一种Al-Si合金的细化变质熔炼工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属材料的熔炼工艺，具体来说是一种Al-Si合金的细化变质熔炼工 〇
【背景技术】
[0002] Al-Si合金是一种重要的铸造合金，它具有密度低、比强度高、热膨胀系数小、热稳 定性好、耐磨、耐蚀等优点，而且随着合金中硅含量的增加，合金的磨损量、密度、线膨胀系 数、腐蚀量均直线下降。基于以上优点，目前Al-Si合金被广泛用于制作发动机活塞、化油 器、汽缸体、缸盖、机车减震器等零部件。但在常规铸造 Al-Si合金中，随着含Si量的增加， 组织中常存在针片状的共晶硅和粗大的板条状初晶硅，它严重割裂合金基体，降低材料的 力学性能，恶化切削加工性能，制约了铸造 Al-Si合金的广泛应用。因此当Si含量超过6% 时就必须进行变质处理，以此改变Si相尺寸和形态提高合金性能。尽管对于铸造 Al-Si合 金的细化变质以及热处理工艺的研究也比较多，但由于合金牌号之间成分的差异，因此每 一牌号合金都需要相应的细化变质以及热处理工艺以提高合金的综合力学性能，为进一步 开发新型压铸铝合金做准备。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的问题是，提供一种Al-Si合金的细化变质熔炼工艺，提高其综 合力学性能。
[0004] 为达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：一种Al-Si合金的细化变质 熔炼工艺，所采用的技术方案包括以下步骤：
[0005] ⑴预热：石墨粘土i甘埚预热到450± 10°C温度下保持lOmin ;
[0006] ⑵装炉熔化：后加入铝合金锭并升温使其在740 °C充分融化，接着用铝箱将 0. 7-0. 75 %六氯乙烷包好，用压勺分三次将六氯乙烷精炼剂压至铝液中，精炼保温时间为 lOmin ；
[0007] ⑶精炼扒渣；
[0008] ⑷细化变质处理：在相应温度加入变质剂进行变质处理；
[0009] (5)静置保温 lOmin ;
[0010] (6)扒渣浇注：扒渣出炉，在已准备好的模腔内浇铸成形，金属铸型浇注前需预热到 200-250。。。
[0011] 本发明的技术原理
[0012] 关于变质机理的机理，目前还没有肯定的研究结论。外国学者Lu和Hellawell] 为了解释Na、Sr等变质剂影响共晶硅相形态的作用，提出了杂质诱发孪晶机理，并随后成 为广泛接受的共晶硅变质机理。变质剂吸附在硅相表面生长台阶上，阻止硅原子的吸附，以 此来毒化硅相生长面。同时，硅原子在硅相表面吸附的杂质原子上生长，改变了硅原子堆垛 顺序，实现了杂质诱发孪晶。Lu和Hellawell通过假定一个面心立方结构，计算出杂质诱 发孪。晶的最佳比值ri/r=l. 6457,其中ri为杂质原子半径，r为基体原子半径。利用俄 歇电子能谱和电子探针分析Na对Al-Si合金的变质，发现Na元素在硅纤维和A1基体中偏 聚。另外，Lu和Hellawell认为在片状硅相中孪晶的出现是由于A1相和Si相的热力学膨 胀系数不同引起应力所造成的，但这些硅相大多数情况下最少为双重孪晶，只存在一个孪 晶的硅相很少。若片状硅中的孪晶是由于A1和Si之间的应力所引起的，那么发现单独孪 晶片状硅相的概率和发现双重或三重孪晶硅相的概率应该相同。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不 能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明 作出一些非本质的改进和调整。
[0014] 实施例1
[0015] -种Al-Si合金的细化变质熔炼工艺，所用合金是ADC12合金，该合金是是一种共 晶型Al-Si合金，具有良好的铸造性能（流动性好、收缩率低），比强度高、热膨胀系数小以 及耐腐蚀。因此，被广泛用于汽车、摩托车等制造业，其工艺包括以下步骤：
[0016] ⑴预热：石墨粘土i甘埚预热到450°C温度下保持lOmin ;
[0017] ⑵装炉熔化：后加入铝合金锭并升温使其在740 °C充分融化，接着用铝箱将 0. 7-0. 75 %六氯乙烷包好，用压勺分三次将六氯乙烷精炼剂压至铝液中，精炼保温时间为 lOmin ；
[0018] ⑶精炼扒渣；
[0019] ⑷细化变质处理：在相应温度加入变质剂进行变质处理；
[0020] (5)静置保温 lOmin ;
[0021] (6)扒渣浇注：扒渣出炉，在已准备好的模腔内浇铸成形，金属铸型浇注前需预热到 200-250。。。
[0022] 变质前后合金物理性能参数对比
[0024] 实施例2
[0025] -种Al-Si合金的细化变质熔炼工艺，所用合金是R14合金，该合金是一种过共晶 型Al-Si合金，具有热膨胀系数小、比重低、耐磨耐蚀性好和良好的导热性等优点，被广泛 应用于压铸行业。未变质过共晶Al-Si合金中，初晶硅颗粒十分粗大，共晶硅相为长针状， 导致合金机械性能下降，另外硅相形态和分布也对性能有影响，其工艺包括以下步骤：
[0026] ⑴预热：石墨粘土i甘埚预热到450°C温度下保持lOmin ;
[0027] ⑵装炉熔化：后加入铝合金锭并升温使其在740 °C充分融化，接着用铝箱将 0. 7-0. 75%六氯乙烷包好，用压勺分三次将六氯乙烷精炼剂压至铝液中，精炼保温时间为 lOmin ；
[0028] ⑶精炼扒渣；
[0029] ⑷细化变质处理：在相应温度加入变质剂进行变质处理；
[0030] (5)静置保温 lOmin ;
[0031] (6)扒渣浇注：扒渣出炉，在已准备好的模腔内浇铸成形，金属铸型浇注前需预热到 200-250。。。
[0032] 变质前后合金物理性能参数对比
[0034] 通过以上具体实施案例可以看出，选用本发明工艺获得的产品经测试，其抗拉强 度、延伸率和布氏硬度能等关键质量指标均符合相关标准，工作可靠性高，使用寿命长。
【主权项】
1. 一种Al-Si合金的细化变质熔炼工艺，其特征在于，包括以下步骤： ⑴预热：石墨粘土纟甘埚预热到450±10°C温度下保持lOmin; ⑵装炉熔化：后加入铝合金锭并升温使其在740 °C充分融化，接着用铝箱将 0. 7-0. 75 %六氯乙烷包好，用压勺分三次将六氯乙烷精炼剂压至铝液中，精炼保温时间为 lOmin； ⑶精炼扒渣； ⑷细化变质处理：在相应温度加入变质剂进行变质处理； ⑶静置保温lOmin; (6)扒渣浇注：扒渣出炉，在已准备好的模腔内浇铸成形，金属铸型浇注前需预热到 200-250。。。
【专利摘要】一种Al-Si合金的细化变质后的热处理工艺，其步骤包括：⑴在箱式电阻炉热到520℃温度下保持6h；⑵用60-100℃的水进行冷却；⑶加热至170℃，保温12h；⑷空冷至室温。本发明工艺流程有效的提高Al-Si合金的综合力学性能，为进一步开发新型压铸铝合金做准备。
【IPC分类】C22C1/03, C22C21/04
【公开号】CN105316544
【申请号】CN201510809893
【发明人】徐卫明, 杨以振, 顾金才, 何云超
【申请人】张家港市广大机械锻造有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月20日