CN109234652A - 一种铝合金铸件短流程热处理方法 - Google Patents

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陈元筠
陈国诗
张硕
秦广照
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Abstract

本发明公开了一种铝合金铸件短流程热处理方法，包括浇铸成型、固溶处理、水淬降温和时效处理等步骤。本发明在浇铸成型脱模后通过机械手将铸件放入固溶处理炉再升温，相比于现有手工操作，本发明无须将铸件降至常温后再在固溶处理炉中升温，节省了升温所用时间和能量，并且由于铸件一直处于200℃以上的温度，因此后续的固溶处理时间也由6h缩短至3h。此外，本发明热处理方法利用铸件余热，凝固过程中强化元素处于高能态，使得铸件中Si颗粒直径为2.8‑3.7μm，常规铸件中Si颗粒直径至少为4μm，Si颗粒粒径小，铸件机械性能更优。

Description

一种铝合金铸件短流程热处理方法
技术领域
本发明涉及金属热处理领域，尤其涉及一种铝合金铸件短流程热处理方法。
背景技术
铝合金的固溶处理(solution treatment)是指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。固溶热处理的保温时间取决于铸件最大壁厚以及强化项元素扩散的速度。
目前的铝合金铸造成形与固熔热处理工序是分开实施的，分开实施的原因一是铸件出模后仍是高温状态，不容易人工直接装筐，二是缺少相应的直接接热处理的工艺指导，现有工艺标准都是铸件冷却到室温后再进行固熔处理的工艺参数。现有工艺流程是先将铸件冷却到室温，再重新加热到固溶温度，保持一定时间，使铸件合金组织达到固熔体状态，再通过淬火和时效处理，实现固熔强化，提高铸件的机械强度，该工艺的固熔处理是从室温开始加热升温到固熔温度的，需要一定的时间和能量，且不具备柔性生产的特点，不能针对不同产品进行调整，固熔保温时间长，效率低，能耗高。
发明内容
本发明针对现有铝合金固溶处理时间长、效率低、能耗高的问题，提供一种铝合金铸件短流程热处理方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种铝合金铸件短流程热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)浇铸成型：将710-725℃的合金铝液采用低压铸造的方式浇铸到模具中成型，降温至200-400℃后脱模；
2)固溶处理：脱模后将铸件通过机械手放入固溶处理炉中，升温至520℃后保温固溶处理3h；
3)水淬降温：固溶处理后将铸件置入水中进行水淬降温至60℃后取出，再置入空气中降温至25℃并放置24h；
4)时效处理：将铸件升温至175℃，保温6小时后降至常温，制得。
其中，步骤1)中降温速度为6-10℃/min，步骤2)中升温速度为4-6℃/min。所得铝合金铸件中Si颗粒直径为2.8-3.7μm。
本发明的有益效果是：本发明在浇铸成型脱模后通过机械手将铸件放入固溶处理炉再升温，相比于现有手工操作，本发明无须将铸件降至常温后再在固溶处理炉中升温，节省了升温所用时间和能量，并且由于铸件一直处于200℃以上的温度，因此后续的固溶处理时间也由6h缩短至3h。此外，本发明热处理方法利用铸件余热，凝固过程中强化元素处于高能态，使得铸件中Si颗粒直径为2.8-3.7μm，常规铸件中Si颗粒直径至少为4μm，Si颗粒粒径小，铸件机械性能更优。
附图说明
图1为本发明(A)和现有(B)铝合金铸件铸造工艺路线示意图；图2为本发明所得铝合金铸件中共晶Si分布图；图3为现有铝合金铸件中共晶Si分布图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种铝合金铸件短流程热处理方法，包括以下步骤：
1)浇铸成型：将710℃的合金铝液采用低压铸造的方式浇铸到模具中成型，以6℃/min降温至200℃后脱模；
2)固溶处理：脱模后将铸件通过机械手放入固溶处理炉中，以4℃/min升温至520℃后保温固溶处理3h；
3)水淬降温：固溶处理后将铸件置入水中进行水淬降温至60℃后取出，再置入空气中降温至25℃并放置24h；
4)时效处理：将铸件升温至175℃，保温6小时后降至常温，制得铝合金铸件，其中Si颗粒直径为3.7μm。
实施例2
一种铝合金铸件短流程热处理方法，包括以下步骤：
1)浇铸成型：将715℃的合金铝液采用低压铸造的方式浇铸到模具中成型，以8℃/min降温至250℃后脱模；
2)固溶处理：脱模后将铸件通过机械手放入固溶处理炉中，以5℃/min升温至520℃后保温固溶处理3h；
3)水淬降温：固溶处理后将铸件置入水中进行水淬降温至60℃后取出，再置入空气中降温至25℃并放置24h；
4)时效处理：将铸件升温至175℃，保温6小时后降至常温，制得铝合金铸件，其中Si颗粒直径为3μm。
实施例3
一种铝合金铸件短流程热处理方法，包括以下步骤：
1)浇铸成型：将725℃的合金铝液采用低压铸造的方式浇铸到模具中成型，以10℃/min降温至400℃后脱模；
2)固溶处理：脱模后将铸件通过机械手放入固溶处理炉中，以6℃/min升温至520℃后保温固溶处理3h；
3)水淬降温：固溶处理后将铸件置入水中进行水淬降温至60℃后取出，再置入空气中降温至25℃并放置24h；
4)时效处理：将铸件升温至175℃，保温6小时后降至常温，制得铝合金铸件，其中Si颗粒直径为2.8μm。
图1为本发明(A)和现有(B)铝合金铸件铸造工艺路线示意图，现有铸造工艺中脱模后须将铸件温度降至25℃之后人工放置进固溶处理炉后再升温，温度变化较大，升降温过程耗时长、能耗多，且后续的固溶处理和时效处理均比本发明用时长。
图2和图3分别为本发明所得铝合金铸件中共晶Si分布图和现有铝合金铸件中共晶Si分布图，从图中可以看出，相比于现有铸造工艺所得铸件，本发明所得铝合金铸件中共晶Si颗粒较小且分布均匀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种铝合金铸件短流程热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)浇铸成型：将710-725℃的合金铝液采用低压铸造的方式浇铸到模具中成型，降温至200-400℃后脱模；
2)固溶处理：脱模后将铸件通过机械手放入固溶处理炉中，升温至520℃后保温固溶处理3h；
3)水淬降温：固溶处理后将铸件置入水中进行水淬降温至60℃后取出，再置入空气中降温至25℃并放置24h；
4)时效处理：将铸件升温至175℃，保温6小时后降至常温，制得。
2.根据权利要求1所述的铝合金铸件短流程热处理方法，其特征在于，步骤1)中降温速度为6-10℃/min。
3.根据权利要求1所述的铝合金铸件短流程热处理方法，其特征在于，步骤2)中升温速度为4-6℃/min。
4.根据权利要求1所述的铝合金铸件短流程热处理方法，其特征在于，所得铝合金铸件中Si颗粒直径为2.8-3.7μm。
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