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鋁合金鑄件熱處理操作規(guī)程

更新時間:2010-01-06點擊次數(shù):8583

鋁合金鑄件熱處理操作規(guī)程

1  定義及其目的


熱處理就是選用某一熱處理規(guī)范,控制加熱速度,升到某一相應溫度下保溫一定時間以一定的速度冷卻,改變其合金組織。其主要目的是:提高力學性能,增強耐腐性能,改善加工性能,獲得尺寸的穩(wěn)定性。


2  熱處理工藝分類


2.1 退火:


2.1.1 定義:退火就是將鋁合金鑄件加熱到較高溫度(一般300℃左右),保溫一定時間,隨爐冷卻到室溫的工藝。


2.1.2 目的:消除內(nèi)應力,穩(wěn)定尺寸,減少變形,增大塑性。


2.2 固溶處理:


2.2.1 定義:固溶處理就是把鑄件加熱到盡可能高的溫度(接近于共晶的熔點),在該溫度下保持足夠長的時間,并隨后快速冷卻。


2.2.2 目的:提高鑄件的強度和塑性,改善合金的耐腐蝕性能。


2.3 時效處理:


2.3.1 定義:時效處理就是將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。


2.3.2 分類:


2.3.2.1 不*人工時效:它是采用比較低的時效溫度或較短的保溫時間,目的是為了獲得優(yōu)良的綜合力學性能,即比較高的強度,良好的塑性和韌性。


2.3.2.2 *人工時效 :它是采用較高的時效溫度和較長的保溫時間。目的:獲得zui大的硬度,即得到zui高的抗拉強度。


2.3.2.3 過時效:它是加熱到更高溫度下進行。目的:得到好的抗應力腐蝕性能或比較穩(wěn)定的組織和幾何尺寸。


3  熱處理狀態(tài)代號及意義參見下表:

 

表1  熱處理狀態(tài)代號、名稱及特點
代號
熱處理狀態(tài)名稱
目的
T1
人工時效
提高硬度,改善加工性能,
提高ZL104、ZL105等合金的強度。
T2
退火
消除內(nèi)應力,消除機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
提高強度和硬度,獲得zui高的塑性及良好的抗蝕性能。
T5
固溶處理+
不*人工時效
用以獲得足夠高的強度,并保持有高的塑性,但抗蝕性下降。
T6
固溶處理+*人工時效
用以獲得zui高的強度,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,但強度降低。
 
4  熱處理工藝參數(shù)參見表2:

表2  常用鋁合金(鋁硅系)熱處理規(guī)范
合金代號
狀態(tài)
鑄件壁厚mm
固溶處理
人工時效
使用設(shè)備
保溫溫度
(℃)
保溫時間
(t)
冷卻介質(zhì)及
溫度(℃)
使用設(shè)備
保溫溫度
(℃)
保溫時間
(t)
冷卻介質(zhì)
ZL101
T2
 
/
/
/
/
75型井式爐
300±10
2~4
空冷
T5
 
1#75型井式爐
503±10
2~6
水20~100
75型井式爐
150±10
2~4
空冷
2#75型井式爐
510±10
箱式回火爐
T6
 
1#75型井式爐
503±10
2~6
水20~100
75型井式爐
163±10
3~5
空冷
2#75型井式爐
510±10
箱式回火爐
175±10
3~5
空冷
ZL102
T2
 
/
/
/
/
 
300±10
2~4
空冷
ZL104
T1
 
/
/
/
/
75型井式爐
163±10
5~10
空冷
箱式回火爐
175±10
5~10
空冷
T6
 
1#75型井式爐
478±10
2~6
水20~100
75型井式爐
163±10
5~10
空冷
2#75型井式爐
473±10
箱式回火爐
175±10
5~10
空冷
ZL107
T5
≤10
1#75型井式爐
458±10
6~8
水20~100
75型井式爐
160±10
6~8
空冷
2#75型井式爐
465±10
箱式回火爐
175±10
6~8
空冷
T5
>10
1#75型井式爐
465±10
6~8
水20~100
75型井式爐
160±10
6~8
空冷
2#75型井式爐
472±10
箱式回火爐
175±10
6~8
空冷
T6
≤10
1#75型井式爐
458±10
6~10
水20~100
75型井式爐
160±10
6~8
空冷
2#75型井式爐
450±10
箱式回火爐
175±10
6~10
空冷
T6
>10
1#75型井式爐
465±10
6~10
水20~100
75型井式爐
160±10
6~10
空冷
2#75型井式爐
460±10
箱式回火爐
175±10
6~10
空冷
ZL111
T1
 
/
/
/
/
 
175±10
5~10
空冷
T6
 
1#75型井式爐
490±10
500±10
2~4
2~4
/
水60~100
 
/
175±10
/
3~5
/
空冷
2#75型井式爐
490±10
500±10
2~4
2~4
/
水60~100
/
175±10
/
3~5
/
空冷
CF105002
T1
 
/
/
/
/
 
175±

5  熱處理操作要點:
5.1 熱處理用爐的準備:
5.1.1 檢查熱處理用爐及輔助設(shè)備。如供電系統(tǒng)、空氣循環(huán)用風扇,自控儀表及熱電偶插放位置是否正常、合格。
5.1.2 檢查在正常工作條件下,爐膛各處溫差是否在規(guī)定范圍(±5℃)內(nèi)。
5.1.3 起重設(shè)備是否正常、可靠。
5.2 裝爐:
5.2.1 待處理的鑄件應按合號、外廓尺寸、鑄件壁厚及熱處理規(guī)范進行分類。
5.2.2 檢查鑄件質(zhì)量的單鑄試棒,應與同爐澆注的鑄件同爐熱處理。
5.2.3 中小型鑄件用專門的框架組成一批,一起裝爐。大型鑄件應單個放在架上裝爐。
5.3 加熱及保溫:
5.3.1 送電加熱時,應同時開動風扇和控溫儀表。
5.3.2 加熱應當緩慢(一般為100℃/h)。對復雜鑄件,應在較低溫度下裝爐(300℃以下),并使加熱至淬火溫度的時間為2小時左右。
5.3.3 在保溫期間,應定時校正爐膛工作區(qū)域溫度。
5.3.4 由于某種原因造成中斷保溫,在短期不能恢復工作時,應將鑄件出爐淬火。在排除故障后,再次裝爐繼續(xù)升溫進行熱處理,其總的保溫時間應稍許延長。
5.4 出爐冷卻:
5.4.1 保溫結(jié)束后,用吊車或其它裝置將鑄件迅速出爐,淬入規(guī)定冷卻介質(zhì)中冷卻。
5.4.2 淬火轉(zhuǎn)移時間是指從鑄件吊起到鑄件全部淬入介質(zhì)中,總的時間不超過15S。
5.5 鑄件變形的校正:
5.5.1 鑄件變形應在淬火后立即校正,矯正模具和工具應在淬火前事先準備。
5.5.2 根據(jù)鑄件特點和變形情況選擇相應的矯正方法,矯正時用力不宜過猛,要緩慢均勻。
5.6 時效操作:
5.6.1 需進行人工時效的鑄件,應在淬火后盡快進行。
5.6.2 裝爐時,爐溫不得超過時效溫度。
5.6.3 將自動控溫儀表定溫,然后送電加熱,開動風扇。
5.6.4 保溫時間到后,斷開電源。
5.7 重復熱處理 :當熱處理的鑄件力學性能不符合要求時,可進行重復熱處理,重復熱處理的保溫時間可酌情縮短,其次數(shù)不得超過兩次。
5.8 技術(shù)安全及其它:
5.8.1 進行熱處理操作時,操作者不得離開現(xiàn)場,切實注意觀察溫度和設(shè)備運轉(zhuǎn)情況,穿戴好防護用品,做好原始記錄。
5.8.2 在裝爐和出爐前,必須切斷電源。
6  熱處理質(zhì)量檢查:
6.1 檢查方法及項目:
6.1.1 目視檢查:觀察工件的表面狀況,目的在于發(fā)現(xiàn)是否有共晶體的析出物引起的表面起泡、氧化變黑以及翹曲變形和裂紋等。
6.1.2 尺寸檢查:檢查鑄件的變形程度,尺寸是否符合規(guī)定的精度等級。
6.1.3 熒光檢查:表面裂紋、鑄造缺陷:氣孔、縮孔、夾渣和疏松等。
6.1.4 力學性能檢查:檢查單鑄試棒或鑄件本體的抗拉強度、伸長率或硬度是否符合技術(shù)標準 >標準要求。
6.1.5 金相檢查:取試樣,檢查是否過燒和強化相是否溶解*等。
6.2 熱處理缺陷及消除方法:
6.2.1 熱處理缺陷分類:力學性能不合格、淬火不均勻、變形、裂紋及過燒。
6.2.2 熱處理缺陷產(chǎn)生的原因及消除方法見表4:

 

表4  熱處理缺陷及其消除方法

缺陷類型
形成原因
消除方法
力學性能不合格:表現(xiàn)為退火狀態(tài)δ5偏低;固溶處理狀態(tài)бb和δ5不合格;時效后的бb和δ5不合格。
1.鑄件退火時,退火溫度偏低或保溫時間不足,或冷卻速度太快;
2.固溶處理時,溫度過低或保溫時間不夠或淬火轉(zhuǎn)移時間過長或淬火水溫過高;
3.不*人工時效和*人工時效溫度偏高或時間過長而造成бb高而δ5不合格,溫度低而時間短使бb低而δ5偏高;
4.合金化學成分的偏差,如主要成分偏上限。
1.再次退火,提高溫度,或者延長保溫時間,或嚴格隨爐冷卻;
2.將固溶溫度提高到上限范圍,或延長保溫時間,盡量縮短淬火轉(zhuǎn)移時間,或在保證淬火不變形不開裂的情況下降低淬火水溫,或更換淬火介質(zhì),用“CL-1”有機淬火介質(zhì);
3.再次固溶處理后調(diào)整時效的溫度和時間;
4.根據(jù)具體化學成分,重復熱處理時調(diào)整熱處理規(guī)范,并對下批鑄件調(diào)整化分成分。
淬火不均勻:表現(xiàn)在鑄件厚大部位拉伸性能低,硬度低,甚至不合格。
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.重新進行熱處理,使厚大部位處于爐內(nèi)的高溫區(qū),或延長保溫時間;
2.使厚大部位先下水冷卻;
3.更換淬火介質(zhì),改用有機淬火介質(zhì)。
4.鑄件上涂涂料,使得均勻加熱和冷卻。
變形:表現(xiàn)在熱處理及隨后的機械加工中鑄件出現(xiàn)的形狀和尺寸變化。
1.加熱速度過快;
2.冷卻太激烈;
3.壁厚差大;
4.裝料方法不當,下水方式不對。
1.降低升溫速度;
2.更換冷卻介質(zhì),或提高介質(zhì)溫度或采用等溫淬火;
3.壁厚或壁薄部位涂涂料;
4.采用適當夾具,選擇正確的下水方向;
5.選擇zui合適的化學成分。
裂紋:表現(xiàn)在經(jīng)熱處理后的鑄件上出現(xiàn)裂紋,或者肉眼可見,或者熒光檢驗發(fā)現(xiàn)。
1.加熱速度過快;
2.淬火冷卻太激烈;
3.壁厚差大;
4.裝料方法不對;
5.化學成分不正確,如ZL20合金Cd含量偏高。
1.降低升溫速度;
2.更換冷卻介質(zhì),或提高介質(zhì)溫度或采用等溫淬火;
3.壁厚或壁薄部位涂涂料;
4.采用適當夾具,選擇正確的下水方向;
5.選擇zui合適的化學成分。
過燒:表現(xiàn)為鑄件局部熔化產(chǎn)生表面結(jié)瘤;力學性能,特別是δ5下降;金相組織中出現(xiàn)復熔物等。
1.低熔點雜質(zhì)元素含量偏高,如Al-Cu系合金中的Si和Mg偏高;
2.不均勻地加熱和加熱過快,使工件局部加熱溫度超過過燒溫度;
3.工件區(qū)的溫度局部超過過燒溫度;
4.測量和控溫儀表失靈,使爐內(nèi)溫度過高。
1.選用合格爐料;
2.選用合理的升溫速度;
3.分段加熱;
4.定期校測爐內(nèi)各加熱區(qū)的溫度,使之不大于±5℃,個別偏高的部位不予裝料;
5.定期校正儀表,保證測溫和控溫準確無誤。

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