一种a356.2铝合金轮毂的热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铝合金的处理工艺，特别涉及一种A356. 2铝合金轮毂的热处理 工艺。
【背景技术】
[0002] 铝合金质量轻、强度高、成形性好、价格适中、回收率高，对降低汽车自重、减少油 耗、减轻环境污染与改善操作性能等有着重大意义，在汽车工业中得到广泛应用。铝合金 轮毂不仅提高了行车的舒适性、安全性，而且美观、节油，在轿车上应用日益广泛，同时 对其品质提出了极高的要求。我国在铝合金轮毂生产和应用方面虽然已经初具规模，在生 产数量上堪称大国，但在技术水平上还较低。铝合金轮毂的主要铸造工艺有：压力铸造、 金属型铸造、挤压铸造和低压铸造，其中低压铸造铝合金轮毂的产量约占铝合金轮毂总产 量的40%。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是：提供一种A356. 2铝合金轮毂的热处理工艺，已解决 现有技术的不足。
[0004] 本发明的技术方案是：一种A356. 2铝合金轮毂的热处理工艺，选取一款美国通用 产品进行试验，该产品力学性能要求外轮缘屈服强度>130MPa、外轮缘抗拉强度>210 MPa、外轮缘伸长率彡7%，分别经T6: 538度X5h固溶+145度X3h时效热处理、T 4:538度15 11固溶+24 11自然时效热处理或了4:538度15 11固溶+48 11自然时效热 处理，随后对轮毂进行喷涂，喷涂烘烤工艺为：底粉烘烤160度X45min、色漆烘烤140 度X45min、亮粉 180 度X60min。
[0005] 最佳热处理工艺T6 :538度X5h固溶+145度X3h时效热处理。
[0006] 本发明的有益效果：（1)A356. 2铝合金轮毂经T4(自然时效48h)热处理后 与T6热处理后相比，屈服强度降低了 20%-30%、抗拉强度降低了 5%- 10%、硬度降低了 10%-20%，伸长率提高了 70%-100%。24h自然时效和48h自然时效相比，屈服强度和抗 拉强度差异并不明显，但24h自然时效比48h自然时效硬度高、伸长率低。
[0007] ( 2)就美国通用某款产品而言，A356. 2铝合金轮毂经T4热处理并经过24h 自然时效后再加喷涂更能满足指定的力学性能要求，但对自然时效时间须严格控制，否 则会导致在产品机械加工过程中由于硬度低，发生粘刀或表面发白的现象。
[0008] ( 3)A356. 2铝合金轮毂在经过喷涂烘烤后，屈服强度、抗拉强度和硬度明显提 高，伸长率则明显降低。
【具体实施方式】
[0009] 固溶处理 此阶段是将轮毂铸件升温到固溶线以上的单相区域，使溶质全部溶入A基体中，成 为单一固溶相。所选取的温度不得超过共晶温度。在固溶温度的上限之内，取的温度越高， 其原子扩散速度愈快，溶质溶入A基体中愈完全，过饱和析出的量也就愈大。Al-Si-Mg 合金的T6处理程序中的固溶处理，目的是为了溶解铸造时析出的粗大Mg2Si，使铸件均 质化并改变共晶Si的形状。李建国等认为，影响力学性能的主要因素是Si相和Mg2Si 相。李润霞等认为，在固溶处理过程中，共晶Si形貌的显著改变，也是铝合金得到强化 的原因。固溶温度要接近但不得超过共晶温度，以避免晶界溶解，导致力学性能下降， 适宜的固溶温度为（538 )度。固溶处理时间，以满足溶质原子全部溶入A基体为前提， 时间太长会造成晶粒过度成长且浪费能源，适宜的固溶时间为5h。
[0010] 淬火 Al-Si-Mg铝合金固溶处理后，铸件通常在水中淬火，淬火的目的是抑制Mg2Si平衡 相在冷却的过程中析出，使Mg2Si及溶质原子留在固溶体中，以期在低温时得到最大过 饱和度的Mg2Si固溶体。为了减少Mg2Si的析出，冷却速率应足够快（但不能过快），以 避免在Mg2Si析出温度（接近固溶的温度）范围内停留的时间过长，否则会造成粗大的 Mg2Si平衡相析出，不仅起不到强化作用，而且使得基体过饱和度降低，影响了随后人 工时效析出硬化的效果。因此对淬火有两项要求：转移快，迅速将铸件从炉中移至水中， 做到尽量在空气中停留的时间短；水温低，以产生最快的冷却速率，冷却速率愈快愈能 使Mg2Si保留在固溶体中，以获得最大强度。淬火条件对A356合金的影响表现在，伸长 率及抗拉强度随淬火温度及淬火延迟时间的增加而降低，也就是说，在较快的淬火速率（ 较低的淬火介质温度或热传导较佳的淬火介质）下可得到较高的伸长率及抗拉强度。为了 确保Mg2Si在时效处理时能够分布均匀，铸件出炉后，需在30s内淬火，水温控制在 60~ 80度之间。
[0011] 时效处理 依时效处理温度的不同可分为自然时效与人工时效。实施时效时，随着时间的增加， 合金内部的组织会发生改变，从而引起物理、化学及力学性能的变化。若引起硬度或强度 的显著增加，可称之为时效硬化。由于人工时效的变数通常为温度与时间的配合，因此 每种性能的最佳处理温度与时间均有差异。
[0012] 自然时效 硬度、屈服强度随自然时效时间的增加而降低，但伸长率及抗拉强度会逐渐增加。尤 其含高Mg的合金，此现象更明显。自然时效通常以前3h的影响最大。
[0013] 人工时效 人工时效处理与Si粒子的形状与组织无关，人工时效的目的是促使饱和固溶体中 的溶质析出。Al-Si-Mg合金最初的析出相是针状再成长为棒状的B-Mg2Si。时效处理的 温度及时间是影响析出性能的两个主要因素。其抗拉强度及屈服强度随时效温度的增加而 提高，但伸长率却会随时效温度的增加而降低。有关研究表明，铝合金时效除了析出过 渡相Η〃和B〃外，还有过剩的Si质点析出，而随着时间的延长，Si质点的长大很快， 加速了铝合金的过时效。多级人工时效使A356. 2铝合金的抗拉强度、屈服强度、硬度有不 同程度的提高，伸长率则明显下降，180度x6h时效可得到最佳强度，140度x4h时 效可得到最佳的伸长率。实际选择的时效温度为（138)度。
[0014] 为研究T4热处理工艺对低压铸造A356. 2铝合金轮毂力学性能的影响，以及 成品力学性能的情况，选取一款美国通用产品进行试验，该产品力学性能要求外轮缘屈 服强度彡130MPa、外轮缘抗拉强度彡210MPa、外轮缘伸长率彡7%。分别经T6( 538度 X5h固溶+145度X3h时效）热处理、T4( 538度X5h固溶+ 24h自然时效）热 处理、T4( 538度X5h固溶+ 48h自然时效）热处理。并从轮辐、轮缘及轮心部位取样 进行力学性能测试。随后对轮毂进行喷涂，喷涂烘烤工艺为：底粉烘烤160度X45min、 色漆烘烤140度X45min、亮粉180度X60min，并从轮辐、轮缘及轮心部位取样进行力 学性能测试。最后，对数据进行统计分析。
[0015] ( 1)A356.2铝合金轮毂经T4(自然时效48h)热处理后与T6热处理后相 比，屈服强度降低了 20%-30%、抗拉强度降低了 5%- 10%、硬度降低了 10%-20%，伸长率提 高了 70%-100%。24h自然时效和48h自然时效相比，屈服强度和抗拉强度差异并不明 显，但24h自然时效比48h自然时效硬度高、伸长率低。
[0016] ( 2)就美国通用某款产品而言，A356. 2铝合金轮毂经T4热处理并经过24h 自然时效后再加喷涂更能满足指定的力学性能要求，但对自然时效时间须严格控制，否 则会导致在产品机械加工过程中由于硬度低，发生粘刀或表面发白的现象。
[0017] ( 3)A356. 2铝合金轮毂在经过喷涂烘烤后，屈服强度、抗拉强度和硬度明显提 高，伸长率则明显降低。
【主权项】
1. 一种A356. 2铝合金轮毂的热处理工艺，其特征在于：选取一款美国通用产品进行试 验，该产品力学性能要求外轮缘屈服强度> 130MPa、外轮缘抗拉强度> 210MPa、外轮缘 伸长率彡7%，分别经T6: 538度X5h固溶+145度X3h时效热处理、T4:538度X5 h固溶+ 24h自然时效热处理或T4 :538度X5h固溶+ 48h自然时效热处理，随后对 轮毂进行喷涂，喷涂烘烤工艺为：底粉烘烤160度X45min、色漆烘烤140度X45min、 亮粉 180 度X60min。2. 根据权利要求1所述的一种A356. 2铝合金轮毂的热处理工艺，其特征在于：最佳热 处理工艺T6:538度X5h固溶+145度X3h时效热处理。
【专利摘要】本发明公开了一种A356.2铝合金轮毂的热处理工艺，其特征在于：选取一款美国通用产品进行试验,该产品力学性能要求外轮缘屈服强度≥130MPa、外轮缘抗拉强度≥210MPa、外轮缘伸长率≥7%，分别经T6：538度x5h固溶+145度x3h时效热处理、T4:538度x5h固溶+24h自然时效热处理或T4：538度x5h固溶+48h自然时效热处理，随后对轮毂进行喷涂,喷涂烘烤工艺为:底粉烘烤160度x45min、色漆烘烤140度x45min、亮粉180度x60min。
【IPC分类】C22F1/04
【公开号】CN105463348
【申请号】CN201410519570
【发明人】黄晓艺
【申请人】黄晓艺
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年9月30日