CN110343980B - 直接老化 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于热处理轻金属铸造合金部件、优选以压铸法制造的轻金属铸造合金部件的方法，所述轻金属铸造合金部件优选具有Rp0.2≥120 MPa的机械特性和大于5％的断裂伸长率A，其中·直接在脱模后，使轻金属铸造合金部件以脱模温度达到高于室温的时效处理温度，·其中将轻金属铸造合金部件受控并受调节地冷却至时效处理温度，和·直接在冷却后，在定义的时效处理时间期间，将轻金属铸造合金部件保持在时效处理温度。

Description

直接老化
本发明涉及用于热处理轻金属铸造合金部件、优选以压铸法制造的轻金属铸造合金部件的方法，所述轻金属铸造合金部件优选具有Rp0.2 ≥ 120 MPa的机械特性和大于5％的断裂伸长率A。
在制造或在随后热处理由铝合金制成的部件、特别是优选应用于车辆制造中的压铸部件时，通常必须在铸造之后使该部件经受热处理，以实现所需的材料特性。
对于应具有特别好的硬度或强度的由铝-硅合金制成的部件，根据现有技术，在铸造和冷却部件之后，为此施用固溶退火或再加热。在固溶退火的情况中，将尽可能多的待硬化的合金成分溶解在混合晶体中。真正的硬化在固溶退火之后通过热时效处理（Warmauslagern）在≥150℃的高温下进行。在热时效处理时，随着降低的温度较不易溶解的合金成分再次析出，这产生所希望的硬化效果。
DE 10 2008 046 803 A1公开了一种用于制造铸造部件的方法，其中使铸造部件在铸造工艺之后固溶退火，并且随后在一个多阶段工艺中时效处理。
在DE 10 2010 061 895 A1中公开了一种方法，其中使铸造部件达到退火温度，并在那里保持预定时间，然后淬火，其中在退火和淬火之间进行中间冷却和时效处理，其中在中间冷却之后，将铸造部件再次加热至时效处理温度，并在那里保持预定的持续时间。
DE 10 2012 008 245 A1也公开了一种方法，其中有利的是使铸造部件在时效处理之前经受固溶退火。然后以两个阶段进行时效处理，其中第一时效处理温度较低，和随后使铸造部件达到较高的时效处理温度并也在那里在该时效处理温度保持一定的时间。
由现有技术已知的用于实现所需材料特性的热处理工艺具有缺点，即它们必须通过在脱模后冷却至室温和随后的固溶退火再次引入高能量投入，以在冷却至室温后转换为固溶退火。这些类型的热处理同样非常耗时。
本发明的目的是提供一种方法，该方法在能量投入和耗时方面进行了优化，并且如在经受了由现有技术已知的热处理的部件的情况中那样，实现了轻金属铸造合金部件的可比较的材料特性。此外，目的是缩短轻金属铸造合金部件的工艺时间。
根据本发明，该目的通过以下得以实现，即
·直接在脱模后，使轻金属铸造合金部件以脱模温度达到高于室温的时效处理温度，
·其中将轻金属铸造合金部件受控并受调节地冷却至时效处理温度，和
·直接在冷却后，在定义的时效处理时间期间，将轻金属铸造合金部件保持在时效处理温度。
用于热处理轻金属铸造合金部件、优选以压铸法制造的轻金属铸造合金部件的本发明方法包括以下步骤：
直接在脱模后，因此即在铸造工艺之后，使轻金属铸造合金部件达到高于室温的时效处理温度。省掉在此时间点完全冷却至室温，如由现有技术中已知和常见的那样。
将轻金属铸造合金部件受控并受调节地冷却至时效处理温度，也就是说，根据部件温度的测定，相应地调节冷却的强度。优选地，冷却连续进行。
优选地，按时间间隔地控制部件温度和相应调节冷却或者具有持续调节的持续监测也是可以想到的。
作为有利的实施方案也已示出，在本发明方法中，借助于液体介质来辅助直至热时效处理温度的冷却，其中部分地施用所述液体介质或者将其施用到整个轻金属铸造合金部件上。这有助于实现所需的材料特性，以及在液体介质的部分施用的情况下，受针对的区域具有某些材料特性并且未借助于液体介质冷却的区域具有另外的特性或较低的值。
轻金属铸造合金部件直接在脱模和紧随其后的受控并受调节的冷却后在定义的时效处理时间期间保持在时效处理温度。随后，将轻金属铸造合金部件冷却至室温，其中这优选在环境空气中进行。
优选地，在冷却期间监测部件温度并且相应地调节冷却，由此实现部件的受控冷却。此外，该受控冷却确保实现所需的材料特性，所述材料特性对应于根据现有技术的方法制造的部件的特性，其借助于热处理实现，该热处理包括固溶退火并且具有Rp0.2≥120MPa的机械特性和大于5％的断裂伸长率A。
有利的是，光学或借助于与轻金属铸造合金部件接触来监测部件温度。光学温度测量可以例如借助于热成像相机来进行，以及可以借助于热探测器来进行接触测量。
优选地，所述轻金属铸造合金部件没有经受固溶退火，这带来了以下优点：为了实现所希望的材料特性，仅需要小的能量供应，因为借助于仅受控和受调节地将部件冷却直至时效处理温度并在那里保持一定的时间就实现所希望的材料特性。由此节省了至少再一次的加热过程，这带来能量和时间的减少。
本发明方法的一个优选实施方式，脱模后的轻金属铸造合金部件不再被加热或者在脱模后部件不经历温度升高，由此可以减少能量，因为仅必须引入如此多的能量，以在时效处理期间保持部件温度。
本发明方法的另一个实施方案在于，使轻金属铸造合金部件达到介于80-280℃之间、优选介于120-260℃之间的时效处理温度。
有利的是将轻金属铸造合金部件在时效处理温度TA保持10分钟-10小时的时效处理时间，优选20分钟-400分钟的时效处理时间，特别优选30分钟-240分钟的时效处理时间。这些时间间隔以及温度范围有助于形成所希望的材料特性。
时效处理后的冷却至室温优选在平静或移动的空气中或用水进行、优选在水浴中进行。这使得组件能够储存在无遮蔽(blossen)的存储器中或者也借助于通风装置有助于空气循环。
作为一个有利的实施方案，已经表明，在本发明方法中，在时效处理之后冷却至室温借助于液体介质来辅助，其中部分地施用所述液体介质或将其施用到整个轻金属铸造合金部件上。这有助于实现所需的材料特性，以及在部分施用液体介质的情况下，受针对的区域将具有某些材料特性，而未借助于液体介质冷却的区域将具有另外的特性或较低的值。
优选地，在冷却至室温后，使轻金属铸造合金部件经受后置的表面修饰工艺、优选阴极浸涂工艺，其中该表表面修饰工艺包括回热，优选借助于炉，并且将时效处理时间缩短回热的时间。由此可以减少方法持续时间并且仍然实现所需的材料特性。因此，使时效处理时间缩短金属铸造合金部件处于后置的表面修饰工艺的回热中的持续时间，并且在轻金属铸造合金部件脱模后的总的方法持续时间不会由于后置的工艺延长。
所有实施方案可能性都可以彼此自由组合。
根据附图描述本发明的实施例，其中本发明不仅限于该实施例。其中：
图1示出了用于热处理轻金属铸造合金部件的本发明方法的时间-温度图，和
图2示出了用于热处理轻金属铸造合金部件随后阴极浸涂的本发明方法的时间-温度图。
在图1中示出的图显示了用于在轻金属铸造合金部件脱模后热处理轻金属铸造合金部件的本发明方法的时间-温度图。在脱模后，使具有脱模温度TE的轻金属铸造合金部件直接达到时效处理温度 TA，优选通过冷却，在该温度下将所述轻金属铸造合金部件时效处理时间tA。
直至时效处理温度 TA的冷却受控并受调节地进行，优选通过检测部件的温度，其中这可以持续地或以时间间隔进行，并且根据所测量的部件温度进行优选主动冷却的相应调节。在本发明方法中，在脱模之后和第一次冷却至室温之前，没有进行固溶退火或另外的温度升高。直接在温度TA下时效处理后，将轻金属铸造合金部件冷却至室温TR，由此用于热处理轻金属铸造合金部件的本发明方法持续至tDA-长的持续时间。
图2以时间-温度图示出了本发明方法，其中在冷却至室温TR或进行用于热处理轻金属铸造合金部件的本发明方法之后，进行后置的表面修饰工艺，优选阴极涂覆，其中轻金属铸造合金部件经历随后的温度T热的供热并保持一定的时间t热。由于随后的在经持续时间t热的表面修饰工艺期间的供热，相应先减少时效处理的持续时间tA，由此用于热处理的本方法的持续时间tDA_短缩短，尽管该时效处理tA缩短，但实现了如所需的或相应于由现有技术已知的包括固溶退火的热方法以及经持续时间tDA-长的本发明方法的值的材料特性。
附图标记清单
T 温度
t 时间
TE 脱模后的部件温度(约280-350°C)
TA 时效处理温度(约80-280°C)
T热 通过后置的表面修饰工艺的回热期间的温度 (约200°C)
TR 室温
tA 时效处理持续时间(约10分钟-10小时)
tDA_长 不包括随后的后置的表面修饰工艺的本发明方法的持续时间
tDA_短 包括随后的后置的表面修饰工艺的本发明方法的持续时间
t热 通过后置的表面修饰工艺的回热期间的持续时间

Claims (11)

1.用于热处理轻金属铸造合金部件的方法，所述轻金属铸造合金部件具有Rp0.2≥ 120MPa的机械特性和大于5％的断裂伸长率A，其特征在于，
·直接在脱模后，使轻金属铸造合金部件以脱模温度TE达到高于室温TR的时效处理温度TA，
·其中将轻金属铸造合金部件受控并受调节地冷却至时效处理温度TA，和
·直接在冷却后，在定义的时效处理时间tA期间，将轻金属铸造合金部件保持在时效处理温度TA，和
·脱模后和冷却至室温之前或在脱模和达到室温TR之间的轻金属铸造合金部件不再经历温度升高。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在冷却期间监测部件温度并且相应地调节冷却。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，光学或借助于与轻金属铸造合金部件接触来监测部件温度。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述轻金属铸造合金部件不经受固溶退火。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，脱模后和冷却至室温TR之前或在脱模和达到室温TR之间的轻金属铸造合金部件仅被冷却或保持温度。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述轻金属铸造合金部件达到时效处理温度 TA，其中所述时效处理温度 TA在80-280℃之间。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述轻金属铸造合金部件在时效处理温度 TA保持10分钟-10小时的时效处理时间tA。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在时效处理tA后冷却至室温TR在平静或移动的空气中进行。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在时效处理tA后冷却至室温TR借助于液体介质来辅助，其中部分地施用所述液体介质或将其施用到整个轻金属铸造合金部件上。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在冷却至室温TR后，所述轻金属铸造合金部件经历表面修饰工艺，其中时效处理时间tA缩短表面修饰工艺的回热的时间t热。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述表面修饰工艺作为阴极浸涂进行。
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