一種a356.2鋁合金輪轂的熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金的處理工藝，特別涉及一種A356. 2鋁合金輪轂的熱處理 工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁合金質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、成形性好、價(jià)格適中、回收率高，對(duì)降低汽車自重、減少油 耗、減輕環(huán)境污染與改善操作性能等有著重大意義，在汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。鋁合金 輪轂不僅提高了行車的舒適性、安全性，而且美觀、節(jié)油，在轎車上應(yīng)用日益廣泛，同時(shí) 對(duì)其品質(zhì)提出了極高的要求。我國在鋁合金輪轂生產(chǎn)和應(yīng)用方面雖然已經(jīng)初具規(guī)模，在生 產(chǎn)數(shù)量上堪稱大國，但在技術(shù)水平上還較低。鋁合金輪轂的主要鑄造工藝有：壓力鑄造、 金屬型鑄造、擠壓鑄造和低壓鑄造，其中低壓鑄造鋁合金輪轂的產(chǎn)量約占鋁合金輪轂總產(chǎn) 量的40%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種A356. 2鋁合金輪轂的熱處理工藝，已解決 現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種A356. 2鋁合金輪轂的熱處理工藝，選取一款美國通用 產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，該產(chǎn)品力學(xué)性能要求外輪緣屈服強(qiáng)度>130MPa、外輪緣抗拉強(qiáng)度>210 MPa、外輪緣伸長率彡7%，分別經(jīng)T6: 538度X5h固溶+145度X3h時(shí)效熱處理、T 4:538度15 11固溶+24 11自然時(shí)效熱處理或了4:538度15 11固溶+48 11自然時(shí)效熱 處理，隨后對(duì)輪轂進(jìn)行噴涂，噴涂烘烤工藝為：底粉烘烤160度X45min、色漆烘烤140 度X45min、亮粉 180 度X60min。
[0005] 最佳熱處理工藝T6 :538度X5h固溶+145度X3h時(shí)效熱處理。
[0006] 本發(fā)明的有益效果：（1)A356. 2鋁合金輪轂經(jīng)T4(自然時(shí)效48h)熱處理后 與T6熱處理后相比，屈服強(qiáng)度降低了 20%-30%、抗拉強(qiáng)度降低了 5%- 10%、硬度降低了 10%-20%，伸長率提高了 70%-100%。24h自然時(shí)效和48h自然時(shí)效相比，屈服強(qiáng)度和抗 拉強(qiáng)度差異并不明顯，但24h自然時(shí)效比48h自然時(shí)效硬度高、伸長率低。
[0007] ( 2)就美國通用某款產(chǎn)品而言，A356. 2鋁合金輪轂經(jīng)T4熱處理并經(jīng)過24h 自然時(shí)效后再加噴涂更能滿足指定的力學(xué)性能要求，但對(duì)自然時(shí)效時(shí)間須嚴(yán)格控制，否 則會(huì)導(dǎo)致在產(chǎn)品機(jī)械加工過程中由于硬度低，發(fā)生粘刀或表面發(fā)白的現(xiàn)象。
[0008] ( 3)A356. 2鋁合金輪轂在經(jīng)過噴涂烘烤后，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和硬度明顯提 高，伸長率則明顯降低。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 固溶處理 此階段是將輪轂鑄件升溫到固溶線以上的單相區(qū)域，使溶質(zhì)全部溶入A基體中，成 為單一固溶相。所選取的溫度不得超過共晶溫度。在固溶溫度的上限之內(nèi)，取的溫度越高， 其原子擴(kuò)散速度愈快，溶質(zhì)溶入A基體中愈完全，過飽和析出的量也就愈大。Al-Si-Mg 合金的T6處理程序中的固溶處理，目的是為了溶解鑄造時(shí)析出的粗大Mg2Si，使鑄件均 質(zhì)化并改變共晶Si的形狀。李建國等認(rèn)為，影響力學(xué)性能的主要因素是Si相和Mg2Si 相。李潤霞等認(rèn)為，在固溶處理過程中，共晶Si形貌的顯著改變，也是鋁合金得到強(qiáng)化 的原因。固溶溫度要接近但不得超過共晶溫度，以避免晶界溶解，導(dǎo)致力學(xué)性能下降， 適宜的固溶溫度為（538 )度。固溶處理時(shí)間，以滿足溶質(zhì)原子全部溶入A基體為前提， 時(shí)間太長會(huì)造成晶粒過度成長且浪費(fèi)能源，適宜的固溶時(shí)間為5h。
[0010] 淬火 Al-Si-Mg鋁合金固溶處理后，鑄件通常在水中淬火，淬火的目的是抑制Mg2Si平衡 相在冷卻的過程中析出，使Mg2Si及溶質(zhì)原子留在固溶體中，以期在低溫時(shí)得到最大過 飽和度的Mg2Si固溶體。為了減少M(fèi)g2Si的析出，冷卻速率應(yīng)足夠快（但不能過快），以 避免在Mg2Si析出溫度（接近固溶的溫度）范圍內(nèi)停留的時(shí)間過長，否則會(huì)造成粗大的 Mg2Si平衡相析出，不僅起不到強(qiáng)化作用，而且使得基體過飽和度降低，影響了隨后人 工時(shí)效析出硬化的效果。因此對(duì)淬火有兩項(xiàng)要求：轉(zhuǎn)移快，迅速將鑄件從爐中移至水中， 做到盡量在空氣中停留的時(shí)間短；水溫低，以產(chǎn)生最快的冷卻速率，冷卻速率愈快愈能 使Mg2Si保留在固溶體中，以獲得最大強(qiáng)度。淬火條件對(duì)A356合金的影響表現(xiàn)在，伸長 率及抗拉強(qiáng)度隨淬火溫度及淬火延遲時(shí)間的增加而降低，也就是說，在較快的淬火速率（ 較低的淬火介質(zhì)溫度或熱傳導(dǎo)較佳的淬火介質(zhì)）下可得到較高的伸長率及抗拉強(qiáng)度。為了 確保Mg2Si在時(shí)效處理時(shí)能夠分布均勻，鑄件出爐后，需在30s內(nèi)淬火，水溫控制在 60~ 80度之間。
[0011] 時(shí)效處理 依時(shí)效處理溫度的不同可分為自然時(shí)效與人工時(shí)效。實(shí)施時(shí)效時(shí)，隨著時(shí)間的增加， 合金內(nèi)部的組織會(huì)發(fā)生改變，從而引起物理、化學(xué)及力學(xué)性能的變化。若引起硬度或強(qiáng)度 的顯著增加，可稱之為時(shí)效硬化。由于人工時(shí)效的變數(shù)通常為溫度與時(shí)間的配合，因此 每種性能的最佳處理溫度與時(shí)間均有差異。
[0012] 自然時(shí)效 硬度、屈服強(qiáng)度隨自然時(shí)效時(shí)間的增加而降低，但伸長率及抗拉強(qiáng)度會(huì)逐漸增加。尤 其含高M(jìn)g的合金，此現(xiàn)象更明顯。自然時(shí)效通常以前3h的影響最大。
[0013] 人工時(shí)效 人工時(shí)效處理與Si粒子的形狀與組織無關(guān)，人工時(shí)效的目的是促使飽和固溶體中 的溶質(zhì)析出。Al-Si-Mg合金最初的析出相是針狀再成長為棒狀的B-Mg2Si。時(shí)效處理的 溫度及時(shí)間是影響析出性能的兩個(gè)主要因素。其抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度隨時(shí)效溫度的增加而 提高，但伸長率卻會(huì)隨時(shí)效溫度的增加而降低。有關(guān)研究表明，鋁合金時(shí)效除了析出過 渡相Η〃和B〃外，還有過剩的Si質(zhì)點(diǎn)析出，而隨著時(shí)間的延長，Si質(zhì)點(diǎn)的長大很快， 加速了鋁合金的過時(shí)效。多級(jí)人工時(shí)效使A356. 2鋁合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、硬度有不 同程度的提高，伸長率則明顯下降，180度x6h時(shí)效可得到最佳強(qiáng)度，140度x4h時(shí) 效可得到最佳的伸長率。實(shí)際選擇的時(shí)效溫度為（138)度。
[0014] 為研究T4熱處理工藝對(duì)低壓鑄造A356. 2鋁合金輪轂力學(xué)性能的影響，以及 成品力學(xué)性能的情況，選取一款美國通用產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，該產(chǎn)品力學(xué)性能要求外輪緣屈 服強(qiáng)度彡130MPa、外輪緣抗拉強(qiáng)度彡210MPa、外輪緣伸長率彡7%。分別經(jīng)T6( 538度 X5h固溶+145度X3h時(shí)效）熱處理、T4( 538度X5h固溶+ 24h自然時(shí)效）熱 處理、T4( 538度X5h固溶+ 48h自然時(shí)效）熱處理。并從輪輻、輪緣及輪心部位取樣 進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。隨后對(duì)輪轂進(jìn)行噴涂，噴涂烘烤工藝為：底粉烘烤160度X45min、 色漆烘烤140度X45min、亮粉180度X60min，并從輪輻、輪緣及輪心部位取樣進(jìn)行力 學(xué)性能測(cè)試。最后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
[0015] ( 1)A356.2鋁合金輪轂經(jīng)T4(自然時(shí)效48h)熱處理后與T6熱處理后相 比，屈服強(qiáng)度降低了 20%-30%、抗拉強(qiáng)度降低了 5%- 10%、硬度降低了 10%-20%，伸長率提 高了 70%-100%。24h自然時(shí)效和48h自然時(shí)效相比，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度差異并不明 顯，但24h自然時(shí)效比48h自然時(shí)效硬度高、伸長率低。
[0016] ( 2)就美國通用某款產(chǎn)品而言，A356. 2鋁合金輪轂經(jīng)T4熱處理并經(jīng)過24h 自然時(shí)效后再加噴涂更能滿足指定的力學(xué)性能要求，但對(duì)自然時(shí)效時(shí)間須嚴(yán)格控制，否 則會(huì)導(dǎo)致在產(chǎn)品機(jī)械加工過程中由于硬度低，發(fā)生粘刀或表面發(fā)白的現(xiàn)象。
[0017] ( 3)A356. 2鋁合金輪轂在經(jīng)過噴涂烘烤后，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和硬度明顯提 高，伸長率則明顯降低。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種A356. 2鋁合金輪轂的熱處理工藝，其特征在于：選取一款美國通用產(chǎn)品進(jìn)行試 驗(yàn)，該產(chǎn)品力學(xué)性能要求外輪緣屈服強(qiáng)度> 130MPa、外輪緣抗拉強(qiáng)度> 210MPa、外輪緣 伸長率彡7%，分別經(jīng)T6: 538度X5h固溶+145度X3h時(shí)效熱處理、T4:538度X5 h固溶+ 24h自然時(shí)效熱處理或T4 :538度X5h固溶+ 48h自然時(shí)效熱處理，隨后對(duì) 輪轂進(jìn)行噴涂，噴涂烘烤工藝為：底粉烘烤160度X45min、色漆烘烤140度X45min、 亮粉 180 度X60min。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種A356. 2鋁合金輪轂的熱處理工藝，其特征在于：最佳熱 處理工藝T6:538度X5h固溶+145度X3h時(shí)效熱處理。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種A356.2鋁合金輪轂的熱處理工藝，其特征在于：選取一款美國通用產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn),該產(chǎn)品力學(xué)性能要求外輪緣屈服強(qiáng)度≥130MPa、外輪緣抗拉強(qiáng)度≥210MPa、外輪緣伸長率≥7%，分別經(jīng)T6：538度x5h固溶+145度x3h時(shí)效熱處理、T4:538度x5h固溶+24h自然時(shí)效熱處理或T4：538度x5h固溶+48h自然時(shí)效熱處理，隨后對(duì)輪轂進(jìn)行噴涂,噴涂烘烤工藝為:底粉烘烤160度x45min、色漆烘烤140度x45min、亮粉180度x60min。
【IPC分類】C22F1/04
【公開號(hào)】CN105463348
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410519570
【發(fā)明人】黃曉藝
【申請(qǐng)人】黃曉藝
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2014年9月30日