铝铸件的热处理工艺改进

　铝铸件的热处理是指按某一热处理规范，控制加热温度、保温时间和冷却速度，改变合金的组织，其主要目的是：提高力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。铝铸件的热处理工艺可以分为如下四类：退火处理将铝合金铸件加热到较高的温度，一般约为300℃左右，保温一定的时间后，随炉冷却到室温的工艺称为退火。在退火过程中固溶体发生分解，第二相质点发生聚集，可以消除铸件的内应力，稳定铸件尺寸，减少变形，增大铸件的塑性。
固溶处理把铸件加热到尽可能高的温度，接近于共晶体的熔点，在该温度下保持足够长的时间，并随后快速冷却，使强化组元最大限度的溶解，这种高温状态被固定保存到室温，该过程称为固溶处理。固溶处理可以提高铸件的强度和塑性，改善合金的耐腐蚀性能。固溶处理的效果主要取决于下列三个因素：
（1）固溶处理温度。温度越高，强化元素溶解速度越快，强化效果越好。一般加热温度的上限低于合金开始过烧温度，而加热温度的下限应使强化组元尽可能多地溶入固溶体中。为了获得最好的固溶强化效果，而又不便合金过烧，有时采用分级加热的办法，即在低熔点共晶温度下保温，使组元扩散溶解后，低熔点共晶不存在，再升到更高的温度进行保温和淬火。
（2）保温时间。保温时间是由强化元素的溶解速度来决定的，这取决于合金的种类、成分、组织、铸造方法和铸件的形状及壁厚。铸造铝合金的保温时间比变形铝合金要长得多，通常由试验确定，一般的砂型铸件比同类型的金属型铸件要延长20%-25%。
为了保证铝铸件在淬火后，同时具有高的力学性能和低的内应力，有时采用等温淬火，即把经固溶处理的铸件淬入200-250℃的热介质中保温一定时间，把固溶处理和时效处理结合起来。
时效处理将固溶处理后的铸件加热到某一温度，保温一定时间后出炉，在空气中缓慢冷却到室温的工艺称为时效。如果时效强化是在室温下进行的称为自然时效，如果时效强化是在高于室温并保温一段时间后进行称为人工时效。时效处理进行着过饱和固溶体分解的自发过程，从而使合金基体的点阵恢复到比较稳定的状态。
时效温度和时间的选择取决于对合金性能的要求、合金的特性、固溶体的过饱和程度以及铸造方法等。人工时效可分为三类：不完全人工时效，完全人工时效和过时效。不完全人工时效是采用比较低的时效温度或较短的保温时间，获得优良的综合力学性能，即获得比较高的强度，良好的塑性和韧性，但耐腐蚀性能可能比较低。完全人工时效是采用较高的时效温度和较长的保温时间，获得最大的硬度和最高的抗拉强度，但伸长率较低。为了得到稳定的组织和几何尺寸，时效应该在更高的温度下进行。过时效根据使用要求通常也分为稳定化处理和软化处理。
时效处理时，合金元素沉淀的过程大多需要经过以下四个阶段：
（1）形成G-PⅠ区。固溶体点阵内原子重新组合，出现溶质原子的富集区，伴随着点阵畸变程度增大，提高合金的力学性能，降低合金的导电性。
（3）形成亚稳相。亚稳相也称过渡相，该相与基体呈共格联系，大量的G-PⅡ区和少量的亚稳相相结合，使合金得到最高的强度。
冷热循环处理
铝合金在低温下没有脆性断裂的倾向，随着温度的降低，力学性能有某些变化，强度有所提高，但塑性却降低得很少，所以有时为了减小或消除铸件内应力，可将铸造或淬火后的铸件，冷却到-50℃、-70℃或更低的温度，保持2-3h，随后在空气或热水中加热到室温，或者是接着进行人工时效，这种工艺称冷处理。
经冷热循环处理的铸件，由于多次加热和冷却引起固溶体点阵收缩和膨胀，使各相的晶格发生了少许位移，使第二相质点处于更加稳定的状态，从而提高铸件尺寸的稳定性，适于精密零件的制造。

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