鋁鑄件的熱處理工藝改進

　鋁鑄件的熱處理是指按某一熱處理規(guī)范，控制加熱溫度、保溫時間和冷卻速度，改變合金的組織，其主要目的是：提高力學(xué)性能，增強耐腐蝕性能，改善加工性能，獲得尺寸的穩(wěn)定性。鋁鑄件的熱處理工藝可以分為如下四類：退火處理將鋁合金鑄件加熱到較高的溫度，一般約為300℃左右，保溫一定的時間后，隨爐冷卻到室溫的工藝稱為退火。在退火過程中固溶體發(fā)生分解，第二相質(zhì)點發(fā)生聚集，可以消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定鑄件尺寸，減少變形，增大鑄件的塑性。
固溶處理把鑄件加熱到盡可能高的溫度，接近于共晶體的熔點，在該溫度下保持足夠長的時間，并隨后快速冷卻，使強化組元最大限度的溶解，這種高溫狀態(tài)被固定保存到室溫，該過程稱為固溶處理。固溶處理可以提高鑄件的強度和塑性，改善合金的耐腐蝕性能。固溶處理的效果主要取決于下列三個因素：
（1）固溶處理溫度。溫度越高，強化元素溶解速度越快，強化效果越好。一般加熱溫度的上限低于合金開始過燒溫度，而加熱溫度的下限應(yīng)使強化組元盡可能多地溶入固溶體中。為了獲得最好的固溶強化效果，而又不便合金過燒，有時采用分級加熱的辦法，即在低熔點共晶溫度下保溫，使組元擴散溶解后，低熔點共晶不存在，再升到更高的溫度進行保溫和淬火。
（2）保溫時間。保溫時間是由強化元素的溶解速度來決定的，這取決于合金的種類、成分、組織、鑄造方法和鑄件的形狀及壁厚。鑄造鋁合金的保溫時間比變形鋁合金要長得多，通常由試驗確定，一般的砂型鑄件比同類型的金屬型鑄件要延長20%-25%。
為了保證鋁鑄件在淬火后，同時具有高的力學(xué)性能和低的內(nèi)應(yīng)力，有時采用等溫淬火，即把經(jīng)固溶處理的鑄件淬入200-250℃的熱介質(zhì)中保溫一定時間，把固溶處理和時效處理結(jié)合起來。
時效處理將固溶處理后的鑄件加熱到某一溫度，保溫一定時間后出爐，在空氣中緩慢冷卻到室溫的工藝稱為時效。如果時效強化是在室溫下進行的稱為自然時效，如果時效強化是在高于室溫并保溫一段時間后進行稱為人工時效。時效處理進行著過飽和固溶體分解的自發(fā)過程，從而使合金基體的點陣恢復(fù)到比較穩(wěn)定的狀態(tài)。
時效溫度和時間的選擇取決于對合金性能的要求、合金的特性、固溶體的過飽和程度以及鑄造方法等。人工時效可分為三類：不完全人工時效，完全人工時效和過時效。不完全人工時效是采用比較低的時效溫度或較短的保溫時間，獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即獲得比較高的強度，良好的塑性和韌性，但耐腐蝕性能可能比較低。完全人工時效是采用較高的時效溫度和較長的保溫時間，獲得最大的硬度和最高的抗拉強度，但伸長率較低。為了得到穩(wěn)定的組織和幾何尺寸，時效應(yīng)該在更高的溫度下進行。過時效根據(jù)使用要求通常也分為穩(wěn)定化處理和軟化處理。
時效處理時，合金元素沉淀的過程大多需要經(jīng)過以下四個階段：
（1）形成G-PⅠ區(qū)。固溶體點陣內(nèi)原子重新組合，出現(xiàn)溶質(zhì)原子的富集區(qū)，伴隨著點陣畸變程度增大，提高合金的力學(xué)性能，降低合金的導(dǎo)電性。
（3）形成亞穩(wěn)相。亞穩(wěn)相也稱過渡相，該相與基體呈共格聯(lián)系，大量的G-PⅡ區(qū)和少量的亞穩(wěn)相相結(jié)合，使合金得到最高的強度。
冷熱循環(huán)處理
鋁合金在低溫下沒有脆性斷裂的傾向，隨著溫度的降低，力學(xué)性能有某些變化，強度有所提高，但塑性卻降低得很少，所以有時為了減小或消除鑄件內(nèi)應(yīng)力，可將鑄造或淬火后的鑄件，冷卻到-50℃、-70℃或更低的溫度，保持2-3h，隨后在空氣或熱水中加熱到室溫，或者是接著進行人工時效，這種工藝稱冷處理。
經(jīng)冷熱循環(huán)處理的鑄件，由于多次加熱和冷卻引起固溶體點陣收縮和膨脹，使各相的晶格發(fā)生了少許位移，使第二相質(zhì)點處于更加穩(wěn)定的狀態(tài)，從而提高鑄件尺寸的穩(wěn)定性，適于精密零件的制造。

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