专利名称：一种用于亚共晶铸造铝硅合金热处理强化的固溶处理方法
技术领域：
本发明涉及的是一种铸造铝硅合金热处理强化方法，属于金属材料类及冶金领域。
背景技术：
铸造铝硅合金作为铝合金材料的重要组成部分，因其具有容重小、强度高、铸造成形性好和机械加工性能优良等一系列优点，因此目前已被广泛应用到航空、航天、汽车及其他运载机械上，使用该材料可以大大减轻设备自重、节约能源、降低成本、提高效率。但目前国内外现有牌号的铸造铝硅合金的力学性能在比强度和延伸率等方面尚不能与高强铸钢相匹敌，难以满足当前及今后汽车、飞机等运载机械零部件工业的发展要求。因此，人们正从合金成分优化、净化处理、细化变质处理及热处理等方面对铸造铝硅合金进行研究，以期提高其综合力学性能。而在改善铸造铝硅合金力学性能的各种工艺措施中，由于热处理可以最大限度的发挥合金的性能潜能，因此对于铸造铝硅合金的热处理强化国内外一直给以了广泛的关注和高度的重视。
众所周知，铸造铝硅合金的热处理一般包括固溶处理和时效处理两个工序，其中固溶处理是铸造铝硅合金后续时效处理的基础和关键，因此如何通过工艺控制获得满意的固溶处理效果对于铸造铝硅合金的热处理强化就显得尤为关键。目前，国内外对于铸造铝硅合金的固溶处理已进行的大量的研究，并先后开发出了单级、双级和多级等不同的固溶处理工艺，并建立了相关的理论和工程应用的工艺规范，但这些已开发出的固溶处理工艺都是在铸造铝硅合金冷却到室温后重新加热到固溶处理温度条件下进行的。由于需要重新加热，很明显，这些已开发出来的固溶处理工艺存在加热和保温时间长、能源消耗大等问题，此外，还必须严格控制铸造铝硅合金的加热方式和加热速度等工艺因素，因为一旦加热方式和加热速度选择不当，将会产生加热不均，难以保证合金过饱和固溶度的均匀性，导致合金的综合力学性能受到影响，从而使得固溶处理在铸造铝硅合金热处理强化中的作用难以发挥到最大的限度。因此如何避开铸造铝硅合金现有固溶处理工艺的不足，研究开发新型的固溶处理方法对于最大限度地发挥热处理对铸造铝硅合金的强化作用就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有铸造铝硅合金固溶处理方法的不足，提出一种用于亚共晶铸造铝硅合金热处理强化的固溶处理方法，采用这种方法既可以节约能源、缩短固溶保温时间、且不影响热处理强化效果，从而有助于进一步扩大热处理强化在铸造铝硅合金中的应用。
为了实现上述目的，本发明提出一种将亚共晶铸造铝硅合金的铸造过程和热处理过程有机结合的固溶处理方法，它是将亚共晶铸造铝硅合金按成分配比熔化后升温到720～740℃，捞去合金液表面浮渣，然后在750～780℃间将预热后的占合金炉料重量的3％三元变质剂(62％NaCl+25％NaF+13％KCl)进行15～20分钟的变质处理，处理完毕后用六氯乙烷(C2Cl6)进行精炼处理，然后扒渣，扒渣后在730～740℃静置5～10分钟，然后进行金属型重力铸造，在铸造过程中当合金的温度降到固相线温度以下的固溶处理温度后，将合金保温3～8小时，然后取出快速淬入水中。
从图1可以看到，亚共晶铸造铝硅合金传统固溶处理方法是在合金铸造冷却到室温后，然后再重新加热到固溶处理温度保温一定的时间，然后进行水淬。而本发明提出的固容处理方法则是在合金铸造冷却过程中进行固溶处理，即在合金温度降到固相线温度以下的固溶处理温度时随即保温一定的时间，然后进行水淬，见图2所示。显然，本发明提出的固溶处理方法，由于将铸造过程和热处理过程有机结合，避免了原有固溶处理方法在合金凝固冷却后重新加热这一工艺过程，有效解决了因重新加热的加热方式和加热速率控制不当带来的问题；而且由于亚共晶铸造铝硅合金凝固冷却和固溶处理处于连续过程之中，使得亚共晶铸造铝硅合金一直处于温度较高的状态，内部原子的扩散能力强，加之一些低熔点合金相还未完全析出，因此可以保证在较短的时间内获得较大的过饱和固溶度度，为后续时效处理奠定了很好的组织基础。同时，较短的固溶保温时间带来的能源效益也是十分显著的。
图1是传统固溶处理方法的温度-时间关系示意图。
图2是本发明提出的固溶处理方法的温度-时间关系示意图。
具体实施例方式以下通过具体的三个实施例对本发明的技术方案和效果作进一步的阐述。
实施例1将ZL101铝硅合金按相应的成分配比熔化后升温到720℃，捞去合金液表面浮渣，然后在760℃间将预热后的占合金炉料重量的3％三元变质剂(62％NaCl+25％NaF+13％KCl)进行20分钟的变质处理，处理完毕后用六氯乙烷(C2Cl6)进行精炼处理，然后扒渣，扒渣后在730℃静置5分钟，然后进行金属型重力铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的535℃固溶处理温度后，将合金保温3小时，然后取出快速淬入水中。固溶处理完成后按常规时效处理方法(表1)对合金进行时效处理。对采用本发明提出方法得到的合金作室温拉伸性能测试，结果如表1所示，从表1可以看到，与传统方法比较，采用本发明提出方法可以节约50％的固溶处理成本，且合金的室温拉伸性能与传统方法相当。
实施例2将ZL105铝硅合金按相应的成分配比熔化后升温到720℃，捞去合金液表面浮渣，然后在760℃间将预热后的占合金炉料重量的3％三元变质剂(62％NaCl+25％NaF+13％KCl)进行20分钟的变质处理，处理完毕后用六氯乙烷(C2Cl6)进行精炼处理，然后扒渣，扒渣后在730℃静置5分钟，然后进行金属型重力铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的525℃固溶处理温度后，将合金保温8小时，然后取出快速淬入水中。固溶处理完成后按常规时效处理方法(表1)对合金进行时效处理。对采用本发明提出方法得到的合金作室温拉伸性能测试，结果如表1所示，从表1可以看到，与传统方法比较，采用本发明提出方法可以节约33％的固溶处理成本，且合金的室温拉伸性能与传统方法相当。
实施例3将ZL107铝硅合金按相应的成分配比熔化后升温到720℃，捞去合金液表面浮渣，然后在760℃间将预热后的占合金炉料重量的3％三元变质剂(62％NaCl+25％NaF+13％KCl)进行20分钟的变质处理，处理完毕后用六氯乙烷(C2Cl6)进行精炼处理，然后扒渣，扒渣后在730℃静置5分钟，然后进行金属型重力铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的515℃固溶处理温度后，将合金保温6小时，然后取出快速淬入水中。固溶处理完成后按常规时效处理方法(表1)对合金进行时效处理。对采用本发明提出方法得到的合金作室温拉伸性能测试，结果如表1所示，从表1可以看到，与传统方法比较，采用本发明提出方法可以节约25％的固溶处理成本，且合金的室温拉伸性能与传统方法相当。
表1工艺及测试结果对比表
权利要求
1.一种用于亚共晶铸造铝硅合金热处理强化的固溶处理方法，将亚共晶铸造铝硅合金按成分配比熔化后升温到720～740℃，捞去合金液表面浮渣，然后在750～780℃间进行变质处理，处理完毕后进行精炼处理，然后扒渣，扒渣后在730～740℃静置5～10分钟，然后进行铸造，在铸造过程中当合金的温度降到合金固相线温度以下的固溶处理温度后，将合金保温3～8小时，然后取出快速淬入水中。
2.根据权利要求1所述的固溶处理方法，其特征在于所述的铸造为金属型重力铸造。
全文摘要
本发明提出用于亚共晶铸造铝硅合金热处理强化的固溶处理方法，它是将亚共晶铸造铝硅合金按成分配比熔化后升温到720～740℃，捞去合金液表面浮渣，然后在750～780℃间将预热后的占合金炉料重量的3％三元变质剂进行15～20分钟的变质处理，处理完毕后用六氯乙烷进行精炼处理，然后扒渣，扒渣后在730～740℃静置5～10分钟，然后进行金属型重力铸造，在铸造过程中当合金的温度降到固相线温度以下的固溶处理温度后，将合金保温3～8小时，然后取出快速淬入水中。本发明将铸造过程和热处理过程有机结合，有效解决了因重新加热的加热方式和加热速率控制不当带来的问题；可保证在较短的时间内获得较大的过饱和固溶度度，为后续时效处理奠定了很好的组织基础；同时，较短的固溶保温时间带来的能源效益也十分显著。
文档编号B22D21/04GK1936040SQ200610095199
公开日2007年3月28日 申请日期2006年10月14日 优先权日2006年10月14日
发明者杨明波, 潘复生, 汤爱涛, 胡红军, 代兵 申请人:重庆工学院