本發(fā)明屬于特種鑄造技術(shù)，具體涉及一種鋁硅鎂合金壓鑄件節(jié)能高效熱處理方法。

技術(shù)背景

壓力鑄造是一種是將液態(tài)熔融金屬或半液態(tài)半固態(tài)金屬在較高的壓力下，以高速度填充入模具型腔內(nèi)，并使金屬或合金在壓力下凝固而形成鑄件的方法。為了獲得高強度、高韌性鑄件，往往需要結(jié)合熱處理。而現(xiàn)在的鋁合金熱處理工藝包括高溫固溶處理、淬火和時效處理(自然時效、人工時效)，其中固溶溫度控制在530-550℃，固溶時間至少6個小時，人工時效溫度控制在160-180℃，時效時間至少3個小時，熱處理時間至少需要9個小時，是壓鑄鋁合金制造中耗時較長的工藝。由于耗時長，不僅降低生產(chǎn)效率，還會造成巨大的加熱能耗。此外，由于壓鑄工藝本身的高速射流特點，容易造成熔體卷氣，在壓鑄件內(nèi)部含氣量較高，當進行熱處理時在壓鑄件表面發(fā)生“起泡”缺陷，顯著降低壓鑄件力學(xué)性能甚至導(dǎo)致鑄件報廢，因而有必要開發(fā)出一種可有效控制鋁合金壓鑄件“起泡”缺陷的熱處理工藝，并確保其優(yōu)異的力學(xué)性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于提供一種鋁硅鎂合金壓鑄件節(jié)能高效熱處理方法，所制得的鑄件力學(xué)性能與現(xiàn)有技術(shù)的高溫固溶加人工時效熱處理工藝相比，同樣能獲得較高的性能，而且可顯著降低鑄件因“起泡”缺陷造成的產(chǎn)品報廢率，此外，本方法低能耗，高工效。

技術(shù)方案：本發(fā)明的鋁硅鎂合金壓鑄件節(jié)能高效熱處理方法，包括如下步驟：

(1)合金熔煉：根據(jù)坩堝熔煉和爐料重量，以回爐料、純度為99.9％的純鋁、硅含量為20％的鋁硅合金、工業(yè)純鎂為原料分別升溫熔化，待爐料全部熔化后，將合金液溫度控制在720-740℃再按照如下方式進行精煉：先用惰性氣體氮氣進行除氣3-5分鐘，再加入占合金熔體質(zhì)量0.2-0.5％的精煉劑進行精煉處理，靜置10-30分鐘后得到熔煉鋁液，所述為包括鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽的混合物；

(2)壓鑄：將所述步驟(1)得到的熔煉鋁液在壓鑄機上以0.08-0.18m/s的超低速壓射速度成形為壓鑄件；

(3)低溫短時固溶處理：將所述步驟(2)得到的壓鑄件放進熱處理爐進行固溶處理，在500-520℃的固溶處理溫度下處理鑄件保持1.5至2.5個小時；

(4)鑄件淬火：將所述步驟(3)處理后的壓鑄件在15秒鐘內(nèi)置于冷水中冷卻，水溫控制在20-50℃之間；

(5)人工時效處理：將所述步驟(4)得到的壓鑄件放進熱處理爐中加熱到160-180℃的時效溫度，時效保溫時間2.5-3.5個小時后，從爐中取出冷卻，得到最終產(chǎn)品。

進一步的，本發(fā)明方法中，所述步驟(1)中惰性氣體除氣采用旋轉(zhuǎn)噴吹除氣法，氮氣壓力不小于0.5MPa，氣體流量為0.25-0.5L/min，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為100-300r/min。

進一步的，本發(fā)明方法中，所述步驟(1)中處理得到的熔煉鋁液含氫量≤0.20cm³/100g。

進一步的，本發(fā)明方法中，所述步驟(3)的固溶處理中，將壓鑄件加熱至處理溫度的時間為50-60分鐘。

進一步的，本發(fā)明方法中，所述步驟(5)中壓鑄件加熱至?xí)r效溫度的時間為15-25分鐘。

進一步的，本發(fā)明方法中，所述步驟(1)中原料的成分質(zhì)量配比為：Si：6.5-7.5％，Mg：0.2-0.4％，余量為鋁和不可避免的微量雜質(zhì)元素。

(1)合金熔煉：按照合金的成分配比為(wt.％)：Si：6.5-7.5％，Mg：0.2-0.4％，余量為鋁和不可避免的微量雜質(zhì)元素。根據(jù)坩堝熔煉和爐料重量，以回爐料、純度為99.9％的純鋁、硅含量為20％的鋁硅合金、工業(yè)純鎂為原料分別升溫熔化，待爐料全部熔化后，將合金液溫度控制在720-740℃再按照如下方式進行精煉：先用惰性氣體氮氣進行除氣，除氣精煉時間為3-5分鐘，再加入主要含鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽等多種化合物的精煉劑進行精煉處理，所述的精煉劑加入量為鋁合金熔體質(zhì)量的0.2-0.5％，靜置10-30分鐘后檢驗熔體成分合格后完成熔煉；

(2)壓鑄：將所述步驟(1)得到的熔煉鋁液在壓鑄機上以0.08-0.18m/s的超低速壓射速度成形為壓鑄件；

(3)低溫短時固溶處理：將所述步驟(2)得到的壓鑄件放進熱處理爐進行固溶處理，在500-520℃的固溶處理溫度下處理鑄件保持1.5至2.5個小時；

(4)鑄件淬火：將所述步驟(3)處理后的壓鑄件在15秒鐘內(nèi)置于冷水中冷卻，水溫控制在20-50℃之間；

(5)人工時效處理：將所述步驟(4)得到的壓鑄件放進熱處理爐中加熱到160-180℃的時效溫度，時效保溫時間2.5-3.5個小時后，從爐中取出試樣，在大氣環(huán)境中自然冷卻。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

現(xiàn)在的鋁合金壓鑄件熱處理技術(shù)包括的高溫固溶、淬火和時效處理，不僅耗時長，而且容易在壓鑄件表面發(fā)生“起泡”缺陷，顯著降低其力學(xué)性能甚至導(dǎo)致報廢。對于鋁硅鎂合金的固溶處理溫度，一般選擇共晶點溫度以下5-10℃為最佳，溫度太高易燒損合金中低熔點共晶相，而且易使鑄件發(fā)生變形，形成表面缺陷如“起泡”，增加了生產(chǎn)成本，溫度較低達不到固溶強化效果；固溶熱處理時間越長固溶強化效果越好，但長時間的熱處理增加了生產(chǎn)成本并且使晶粒長大，從而降低鑄件的物理性能。此外，較高溫度或較長時間的熱處理工藝可導(dǎo)致鑄件表面出現(xiàn)顯著的“起泡”，這是由于鑄件內(nèi)部氣孔膨脹引起的，在此情況下固溶處理溫度下可能接近其最大體積膨脹。而本發(fā)明提供的一種鋁硅鎂合金壓鑄件節(jié)能高效熱處理方法，在510℃下固溶處理僅2h(不包括加熱到該溫度時間)和170℃下時效處理3h后得到的鋁合金壓鑄件中，就可以得到尺寸細小、球狀的共晶Si相，同時均勻析出Mg2Si強化相，確保了經(jīng)固溶及時效處理后獲得的合金微觀組織，達到或接近常規(guī)T6處理的狀態(tài)，獲得較好的力學(xué)性能，并且進行鑄件微觀結(jié)構(gòu)檢查時發(fā)現(xiàn)孔洞類缺陷明顯減少，表明了本發(fā)明的熱處理方法可降低氣體的膨脹，從而有效地控制鑄件的“起泡”缺陷。此外，與常規(guī)T6處理的工效(固溶處理：530℃×6h；人工時效：170℃×3h)相比，本方法低能耗，高工效。

附圖說明

圖1實施例熱處理方法的AC4CH鋁合金金相微觀組織照片，放大100倍。

圖2實施例熱處理方法的AC4CH鋁合金金相微觀組織照片，放大500倍。

圖3實施例熱處理方法的AC4CH鋁合金金的掃描電子顯微鏡照片。

具體實施方式

本發(fā)明提供的鋁硅鎂合金壓鑄件節(jié)能高效熱處理方法，其中鋁硅鎂合金是一個系列，本發(fā)明的具體實施方式中以AC4CH鋁合金作為實施例，但本發(fā)明所述方法并不僅限于這種鋁硅鎂合金。

具體實施例：本實施以AC4CH鋁合金為例，壓鑄件的節(jié)能高效熱處理方法如下：

步驟1：根據(jù)坩堝熔煉和爐料重量，按回爐料、鋁合金錠、中間合金、純金屬的次序陸續(xù)或同時熔煉并升溫熔化，待爐料全部熔化后，將合金液溫度控制在730℃再進行精煉，精煉時，先使用惰性氣體氮氣進行除氣，除氣時間200s，然后再加入主要含鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽等多種化合物的精煉劑進行精煉處理，所述的精煉劑加入量為鋁合金熔體質(zhì)量的0.2％，靜置10-30分鐘后檢驗熔體成分合格后完成熔煉，其中要求熔煉鋁液含氫量≤0.20cm³/100g；

步驟2：將步驟(1)得到的鋁液在壓鑄機上超低速慢壓射成形為特定規(guī)格的鑄件，所述的壓鑄機為一般壓鑄機，壓鑄充型過程中壓射速度在0.08-0.18m/s，保壓留模時間為7-10秒；

步驟3：待步驟(2)結(jié)束后置于大氣環(huán)境中自然冷卻，得到鑄態(tài)毛坯件并將其放進熱處理爐隨爐加熱進行固溶處理，設(shè)定升溫至510℃，并在該溫度下保持2小時；

步驟4：步驟(3)結(jié)束后，在15秒鐘內(nèi)將所述鑄件置于冷水中冷卻，水溫控制在20-50℃之間；

步驟5：將步驟(4)得到的鑄件放進熱處理爐隨爐加熱到時效溫度，設(shè)定溫度170℃，并在該溫度下保持3個小時；

步驟6：時效處理結(jié)束后，從爐中取出試樣，在大氣環(huán)境中自然冷卻。

在本具體實施例中使用10個鑄件進行本發(fā)明的熱處理方法，對鑄件表面進行統(tǒng)計檢查時沒有發(fā)現(xiàn)鑄件表面缺陷，而使用10個采用上述壓鑄工藝的鑄件進行常規(guī)T6熱處理(固溶處理：530℃×6h；人工時效：170℃×3h)，對鑄件表面進行檢查時發(fā)現(xiàn)4件有“起泡”缺陷，說明本發(fā)明的熱處理方法比常規(guī)T6熱處理方法降低了鑄件表面缺陷。同時對使用本發(fā)明熱處理的鑄件進行微觀結(jié)構(gòu)進行觀察，如圖1所示為實施例熱處理方法的AC4CH鋁合金放大100倍的金相微觀組織照片，照片中較亮部分為初生鋁，較暗部分為共晶硅，內(nèi)部缺陷較少；圖2所示為實施例熱處理方法的AC4CH鋁合金放大500倍的金相微觀組織照片，大部分的共晶硅的形態(tài)已接近球形，且分布較為均勻；圖3所示為實施例熱處理方法的AC4CH鋁合金經(jīng)0.5wt％HF酸腐蝕后在XL30掃描電子顯微鏡下放大3000倍照片，照片中細小均勻分布、形態(tài)接近球形或橢球形的顆粒為共晶硅，基體為初生鋁，說明了經(jīng)本發(fā)明的熱處理方法可獲得合金微觀組織達到標準T6處理的理想狀態(tài)。

同時，本發(fā)明可獲得較好的綜合力學(xué)性能，下表1示出了從使用上述固溶時效處理生成的鑄件選出4個作為測試材料，對測試樣品進行拉伸試驗，在未進行熱處理的樣品和進行過熱處理的鑄件之間的對比結(jié)果。

表1未熱處理的鑄件和經(jīng)過固溶時效熱處理鑄件的拉伸性能結(jié)果

如表1的拉伸性能試驗結(jié)果所示，當使用上述熱處理產(chǎn)生的測試材料的拉伸性能和未進行熱處理的測試材料比較時，最大抗拉強度提高了約65.7％，斷后延伸率提高了約113.3％。

上述實施方式僅是本發(fā)明的實施例，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和等同替換，這些對本發(fā)明權(quán)利要求進行改進和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護范圍。