专利名称：用高压压铸铸造的气缸体的热处理的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的气缸体，更具体的，本发明涉及高压铸件的热处理方法。
背景技术：
汽车发动机的气缸体一般采用砂型铸造方法、重力铸造方法、低压铸造方法或高压铸造方法来制造。采用砂型铸造方法和重力铸造方法制造由铸铁或铝合金材料制造的气缸体一般使用来自重力和进料设备的压力。在砂型铸造方法中，周期时间一般在30到60秒(即非常低的特性)。砂型铸造方法可以用于成形并底切几乎任意的材料。然而，砂型铸造较为复杂，且在最初需要花费很大的投资成本来建设备。低压铸造一般施加0.15到0.5巴的压力，周期时间一般大约是600秒。因此,尽管其回收率非常高，但是低压铸造需要很长的时间周期，从而会减慢整个操作。高压铸造方法一般使用大约400到1000巴的压力，周期时间是50到150秒。尽管高压铸造工艺的生产率高、生产规模大，且减少了重量，但是内部气泡会破坏轴颈部分的刚性，特别是当汽油发动机增加输出时。因此，采用高压铸造方法生产的产品与低压铸造和重力铸造所生产的产品具有不同的内部气孔。其结果，不能使用热处理固溶。也即是，当热处理固溶运用到高压铸造产品上时，可能会在产品内产生气泡。然而，通过进行热处理固溶，制造者能够改善铝合金产品的硬度。因此，有必要开发出一种由高压铸造制成的铝合金产品的热处理工艺，使之不会在产品内部产生气泡。上述背景技术部分披露的信息仅用于加强对本发明背景技术的理解，因此，可能会包括不构成在本国对本领域技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种气缸体的热处理方法，其具有施加优化的固溶热处理和时效处理来改善强度和耐用性的优势。根据本发明的典型的实施例中的高压铸造气缸体的热处理方法，包括将气缸体加热到固溶热处理温度，在440°c到460°C范围的固溶热处理温度内处理气缸I到2个小时，对气缸体淬火然后时效处理。在某些典型的实施例中，高压铸造可以是压力铸造方法，且在固溶热处理温度的加热时段可以是1.5到2小时。淬火阶段的淬火温度可以在65°C到90°C之间。 在气缸体淬火之后，气缸体可以在150°C到200°C的温度范围内时效处理2到5小时。气缸体的材料可以为铝合金(ADClO)。根据本发明的典型的实施例中的高压铸造气缸体的热处理方法，有利地改善了热处理后的气缸的强度和耐用性，从而减少了内燃机气缸体的重量。同时，该热处理方法可以广泛用于高压铸造制造的气缸。
图1示出了根据本发明的典型实施例中的气缸体的热处理方法的工艺。图2示出了根据本发明的典型实施例中的气缸体的固溶热处理和时效的热处理工艺。图3示出了根据本发明的典型实施例中的气缸体的时效处理的硬度(刚度)变化。
具体实施例方式下文中，将参考附图来说明本发明的典型实施例中高压铸造的气缸体的热处理方法。在此使用的术语仅是用于描述特定的实施例，而不构成对本发明的限定。除非文中有明确规定，在此使用 的单数形式的“一个”和“该”也包括复数形式。还应当理解，本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”指的是所述的特征、整数、步骤、操作、部件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列举的项目的任意和所有的组合。除非明确说明或从本文中明显得出，在此使用的术语“约”理解为在本领域的正常误差范围内，例如在2的平均标准误差范围内。“约”可以理解为在所述值的IO %、9 %、8 %、7%,6%,5%,4%,3%,2%U%>0.5%,0.1%,0.05%或0.01 %的范围内。除非本文中明确排除，在此提供的所有数字值都可以由术语“约”进行修饰。图1示出了根据本发明的典型实施例中的气缸体的热处理方法的工艺。如图1所示，根据本发明的一个典型实施例中的高压铸造气缸体的热处理方法，包括将高压铸造气缸体加热到固溶热处理温度(SlO)，在440°C到460°C的温度范围内的固溶热处理温度下处理气缸体I到2个小时(S20)，对气缸体进行淬火，然后对其进行时效处理(S30)。气缸体的材料可以是例如日本工业标准(JIS)的标准铝合金ADC10。固溶热处理是铸件或合金部件的微观结构的化合物与基体混合的过程，固溶热处理温度控制在440°C到460°C的温度范围内，从而能够进行混合。固溶热处理时间越长，混合的效果越好，但是如上所述，长时间的热处理增加了生产的成本，并且使晶粒生长，从而损坏了铸造材料的物理性能。因此，将热处理优选保持I到2个小时是理想的。在本发明的某些典型实施例中，高压铸造可以包括压铸方法。在这种情况下，压铸(die-casting)可以在约400到1000巴的压力范围内进行。图2示出了根据本发明的典型实施例中的气缸体的固溶热处理和时效的热处理工艺。在图2所示的热处理方法中，铸件从室温加热到固溶热处理温度T2。一旦达到T2，就保持固溶热处理温度预定的时间，然后对铸件进行快速冷却(淬火)。然后将淬火后的产品加热到时效温度(Tl)，并保持预定的时间。
将铸件加热到固溶热处理温度所需的时间一般是1.5至2小时。然后将该温度(T2)保持约1.5至2小时，以确保使气缸体的微观结构中的析出物有足够的时间再次溶解。在气缸体的淬火过程中，目标温度在65°C到90°C的范围内。其结果，气缸体的内部微观结构中的固溶体通过对气缸体的淬火在该冷却温度下形成稳定析出物。在气缸体淬火后，将气缸体在150°C至200°C温度范围内时效2至5小时。当时效温度下的时效时间超过5小时时，析出物生长变得粗大，从而降低了产品的强度和延伸性，并且当时效时间少于2小时，析出物以较小的尺寸形核。因此，由于气缸体材料的微观组织不能作为阻止位错移动的障碍，从而很难期望达到强度提高的效果。稳定的析出物形核，并通过时效温度下的冷却来生长，形核的驱动力由固溶热处理温度下淬火过程中的温度差产生。进行扩散性相变，从而使形成的晶核生长为预定尺寸的析出物，提供热能从而在固溶体或微观结构中使原子进行点阵扩散，以促进扩散，并且时效处理温度提供了最佳的扩散。下面，高压铸造气缸体的热处理方法将通过本发明典型的实施例来说明。然而，下述实施例是本发明的例子，并不构成本发明的限制。<典型的实施例>汽车的气缸体由高压压铸方法铸造而成。气缸体的材料是JIS标准铝合金ADC30。将由压铸方法铸造的气缸体 插入到感应加热炉中，并加热2小时到450°C。在气缸体加热到450°C之后，保持在该温度(例如450°C的固溶热处理温度)2小时。构成气缸体的铝合金的微观结构的析出物均匀地分散在铝合金基体上，作为由固溶热处理产生的固溶状态。在固溶热处理之后，气缸体被快速地冷却到90°C。一旦达到淬火温度，冷却了的气缸体被再次立即加热到170°C，气缸体在时效温度下时效处理5小时。气缸体在170°C的时效温度下保温5小时的处理过程中，析出物在铝合金基体中形核并生长。其结果，在本发明的典型实施例中，当对使用上述时效处理生成的气缸体微观结构进行检查时，没有发现内部缺陷。(表 I)显示气缸在固溶温度和时间下内部缺陷的结果。
权利要求
1.一种高压铸造气缸体的热处理方法,包括: 将所述气缸体加热到固溶热处理温度； 在范围为440°C到460°C的固溶热处理温度下处理所述气缸体I到2个小时； 将所述气缸体淬火至第一预定温度；和 当达到所述第一预定温度后，将所述气缸体加热到第二预定温度，并对所述气缸体进行预定时间的时效处理。
2.如权利要求1所述的热处理方法，其中所述高压铸造是压铸方法。
3.如权利要求1所述的热处理方法，其中在所述固溶热处理温度保持1.5至2个小时。
4.如权利要求1所述的热处理方法，其中所述第一预定温度范围为65°C到90°C。
5.如权利要求1所述的热处理方法，其中在将所述气缸体淬火之后，所述气缸体在范围为150°C到200°C的温度下时效处理2到5小时。
6.如权利要求1所述的热处理方法，其中所述气缸体的材料为铝合金ADC10。
7.如权利 要求1所述的热处理方法，其中所述气缸体在汽车的内燃机中使用。
全文摘要
本发明公开了一种内燃机气缸体的热处理方法。更具体的，该方法包括将气缸体加热到固溶热处理温度，在440℃到460℃的固溶热处理温度范围内处理气缸体1到2个小时，对气缸体淬火，然后立即对气缸进行预定时间的时效处理。
文档编号C21D9/00GK103146898SQ20121033867
公开日2013年6月12日 申请日期2012年8月10日 优先权日2011年12月6日
发明者闵庚淏 申请人:现代自动车株式会社