wt%、Qi3. 5 ~4. 5 wt%、MnO. 30 ~0. 45wt%、MgO. 35 ~0. 45wt%、化0. 40 ~ 0. 60wt%、Cr0. 25 ~0. 35wt%、NiO. 2 ~0. 3wt%、余為 A1。將Al-50wt%Cu，Al-28 wt %Si，Al-10 wt %Mn，A^10 wt %Cr，A^10 wt %Ni等中間合金和純化等放入巧巧烙煉爐內(nèi)進(jìn)行烙煉的， 待合金全部化清撇渣后輕輕攬拌并保溫5min后，再壓入純Mg,并輕輕攬拌，讓Mg充分烙化 擴(kuò)散，保溫lOmin(此時(shí)合金液溫度為740~76(TC)。用鐘罩將占合金液重量的0. 4 wt%除 氣精煉劑壓入合金液中進(jìn)行除氣精煉，除氣精煉后撇渣并降溫至73(TC靜置5min后，加入 占合金液重量的0. 1 wt%復(fù)合變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，復(fù)合變質(zhì)劑成分為Sr9-llwt%、Ti4-6 wt%、化2-4 wt%、B0. 8-1. 5wt%，余為鉛，靜置5min后，溫度為72(TC進(jìn)行德注，德注到金屬型 模具中，德注試樣尺寸為Φ 50 mm X200 mm。對(duì)德注好的試樣采取二種熱處理方式，一是固 溶加時(shí)效，將德注好的試樣冷卻至室溫后再在49(TC ±5°C保溫，6小時(shí)渾入80-10(TC的熱 水中，然后在165°C ±5°C時(shí)效，保溫5小時(shí)后取出空冷；二是鑄渾加時(shí)效：將德注好的試樣 冷卻至460-48(TC時(shí)直接渾入80-10(TC的熱水中，然后在18(TC ±5°C保溫，6小時(shí)后取出空 冷。
[0004]
【附圖說(shuō)明】 圖1未進(jìn)行熱處理的多元鉛娃合金光學(xué)顯微鏡照片 圖2鑄渾加時(shí)效處理多元鉛娃合金光學(xué)顯微鏡照片 圖3固溶加時(shí)效處理多元鉛娃合金光學(xué)顯微鏡照片 從圖1看出，未進(jìn)行熱處理的合金共晶娃相呈連續(xù)網(wǎng)狀分布在塑性α相的晶界上，從 而脆性相在空間上把塑性α相分割開(kāi)，對(duì)基體起到了割裂作用，所W拉伸時(shí)使其性能無(wú)從 發(fā)揮。
[0005] 從圖2看出，鑄渾加時(shí)效處理后共晶相形貌變得圓整，呈長(zhǎng)條狀或顆粒狀，分布比 較均勻，起到了一定的彌散強(qiáng)化效果。
[0006] 從圖3看出，固溶加時(shí)效處理組織中共晶娃的形貌已經(jīng)大大改善，呈良好的球化 且分布較均勻，共晶娃相顆粒由纖維狀向球狀轉(zhuǎn)化，避免了纖維狀顆粒對(duì)基體的割裂作用， 合金中金屬間化合物粒子能夠充分固溶到α-Α1基體中。所W拉伸強(qiáng)度會(huì)明顯的提高。
[0007] 圖4未進(jìn)行熱處理的多元鉛娃合金拉伸斷口 SEM形貌 圖5鑄渾加時(shí)效處理多元鉛娃合金拉伸斷口 SEM形貌 圖6固溶加時(shí)效處理多元鉛娃合金拉伸斷口 SEM形貌 從圖4 -圖6可W看出，鑄態(tài)合金的斷裂機(jī)制還是準(zhǔn)解理斷裂；鑄渾加時(shí)效處理的鉛合 金試樣的拉伸斷口已有大量初窩存在，合金已呈現(xiàn)出較好的塑性；固溶加時(shí)效處理后，合金 斷裂方式為延性初窩斷裂，此時(shí)初窩較深、尺寸細(xì)小，分布均勻，合金的斷裂機(jī)制為初窩加 解理斷裂的復(fù)合斷裂機(jī)制。
[0008]
【具體實(shí)施方式】 實(shí)施例1 多元鉛娃合金成分為，Si6. 5 ~7. 5wt%、Cu3. 5 ~4. 5 wt%、ΜηΟ. 30 ~0. 45wt〇/〇、 MgO. 35 ~0. 45wt%、化0. 40 ~0. 60wt%、CrO. 25 ~0. 35wt%、化0. 2 ~0. 3wt%、余為 Al。將 Al-50wt%Cu，Al-28 wt %Si，Al-10 wt %Mn，A^10 wt %Cr，A^10 wt %Ni 等中間合金和純 化等放入巧巧烙煉爐內(nèi)進(jìn)行烙煉的，待合金全部化清撇渣后輕輕攬拌并保溫5min后，再壓 入純Mg,并輕輕攬拌，讓Mg充分烙化擴(kuò)散，保溫lOmin (此時(shí)合金液溫度為740~76(TC )。 用鐘罩將占合金液重量的0. 4 wt%除氣精煉劑壓入合金液中進(jìn)行除氣精煉，除氣精煉后撇 渣并降溫至73(TC靜置5min后，加入占合金液重量的0. 1 wt%復(fù)合變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，復(fù) 合變質(zhì)劑成分為Sr9-llwt%、Ti4-6 wt%、化2-4 wt%、B0. 8-1. 5wt%，余為鉛，靜置5min后，溫 度為72(TC進(jìn)行德注，德注到金屬型模具中，德注試樣尺寸為Φ50 mm X200 mm。對(duì)德注好 的試樣采取鑄渾加時(shí)效處理，將德注好的試樣冷卻至460-48(TC時(shí)直接渾入80-10(TC的熱 水中，然后在18(TC ±5°C保溫，6小時(shí)后取出空冷。鑄渾加時(shí)效處理后將試樣加工成圖家標(biāo) 準(zhǔn)試棒進(jìn)行拉伸，同時(shí)進(jìn)行金相組織觀測(cè)。具體性能見(jiàn)表1，金相組織見(jiàn)圖2和圖5。
[000引 實(shí)施例2 多元鉛娃合金成分為，Si6. 5 ~7. 5wt%、Cu3. 5 ~4. 5 wt%、MnO. 30 ~0. 45wt0/0、 MgO. 35 ~0. 45wt%、化0. 40 ~0. 60wt%、CrO. 25 ~0. 35wt%、NiO. 2 ~0. 3wt%、余為 Al。將 Al-50wt%Cu，Al-28 wt %Si，Al-10 wt %Mn，A]_-10 wt %C;r，A]_-10 wt %化等中間合金和純 化等放入巧巧烙煉爐內(nèi)進(jìn)行烙煉的，待合金全部化清撇渣后輕輕攬拌并保溫5min后，再壓 入純Mg,并輕輕攬拌，讓Mg充分烙化擴(kuò)散，保溫lOmin (此時(shí)合金液溫度為740~76(TC )。 用鐘罩將占合金液重量的0. 4 wt%除氣精煉劑壓入合金液中進(jìn)行除氣精煉，除氣精煉后撇 渣并降溫至73(TC靜置5min后，加入占合金液重量的0. 1 wt%復(fù)合變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，復(fù) 合變質(zhì)劑成分為Sr9-llwt%、Ti4-6 wt%、化2-4 wt%、B0. 8-1. 5wt%，余為鉛，靜置5min后，溫 度為72(TC進(jìn)行德注，德注到金屬型模具中，德注試樣尺寸為Φ50 mm X200 mm。對(duì)德注好 的試樣采取固溶加時(shí)效處理，將德注好的試樣冷卻至室溫后再在49(TC ±5°C保溫，6小時(shí) 渾入80-10(TC的熱水中，然后在165°C ±5°C時(shí)效，保溫5小時(shí)后取出空冷。固溶加時(shí)效處 理后將試樣加工成圖家標(biāo)準(zhǔn)試棒進(jìn)行拉伸，同時(shí)進(jìn)行金相組織觀測(cè)。具體性能見(jiàn)表1，金相 組織見(jiàn)圖3和圖6。
[0010] 對(duì)比例 多元鉛娃合金成分為，Si6. 5 ~7. 5wt%、Cu3. 5 ~4. 5 wt%、MnO. 30 ~0. 45wt〇/〇、 MgO. 35 ~0. 45wt%、化0. 40 ~0. 60wt%、CrO. 25 ~0. 35wt%、化0. 2 ~0. 3wt%、余為 Al。將 Al-50wt%Cu，Al-28 wt %Si，Al-10 wt %Mn，A^10 wt %Cr，A^10 wt %Ni 等中間合金和純 化等放入巧巧烙煉爐內(nèi)進(jìn)行烙煉的，待合金全部化清撇渣后輕輕攬拌并保溫5min后，再壓 入純Mg,并輕輕攬拌，讓Mg充分烙化擴(kuò)散，保溫lOmin (此時(shí)合金液溫度為740~76(TC )。 用鐘罩將占合金液重量的0. 4 wt%除氣精煉劑壓入合金液中進(jìn)行除氣精煉，除氣精煉后撇 渣并降溫至73(TC靜置5min后，加入占合金液重量的0. 1 wt%復(fù)合變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，復(fù) 合變質(zhì)劑成分為Sr9-llwt%、Ti4-6 wt%、化2-4 wt%、B0. 8-1. 5wt%，余為鉛，靜置5min后，溫 度為72(TC進(jìn)行德注，德注到金屬型模具中，德注試樣尺寸為Φ50 mm X200 mm。將德注好 的試樣加工成圖家標(biāo)準(zhǔn)試棒進(jìn)行拉伸，同時(shí)進(jìn)行金相組織觀測(cè)。具體性能見(jiàn)表1，金相組織 見(jiàn)圖1和圖4。
[0011] 表1多元鉛娃合金不同處理狀態(tài)的力學(xué)性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改善多元Al-Si合金性能和組織的熱處理工藝，其特征為，多元鋁硅合金成分 為，Si6. 5 ~7. 5wt%、Cu3. 5 ~4. 5 wt%、MnO. 30 ~0· 45wt%、MgO. 35 ~0· 45wt%、ΖηΟ· 40 ~ 0· 60wt%、Cr0. 25 ~0· 35wt%、NiO. 2 ~0· 3wt%、余為 A1 ;將Al-50wt%Cu，Al-28 wt %Si，Al-10 wt %Mn，Al-10 wt %Cr，Al-10 wt %Ni等中間合金和純Zn等放入i甘禍烙煉爐內(nèi)進(jìn)行烙煉的， 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(kuò)散，保溫l〇min，此時(shí)合金液溫度為740~760°C ;用鐘罩將占合金液重量的0. 4 wt%除 氣精煉劑壓入合金液中進(jìn)行除氣精煉，除氣精煉后撇渣并降溫至730°C靜置5min后，加入 占合金液重量的〇. 1 wt%復(fù)合變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，復(fù)合變質(zhì)劑成分為Sr9-llwt%、Ti4-6 wt%、Na2-4 wt%、B0. 8-1. 5wt%，余為鋁，靜置5min后，溫度為720°C進(jìn)行澆注，澆注到金屬型 模具中，澆注試樣尺寸為Φ 50 mm X200 mm;對(duì)澆注好的試樣采取二種熱處理方式，一是固 溶加時(shí)效，將澆注好的試樣冷卻至室溫后再在490°C ±5°C保溫，6小時(shí)淬入80-100°C的熱 水中，然后在165°C ±5°C時(shí)效，保溫5小時(shí)后取出空冷；二是鑄淬加時(shí)效：將澆注好的試樣 冷卻至460-480°C時(shí)直接淬入80-100°C的熱水中，然后在180°C ±5°C保溫，6小時(shí)后取出空 冷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改善多元Al-Si合金性能和組織的熱處理工藝，多元鋁硅 合金采取固溶加時(shí)效處理后，力學(xué)性能大大提高，達(dá)到抗拉強(qiáng)度344MPa，伸長(zhǎng)率3. 7%，布氏 硬度 85. 6HB。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改善多元Al-Si合金性能和組織的熱處理工藝，多元鋁硅 合金采取固溶加時(shí)效處理后，金相組織中共晶硅的形貌已經(jīng)大大改善，呈良好的球化且分 布較均勻，共晶硅相顆粒由纖維狀向球狀轉(zhuǎn)化，避免了纖維狀顆粒對(duì)基體的割裂作用，合金 中金屬間化合物粒子能夠充分固溶到a -A1基體中。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改善多元Al-Si合金性能和組織的熱處理工藝，多元鋁硅 合金采取固溶加時(shí)效處理后，從拉伸斷口 SEM形貌看，合金斷裂方式為延性韌窩斷裂，此時(shí) 韌窩較深、尺寸細(xì)小，分布均勻，合金的斷裂機(jī)制為韌窩加解理斷裂的復(fù)合斷裂機(jī)制。
【專利摘要】一種改善多元Al-Si合金性能和組織的熱處理工藝，屬于鋁硅合金技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)多元鋁硅合金進(jìn)行熔煉，熔煉結(jié)束后將合金液澆注到金屬型模具中，澆注試樣尺寸為Φ50mmX200mm。對(duì)澆注好的試樣采取二種熱處理方式，一是固溶加時(shí)效，將澆注好的試樣冷卻至室溫后再在490℃±5℃保溫，6小時(shí)淬入80-100℃的熱水中，然后在165℃±5℃時(shí)效，保溫5小時(shí)后取出空冷；二是鑄淬加時(shí)效：將澆注好的試樣冷卻至460-480℃時(shí)直接淬入80-100℃的熱水中，然后在180℃±5℃保溫，6小時(shí)后取出空冷。然后進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試和金相組織觀測(cè)。
【IPC分類】C22F1/043, C22C21/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105586552
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410565941
【發(fā)明人】李曉薇, 張志敏, 劉光磊, 楊嵩
【申請(qǐng)人】鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2014年10月22日