鋁合金輪轂熱處理

鋁合金輪轂熱處理鋁合金輪轂熱處理過(guò)程及重要性熱處理就是以一定的加熱速度，升到某一溫度下保溫一定時(shí)間并以一定的速度冷卻，得到某種合金組織和性能要求的一種加工方法。其主要目的是：提高力學(xué)性能，增強(qiáng)耐腐性能，改善加工性能，獲得尺寸的穩(wěn)定性。鑄造鋁合金輪轂選用的材料是A356鋁合金（美國(guó)牌號(hào)），對(duì)應(yīng)的國(guó)內(nèi)合金牌號(hào)為ZL101，屬鋁-硅系鑄造合金，通常采用T6熱處理工藝，含義如下表：表1

熱處理狀態(tài)代號(hào)、名稱及特點(diǎn)代號(hào)熱處理狀態(tài)名稱目的T1人工時(shí)效提高硬度，改善加工性能，提高合金的強(qiáng)度。T2退火消除內(nèi)應(yīng)力，消除機(jī)加工引起的加工硬化，提高尺寸穩(wěn)定性及增加合金的塑性。T4固溶處理提高強(qiáng)度和硬度，獲得最高的塑性及良好的抗蝕性能。T5固溶處理+不完全人工時(shí)效用以獲得足夠高的強(qiáng)度，并保持有高的塑性，但抗蝕性下降。T6固溶處理+完全人工時(shí)效用以獲得最高的強(qiáng)度，但塑性及抗蝕性降低。T7固溶處理+穩(wěn)定化回火提高尺寸穩(wěn)定性和抗蝕性，保持較高的力學(xué)性能。T8固溶處理和軟化回火獲得尺寸的穩(wěn)定性，提高塑性，但強(qiáng)度降低。鋁合金輪轂的熱處理強(qiáng)化的主要方法是固溶淬火加人工時(shí)效。在Al-Si-Mg合金中，固溶處理的實(shí)質(zhì)在于：將合金加熱到盡可能高的溫度，并在該溫度下保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使強(qiáng)化相Mg2Si充分溶入α-Al固溶體，隨后快速冷卻，使高溫時(shí)的固溶體呈過(guò)飽和狀態(tài)保留到室溫。溫度愈高，愈接近固相線溫度，則固溶處理的效果愈好。固溶處理也會(huì)改變共晶Si的形態(tài)，隨著固溶保持時(shí)間的延長(zhǎng)，Si相有一個(gè)緩慢球化和不斷粗化的過(guò)程，這種過(guò)程隨固溶溫度的提高而增強(qiáng)。一般鋁合金輪轂的固溶溫度選擇在535--545℃之間，時(shí)間為6小時(shí)。固溶溫度對(duì)Si相形態(tài)的影響要比保溫時(shí)間的影響大得多，通過(guò)參照相關(guān)理論和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，550℃保溫100分鐘后的Si相形態(tài)等同于540℃保溫300分鐘后的形態(tài)，目前中信戴卡公司熱處理工序步進(jìn)式連續(xù)爐，除特殊產(chǎn)品有明確要求外，均采用固溶550℃保溫140分鐘左右的熱處理工藝。當(dāng)然，選擇的是較鋁合金輪轂淬火時(shí)的水溫一般選擇在60--80℃之間，而且水的狀態(tài)對(duì)機(jī)械性能也有一定影響，這是因?yàn)檩嗇灤慊饡r(shí)水溫升高，工件表面局部水氣化的可能性增大，一旦氣囊形成，冷速就明顯降低，這會(huì)使機(jī)械性能降低，因而在工件淬火的情況下，必須要開(kāi)啟水循環(huán)裝置（攪拌器、循環(huán)泵等），使水箱內(nèi)的水處于流動(dòng)狀態(tài)，水溫均勻，工件表面沒(méi)有形成氣囊的機(jī)會(huì)，保持一定的冷卻速度，確保淬火效果控制淬火的轉(zhuǎn)移時(shí)間對(duì)Mg2Si強(qiáng)化相的分布很重要，轉(zhuǎn)移時(shí)間長(zhǎng)會(huì)使強(qiáng)化元素?cái)U(kuò)散析出而降低合金的力學(xué)性能，所以轉(zhuǎn)移時(shí)間越短越好，這也是生產(chǎn)實(shí)際中為什么要求轉(zhuǎn)移時(shí)間控制在20s之內(nèi)的原因。淬火后人工時(shí)效溫度的選擇，對(duì)輪轂機(jī)械性能的影響非常明顯，較高的時(shí)效溫度下，屈服強(qiáng)度σ0.2隨時(shí)效時(shí)間的增加而提高，延伸率δ則會(huì)降低，硬度升高。相反較低的時(shí)效溫度和較短時(shí)效的時(shí)間，屈服強(qiáng)度σ0.2會(huì)偏低，而延伸率δ升高，硬度降低。目前時(shí)效溫度通常選擇130--160℃根據(jù)熱處理工序特點(diǎn)及質(zhì)量特性，熱處理工序被定為T特性工序。鋁合金輪轂熱處理的重要性在于，產(chǎn)品能否滿足安全使用要求。其質(zhì)量特性不能用肉眼直觀的進(jìn)行判別，各項(xiàng)性能指標(biāo)需要借助專門的檢驗(yàn)儀器和設(shè)備，對(duì)輪轂進(jìn)行各類檢測(cè)而獲得，由于受到檢測(cè)頻率和檢測(cè)部位的限制，對(duì)于每一爐產(chǎn)品，甚至對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品，檢測(cè)都只是個(gè)別的、局部的，無(wú)論如何都不能達(dá)到對(duì)熱處理質(zhì)量100%的檢測(cè)，檢驗(yàn)也不能完全反映整批產(chǎn)品或整個(gè)產(chǎn)品的熱處理質(zhì)量；而且由于熱處理過(guò)程特點(diǎn)是連續(xù)生產(chǎn)，批量投入，一旦出現(xiàn)熱處理質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)整個(gè)工序的影響面很大；另外熱處理的產(chǎn)品是經(jīng)過(guò)了熔煉、鑄造、X光等工序的輪轂半成品，如果出現(xiàn)熱處理質(zhì)量問(wèn)題，其損失也是不言而喻的；更主要的是輪轂熱處理缺陷的漏檢，很容易引發(fā)嚴(yán)重的質(zhì)量事故，給企業(yè)帶來(lái)無(wú)法估量的損失。2、影響鋁合金輪轂熱處理性能的因素首先是熱處理工序?qū)π阅艿挠绊懀üに噮?shù)是前提，工藝執(zhí)行是過(guò)程）；其次是化學(xué)成分的影響（合金元素的含量控制，尤其是有害元素Fe的控制）；第三是熔煉過(guò)程中鋁液的凈化（除渣、除氣）、晶粒細(xì)化（常用細(xì)化劑AL-TI-B）、變質(zhì)效果（常用變質(zhì)劑Sr）；第四是鑄造過(guò)程中的產(chǎn)生的疏松、夾雜、氣孔、偏析等缺陷，都會(huì)造成熱處理機(jī)械性能不合格。3、操作人員對(duì)熱處理質(zhì)量的影響整個(gè)熱處理過(guò)程實(shí)際上就是貫徹?zé)崽幚砉に嚰夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程。由于熱處理生產(chǎn)過(guò)程的每一步驟都需要操作者操作完成，讓每一個(gè)操作者掌握和了解各步驟的操作及工作原理，對(duì)穩(wěn)定熱處理產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要，所以現(xiàn)場(chǎng)操作人員必須要經(jīng)過(guò)各方面的培訓(xùn)，在達(dá)到一定素質(zhì)和具備了相應(yīng)的熱處理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)后，才可安排在熱處理生產(chǎn)線上從事相關(guān)工作。一個(gè)合格熱處理操作者除了要熟知鋁合金輪轂熱處理工序質(zhì)量控制要點(diǎn)，還要知曉影響控制要點(diǎn)的各類因素；不但能夠熟練的操作和維護(hù)設(shè)備，而且還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的一些異常；不僅要掌握質(zhì)量管理基本知識(shí)，也要明了產(chǎn)品工藝標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)指令。一個(gè)優(yōu)秀的操作者應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)知識(shí)、汲取工作失誤的教訓(xùn)，并學(xué)會(huì)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在自身素質(zhì)不斷提高的同時(shí)，還能夠做好新員工的培訓(xùn)，起到傳、幫、帶的作用。人員穩(wěn)定是工序質(zhì)量穩(wěn)定的前提。缺陷類型形成原因消除方法力學(xué)性能不合格：表現(xiàn)為δ5偏低；固溶處理狀態(tài)бb和δ5不合格；時(shí)效后的бb和δ5不合格。1.固溶處理時(shí)，溫度過(guò)低或保溫時(shí)間不夠或淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或淬火水溫過(guò)高；2.時(shí)效溫度偏高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成бb高而δ5不合格，溫度低而時(shí)間短使бb低而δ5偏高；3.合金化學(xué)成分的偏差，如主要成分偏上限。1.將固溶溫度提高到上限范圍，或延長(zhǎng)保溫時(shí)間，盡量縮短淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間，或在保證淬火不變形不開(kāi)裂的情況下降低淬火水溫；2.再次固溶處理后調(diào)整時(shí)效的溫度和時(shí)間；淬火不均勻：表現(xiàn)在鑄件厚大部位拉伸性能低，硬度低；鑄件局部加熱和冷卻不均，如厚大部位和薄小的部位加熱和冷卻不一，厚、大部位熱透慢，冷卻慢。1.重新進(jìn)行熱處理，變形：表現(xiàn)在熱處理及隨后的機(jī)械加工中鑄件出現(xiàn)的形狀和尺寸變化。1.加熱速度過(guò)快；2.冷卻太激烈；3.裝料方法不當(dāng)，下水方式不對(duì)。1.降低升溫速度；2.提高淬火介質(zhì)溫度；3.選擇合適的料架和正確的下水方向裂紋：表現(xiàn)在經(jīng)熱處理后的鑄件上出現(xiàn)裂紋1.加熱速度過(guò)快；2.淬火冷卻太激烈；3.壁厚差大； 1.降低升溫速度；2.提高淬火水溫溫度4.選擇合適的料架和正確的下水方向過(guò)燒：表現(xiàn)為鑄件局部熔化產(chǎn)生表面結(jié)瘤；力學(xué)性能δ5下降；金相組織中出現(xiàn)復(fù)熔物等。1.低熔點(diǎn)雜質(zhì)元素含量偏高，如合金中的Si和Mg偏高；2.不均勻地加熱和加熱過(guò)快，使工件局部加熱溫度超過(guò)過(guò)燒溫度；3.工件區(qū)的溫度局部超過(guò)過(guò)燒溫度；4.測(cè)量和控溫儀表失