（有色金属冶金专业论文）热处理对adc12铝合金组织和性能的影响.pdf

东北大学硕士学位论文 摘要 热处理对a d c l 2 铝合金组织和性能的影响 摘要 a d c l 2 铝合金属于a 1 s i c u 系可热处理强化的铸造铝合金，a d c l 2 锚硅合金有很 好的铸造性能，且铸件强度高、热膨胀系数小、耐腐蚀性能高及切屑性能好。此种合金 通过控制加入c u 、m g 、m r , 的含量，使合金的综合性能都比较好。a d c l 2 合金的强化 机制主要是固溶强化和沉淀强化，一般在人工时效状态下使用。为了使热处理后的 a d c l 2 合金保持较好的强化效果，同时又具有较好的热强度和耐磨性，确定优化的热 处理工艺参数显得尤为重要。本文就是以优选a d c l 2 合金的热处理工艺参数为主要目 的，同时探讨了热处理对a d c l 2 台金微观组织的影响。 本文以a d c l 2 合金为研究对象，以热处理强化为线索，围绕热处理工艺参数的优 化，采用组织观察( 光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜) 、力学性能检测 和差燕分析相结合的方法对a d c l 2 合金的强化机制和性能进行了研究，主要研究内容 和结果如下： ( 1 ) 按照正交试验设计的方案对台金进行固溶处理和人工时效处理，测试热处理后合 金的力学性能确定最佳热处理工艺。通过正交试验设计和极差分析得到此合金的最佳热 处理工艺为：固溶处理温度5 2 0 ，固溶处理时间5 h ，人工时效温度1 7 0 ，人工时效时 间1 0 h 。在此最佳热处理工艺所对应的合金性能为：室温g b = 2 8 3 m p a ，室温8 = 2 5 2 ；高 温o b = 1 6 3 m p a ，高温6 - = 4 6 6 ；硬度= 1 2 5 4 h b , 磨损量= 0 0 0 1 6 9 。 ( 2 ) 研究了热处理对合金微观组织的影响。通过对热处理前后合金进行室温和高温拉 伸断口形貌扫描分析发现，热处理使含金的断口形貌发生很大变化，形貌的改变从微观 组织上验证了热处理可以使得合金获得较高的延伸率。通过对合金进行金相分析和透射 电镜观察发现，热处理后台金中粗大的树枝状的共晶硅形貌发生很大改变，共晶硅熔断 并且被球化；强化相在固溶处理过程中溶解，在人工时效过程强化相又弥散析出。这些 形态的改变带来了包括合金的抗拉强度、硬度和耐磨等性能都得到很大的提高。 ( 3 ) 研究了固洛保温时间对合金组织和性能的影响和人工时效时间对合金组织和性 能的影响。在考察固溶保温时间对合金的组织和性能的影响的实验中发现；合金在5 2 0 进行固溶处理过程中，a 1 2 c u 和m 9 2 s i 等第二相随时间延长逐步固溶，当固溶时间为 5 小时时，第二相固溶基本完成，而且合金中枝状的共晶硅被溶断并且被很好的球化，7 小时后，共晶硅发生粗化；随着固溶处理时间的延长，合金的硬度、抗拉强度先升高到 东北大学硕士学位论文 峰值，然后变化不大；随着人工时效时削的延长，合金的硬度和室温抗拉强度先升高后 降低，在l o h 时达到峰值。合金在5 2 0 c 固溶处理时的最佳时间为5 - 7 h ，合金在1 7 0 c 人工时效的最佳时间为8 - l o h ，这与正交试验确定的最佳工艺条件相符，证明了正交试 验结果的正确性和可靠性。 关键词 热处理固溶处理人工时效力学性能正交试验耐磨性强化榴 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t e f f e c to fh e a tt r e a t m e n to nm i c r o s t r u c t u r ea n d p r o p e r t i e s o f a d c l 2a ia l l o y a b s t r a c t a d c l 2a l l o yb e l o n g st oa 1 - s i c ua l u m i n u mc a s t i n ga l l o y sw h i c hc a nb es t r e n g t h e n e db y h e a tt r e a t m e n t a d c l 2h a sg o o dc a s t i n gc h a r a c t e r , h i g hs t r e n g t h ，l o we x p a n s i o nc o e f f i c i e n t ， g o o dc o r r o s i o n - r e s i s t a n tp e r f o r m a n c ea n dg o o dm a e h i n a b i l i t y g o o dc o m b i n a t i o np r o p e r t y c a r lb eg a i n e db yc o n t r o l l i n gt h ea d d i t i o no fc u ，m ga n dm ni na d c l 2a l l o y , t h es o l u t i o n a n dp r e c i p i t a t i o ns t r e n g t h e n i n gp r o c e s sp l a y sak e yr o l e i ns t r e n g t ho fa d c l 2a l l o yw h i c hi s o f t e nu s e da ta r t i f i c i a la g i n g t oa t t a i ng o o ds t r e n g t h e n i n ge f f e c tw i t hg o o dt h e r m a li n t e n s i t y a n dw e a r - r e s i s t i n gp r o p e r t y , i ti sv e r yi m p o r t a n tt od e t e r m i n eo p t i m i z e dh e a tt r e a t m e n tp r o c e s s p a r a m e t e r s t h ep u r p o s e so ft h i sp a p e rw e r eas e a r c hf o ro p t i m i z i n gh e a tt r e a t m e n tp r o c e s s p a r a m e t e r sf o ra d c l 2a l l o y t h ei n f l u e n c eo fh e a tt r e a t m e n tf o rm i c r o s t r u c t u r eo fa d c l 2 a l l o yw a ss t u d i e da l s o i nt h i sp a p e r , b yt h em e t h o do f m i c r o s l r u e t u r eo b s e r v a t i o n ( o p b c a lm i c r o s c o p e ，s e ma n d t e m ) c o m b i n e dw i t hm e c h a n i c a lp r o p e r t yt e s ta n dd i f f e r e n t i a lt h e r m a la n a l y s i s ，a d c l 2a l l o y w a ss t u d i e df o rh e a tt r e a t m e n ts t r e n g t h e n i n ga n dd e t e r m i n i n go p t i m i z e dh e a tt r e a t m e n t p a r a m e t e r s s o m em a i nr e s e a r c hr e s u l t sa 把p r e s e n t e da st h ef o l l o w i n g ： ( 1 ) a d c l 2a l l o yw a st r e a t e db ys o l u t i o nh e a tt r e a t m e n ta n d a r t i f i c i a la g i n ga c c o r d i n gt o o r t h o g o n a le x p e r i m e n t a ld e s i g np r o g r a m m e ，a n dt h em e c h a n i c a lp r o p e r t yo fa l l o yw a s m e a s u r e dt od e t e r m i n eo p t i m i z e dh e a tt r e a t m e n tp r o c e s sp a r a m e t e r s t h eo p t i m i z e dh e a t t r e a t m e n tp r o c e s sp a r a m e t e r sw e r ed e t e r m i n e db yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t a ld e s i g na n dr a n g e a n a l y s i sa s f o l l o w i n g s ：s o l u t i o n t r e a t m e n t t e m p e r a t u r e w a s5 2 0 。c ，s o l u t i o n t r e a t m e n t t i m e w a s 5 h 、a r t i f i c i a la g i n gt e m p e r a t u r ew a s1 7 0 c ，a r t i f i c i a la g i n gt i m ew a s1 0 h n l ep r o p e r t yo f a l l o yu n d e rt h i sc o n d i t i o nw a sd e t e r m i n e da sf o l l o w i n g s ：t e n s i l es t r e n g t hw a s2 8 3 m p aa t r o o m - t e m p e r a t u r e ，e x t e n s i b i l i t y w a s2 5 2 a tr o o m - t e m p e r a t u r e ；t e n s i l es t r e n g t hw a s 1 6 3 m p aa th i g ht e m p e r a t u r e ，e x t e n s i b i l i t yw 船4 6 6 a th i 【g ht e m p e r a t u r e ；h a r d n e s sw a s 1 2 5 4 i - 1 1 3 ；w e a re x t e n tw a s0 0 0 1 6 9 ( 2 ) i n f l u e n c eo fh e a tt r e a t m e n tf o ra l l o ym i c r o s t r u c t u r ew a ss t u d i e di nt h i sp a p e r b y 东北犬学硕士学位论文 a b s t r a c t s e mo b s e r v a t i o nt of r a c t u r ef a c eu n d e ra s c a s ta n dh e a tt r e a t m e n ta tr o o m t e m p e r a t u r ea n d h i g ht e m p e r a t u r e ，t h ef r a c t u r ef a c eo fa l l o yw a sm o d i f i e di nl a r g ed e g r e eb yh e a tt r e a t m e n t ， g o o de x t e n s i b i l i t y w a so b t a i n e dt h r o u 曲h e a tt r e a t m e n tb y o b s e r v i n gm o d i f i c a t i o n o f m i c r o s t r u c t u r e b ym e t a l l o g r a p h i ca n a l y s i sa n dt e mo b s e r v a t i o nt oa l l o yu n d e ra s c a s ta n d h e a tt r e a t m e n t ，t h et r e e l i k ee u t e c t i cs i l i c o nw e r eb l e wo u ta n ds p h e r o i d i z e d ，s t r e n g t h e n i n g p h a s e sw e r ed i s s o l v e di n 似a dd u r i n gs o l u t i o nt r e a t m e n ta n dp r e c i p i t a t e du n i f o r m l yd u r i n g a r t i f i c i a la g i n g t h ep r o p e r t i e sw h i c hi n c l u d et e n s i l es t r e n g t h ，h a r d n e s sa n dw e a r - r e s i s t i n go f a d c l 2a l l o yw e r ei n c r e a s e d 谢mt h es h a p em o d i f i c a t i o n ( 3 ) t h ee f f e c to fd i f f e r e n ts o l u t i o nt r e a t m e n tt i m ea n da r t i f i c i a la g i n gt i m eo nm e c h a n i c a l p r o p e r t i e sa n dm i c r o s t r u c t u r eo fa d c l 2a l l o yw a ss t u d i e di nt h i sp a p e r t h es t r e n g t h e n i n g p h a s e ss u c ha sa 1 2 c ua n dm 9 2 s iw e r ed i s s o l v e dg r a d u a l l yw i t l lt h ei n c r e a s i n go fs o l u t i o n t r e a t m e n tt i m ea t5 2 0 * ( 2 t h es t r e n g t h e n i n gp h a s e sw e r ed i s s o l v e dc o m p l e t e l ya n dt h e t r e e l i k ee u t e e t i cs i l i c o nw a sb l e wo u ta n ds p h e r o i d i z e ds u f t i c i e n t l yw h e ns o l u t i o nt r e a t m e n t t i m ew a s5 h t h ee u t e e f i cs i l 沁o nw a sc o a r s e n e dw h e ns o l u t i o nt r e a t m e n tt i m es u r p a s s7 h a d c l 2a l l o y sh a r d n e s sa n dt e n s i l es t r e n g t hi n c r e a s e dt op e a kv a l u ea n dt h e nv a r i e di na n 甜 r o wr a n g ew i t ht h ei n c r e a s i n go fs o l u t i o nt r e a t m e n tt i m e ；a d c l 2a l l o y sh a r d n e s sa n d t e n s i l es t r e n g t hw h i c hr e a c h e dp e a kv a l u ew h e na r t i f i c i a lt i m ew a s1 0 hi n c r e a s e df i r s t l ya n d t h e nr e d u c e dw i t h 也ei n c r e a s i n go fa r t i f i c i a la g i n gt i m e t h eo p t i m a ls o l u t i o nt r e a t m e n tt i m e w a s5 - 7 hw h e ns o l u t i o nt r e a t m e n tt e m p e r a t u r ew a s5 2 0 c ，t h eo p t i m a la r t i f i c i a la g i n gt i m e w a s8 - 1 0 hw h e na r t i f i c i a la g i n gt e m p e r a t u r ew a s1 7 0 c t h er e s u l t sw e r ec o r r e s p o n d e n c et o t h ep r o c e s s i n gp a r a m e t e r sw h i c hw e r eo b t a i n e df r o mo r t h o g o n a lt e s t k e yw o r d sh e a tt r e a t m e n t ，h e a tt r e a t m e n t ，a r t i f i c i a la g i n g ，m e c h a n i c a lp r o p e r t y ，o r t h o g o n a l t e s t ，w e a r - r e s i s t i n gp r o p e r t y , s l r e n g t h e n i n gp h a s e 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名：专 走 日期：、，多 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文 的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名：否则视为圊意。) 学位论文作者签名： 签字日期； 导师签名： 签字日期： 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 活塞是发动机、空送机、液压马达等中传递能量和介质的重要部件。对活塞的要求 应满足下列条件：密度和热膨胀系数小，尺寸稳定，抗咬合性和耐磨性能好，并具有满 足使用要求的力学性能等。早期活塞材料主要是灰铸铁。铸铁活塞有较高的抗拉强度和 耐磨性，热膨胀系数小，且价格便宜，但密度大。随着飞机和汽车制造业的发展，内燃 机转速和功率都要提高，因此铸铁活塞就难以满足要求。从1 9 0 3 年内燃机开始试用铝活 塞到现在，铝合金活塞的发展经历了一个比较长的过程，并且铝合金活塞在逐步的改进。 目前国内外中、高速内燃机活塞大都采用共晶和亚共晶a 1 s i 合金。除了铝硅合金外，硅 含量11 左右的共晶铝硅铜合金已逐步成为重要的活塞材料。通过适当的热处理，可获 得所期望的强度和良好的导热性及加工性f ”。a d c l 2 属a 1 s i 系合金，此种合金为日本型 号的铸造铝合金。a d c l 2 铝硅合金有很好的铸造性能，且铸件强度高、热膨胀系数小、 耐腐蚀性能高及切屑性好，因此，被广泛用于制作汽车化油器、汽缸体、缸盖、机车 减震器、引擎齿轮箱、农机齿轮箱、摄影机机体及电动工具机体等零部件i z j 。近年来，随 着汽车、摩托车工业的迅速发展，更为广泛地用于制作小型汽车的制动泵壳体及摩托车 减震器壳体等形状较复杂、强度精度较高的批量生产的中小型零件，经过处理盾的此种 合金还可以用作活塞材料，这是一种很有应用前途的铝合金材料。本文主要是对a d c l 2 铝合金的热处理工艺进行了深入的研究，研究了不同的热处理工艺条件对该合金的性能 和组织的影响，为今后的实际生产和应用提供了重要的依据。 1 1 铝合金的分类及组织特点 纯铝中加入合金元素配制成铝合金，可以改变其组织结构与性能，使之适宜制造各 种机器零件。经常加入的合金元素有硅、铜、镁、锰、辞、钛、镍、锯、钴以及稀土元 素等。这些合金元素在固态铝中的溶解度一般都是有限的，如表1 1 所示。因此，铝合金 的组织中除了形成铝基固溶体( a ) 外，还有第二相( 金属间化合物) 出现。二元铝合 金状惫图的基本形式为有限固溶体类型，如图1 1 所示。 在二元铝合金中，加入的合金元素不同，在铝基固溶体中的极限溶解度也不同，固 溶度随温度变化以及合金共晶点的位置亦各不相同。不同铝合金的组织其强化效果以及 铸造、锻造和热处理等工艺性能亦不一样。 根据合金元素的含量和加工工艺性能特点，铝合金可分为加工变形铝合金和铸造铝 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 合金两类【3 l 。 表1 1 常用合金元素在铝中的溶解度1 4 i ：些1 。1 j i ! 坠竺! ! ! ! ! 坚竺竺坚! ! 芝竺竺! 1 2 * ! 曼垒! ! 翌竺些! _。_一，_。_。_。_-_-_-一一 元素名称z n m g c u m ns i c r f en i 极限溶解度 ( 在一定温度下) 室温时的溶解度 ( 2 0 ) 3 8 0 c 3 2 8 4 5 0 c 1 4 9 5 5 0 c 5 6 5 6 6 0 c i ，8 2 5 8 0 t 6 5 6 6 0 o 7 76 5 5 “0 0 0 5 6 6 5 1 0 0 0 0 5 2 22o 2 0 q 1 b a 即人工时效温度对性能指标的影响最大，以下依次是人工时效时间、固溶处理对闻 和固溶处理温度。对以上四个因子变化时，室温抗拉强度指标的变化趋势作图如下： ( b ) 各因子对抗拉强度的影响图3 1 - 2 2 叁! ! 垄兰塑主兰苎丝叁 整三主垫塾堡型壅塑垡些垫竖 “。“。”。“。_ _ - _ _ _ _ - - _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ 二一 。一 一o e o r t i f i c i t l g i n l 9 7 0t e t p e r t u r e 芒。 图3 1 固涛处理温度、围溶处理时间、人工时效温度、人工时效时间对抗拉强度值的影响 f i g 3 1t h ei n f l u e n c eo f s o l u t i o nt r e a t m e n tt e m p e r a t u r e ，s o l u t i o nt r e a t m e n tt i m e ，a r t i f i c i a la g i n g t e m p e r a t u r ea n da r t i f i c i a la g i n gt i m eo nt e n s i l es t r e n g t h 通过固溶温度、固溶时间、人工时效温度、人工时效时间与室温抗拉强度的变化曲 线可以看出，人工时效温度对室温抗拉强度的影响最重要，而对于人工时效温度1 6 06 c 和1 8 0 都不行，只有1 7 0 合适。 c 、最佳抗拉强度时的最佳热处理工艺 通过正交试验和极差分析结果可以得到以下的预测最佳室温抗拉强度时的最佳热 处理工艺：固溶处理温度5 2 0 c ，固溶处理时间6 小时，人工时效温度1 7 0 c ，人工时 效时间1 0 小时。 ( 2 ) 室温拉伸延伸率的测量 a 、室温拉伸实验测量结果如表3 4 。 誊尊国*三甾a王 蔓苎查茎壁兰壁垒堂查一 苎三主垫竺堡型壅塑垡! 兰垫堡 表3 4 热处理a d c l 2 室温延伸率测试方案及结果 t a b l e 3 4 t h e m e a s u r e d r e s u l t s o f e x t e n s i b i l i t y a t r o o m t e m p e r a t u r e o f a d c 1 2 一 实验条件 机搬性能 试验号水平组合蔷磊i 夏、磊磊i i i 鬲忑西_ i 五磊i 时效时间( h ) ( )( h ) ( ) ( ) 1 a t b l c i d l 5 0 05 1 6 06 1 0 4 a l b 2 q d 2 a ，岛c 3 d j a 2 b l c a d ， a 2 8 2 q d l a i b 正l 啦 山b i 岛d z 丑# i 现 1 2 0 1 6 4 2 9 6 2 4 4 3 0 0 2 3 2 2 1 4 9 a 3 8 3 c 口d l 5 2 07 1 7 06 1 9 6 b 、极差分析 ( a ) 实验数据计算 表3 5 极差分析表 ! ! ! ! ! ! ：! 垦竺! 竺! 墼堡 b cd j3 的 6 3 26 1 854 4 l i8 的6 7 8 6 1 28 旃 m6 4 26 6 0 6 4 06 7 4 nl 、鹧2 1 12 ， 1 8 j k 22 8 0 1 9 32 0 42 8 9 k 32 1 42 2 0 2 1 32 ，2 5 k1 5 1 0 2 70 0 91 0 8 由极差r 可知：各因子在对延伸翠的影响从大到小的顺序为：a d b c 即圆溶处理温度对延伸率的影响最大，以下依次是人工时效时间、固溶处理时间和 人工时效温度。对以上四个园子变化时延伸率指标的变化趋势作圈如下：( b ) 各因子对 延伸率的影响图3 2 。 - 2 4 8 m m 6 8 8 m 为 肋 帅 酏 6 7 5 6 7 5 6 姗 瑚 铷 渤 2 3 4 5 6 7 8 东北大学硕士学位论文 第三章热处理制度的优化选择 图3 2 同溶处理温度、园溶处理时间、人工时效温度、人工时效时间对延伸率的彤响 f i g 3 2t h ei n f l u e n c eo f s o l u t i o nt r e a t m e n tt e m p e r a t u r e ，s q l u t i o nt r e a t m e n tt i m e ，a r t i f i c i a la g i n g t e m p e r a t u r ea n da r t i f i c i a la g i n gt i m eo ne x t e n s i b i l i t y 通过图3 ，2 可以看出，固溶处理温度对试样的室温拉伸延伸率的影响最大，而且人 工时效时间对其延伸率的影响也比较大。 c 、最佳延伸率时的最佳热处理工艺 通过正交试验和极差分析结果可以得到以下的预测最佳延伸率时的最佳热处理工 艺：固溶处理温度5 1 0 c ，固溶处理时间7 小时，人工时效温度1 8 0 ，人工时效时间8 小时。 3 1 2 2 热处理后a d c l2 台金的高温拉伸实验结果及分析 ( 1 ) 高温抗拉强度的测量及分析 a 、高温拉伸实验测量结果如表3 6 所示。 苎苎查兰塑主兰堡坠一一苎三主垫竺墨塑生盟些堡垒坚 袭3 6 热处理a d c l 2 高温抗拉强度测试方案及结果 。t a b l e 3 6 t h e m e a s u r e d r e s u l t s o f t e n s i l e s t r e n g t h a t h i g h t e m p e r a t u r e o f a d c 1 2 一 实验条件 谶号椭台丽i 丽犷赢面1 丽平嚣( 掀m p 。， ( )( h ) ( )( h ) 1 a i b l c j d j 5 0 05 1 6 061 4 95 a l b 2 吼 凡b 3 c j 功 a 2 b l g d ， a 2 岛c 3 d i a 出3 c l d 2 a 3 b l c 凸 籼b 2 c 1 d 3 5 0 0 5 0 0 5 1 0 5 1 0 5 1 0 5 2 0 5 2 0 1 4 0 1 4 75 i 6 0 1 4 5 1 1 4 1 4 6 5 1 4 6 9 a ，鹦岛d i 5 2 0 71 7 06 1 3 6 5 b 、极差分析 ( a ) 实验数据计算 表3 7 极差分析表 ! ! ! ! ! j ：! 坠坚竺坐! ! a bc d i4 3 7 4 5 64 0 954 3 i i i 4 1 94 3 1 4 3 6 54 0 0 5 i l l 4 2 93 9 84 3 9 4 5 3 5 k i1 4 5 7 1 5 2 ,1 3 6 , 51 4 3 7 k 2 1 3 9 7 1 4 3 71 4 5 51 3 3 5 k 3 1 4 31 3 2 71 4 6 3 1 5 12 r 61 9 39 8 】7 , 7 由极差r 可知：各因子对高温抗拉强度影响从大到小的顺序为：b d c a 。 即固溶处理时间对性能指标的影响最大，以下依次是人工时效时间、人工时效湿度 和固溶处理温度。对以上四个因子变化时，高温抗拉强度指标的变化趋势作图如下： ( b ) 各因子对抗拉强度的影晌图3 _ 3 - 2 6 - 8 m m 6 8 8 m 如 的 加 如 如 6 7 5 6 7 5 6 2 3 4 5 6 7 8 东北大学硕士学位论文 第三章热处理制度的优化选择 s 0 1 涩i 。nh e a tt r e 矗甚n tm p e r a m 5 2 e 0 图3 3 固溶处理温度、固溶处理时间、人工时效温度、人工时效时间对高温抗拉强度值的影响 f i g 3 3t h ei n f l u e n c eo f s o l u f i o nt r e a t m e n tt e m p e r a t u r e ，s o l u t i o nt r e a t m e n tt i m e ，a r t i f i c i a la g i n g t e m p e r a t u r ea n da r t i f i c i a la g i n gt i m eo nt e n s i l es t r e n g t h 从上图可以看出，固溶处理时间对试样的高温抗拉强度影响最大，对于固溶处理时 间丽育，6 小时和7 小时都不合适，应该选择5 小时。另外，人工时效时间对其高温抗 拉强度的影响也比较大。 c 、最佳高温抗拉强度时的最佳热处理工艺 通过正交试验和极差分析结果可以得到以下的预测最佳高温抗拉强度时的最佳热 处理工艺；固溶处理温度5 0 0 c ，固溶处理时间5 小时，人工时效温度1 8 0 c ，人工时 效时间l o 小时。 ( 2 ) 高温延伸率的测量及分析 a 、高温拉伸实验延伸率的计算如表3 8 。 堡苎苎曼! 型竺坚 一 簦三主垫竺翌型壅竺堡堡垒堡 1 4 。_ _ - _ - _ _ _ _ _ - - _ _ - _ _ - _ _ 二一一 一 一 表3 8 热处理a d c l 2 高温延伸率测试方案及结果 t a b l e3 8t h em e a s u r e dr e s u l t so f e x t e n s i b i l i t ya th i g ht e m p e r a t u r eo f a d c l 2 实验条件机械性能 试验号水平组合苗磊磊磊、磊磊i i 1 荔磊i 薹_ 函i 忑一 时效时间( b ) ( )( h )()(射 l a i b i c l d l 5 0 051 6 06 4 0 5 a i b 2 c 2 d 1 a a b 3 c 3 d 3 a 2 b i 岛d 3 a 2 b u c 口d 1 a u b ) c ，d 2 a 1 b i c 3 d 2 a 3 8 2 c t d 3 a 3 8 3 岛d 4 2 l 1 6 5 5 4 7 4 8 9 6 8 0 40 3 3 6 l 45 2 b 、极差分析 ( a ) 实验数据计算 表3 9极差分析表 t a b l e3 9 r a n g ea n a l y s i s bcd i i i m k 1 k 2 粕 5 7 2 4 0 5 4 2 3 4 3 2 4 7 3 35 2 5 o l 3 5 8 r2 4 2 0 2 9i3 01 4 3 由极差r 可知：各因子在对高温延伸率影响从大到小的顺序为：a d c b 。 即固溶处理温度对性能指标的影响最大，以下依次是人工时效时间、人工时效温度 和固溶处理时间。对以上四个因子变化时，高温延伸率指标的变化趋势作图如下： ( b j 各因子对延伸率的影响图3 4 2 8 ， 8 m m 6 s 8 m 6 为 砷 舯 鲫 如 6 7 5 6 7 5 6 7 姗 姗 m m m 渤 珊 渤 2 3 4 5 6 7 8 9 蚰 砧 船 坞 蝤 屯 嘶 酊 眈 h m 坩 t ：； 盯 眈 把 他 您 t 钒 m m 蓦； a ； 堙 里 东北大学硕士学位论文 第三章热处理制度的优化选择 图3 4 固溶处理温度、固溶处理时间、人工时效温度、人工时效时问对高温延伸率的影响 f i g 3 4 t h e i n f l u e n c eo f s o l u t i o n t r e a t m e n t t e m p e r a t u r e ，s o l u t i o n t r e a t m e n t t i m e ，a r t i f i c i a la g i n g t e m p e r a t u r ea n da r t i f i c i a la 翻n gt i m eo ne x t e n s i b i l i t y 从上图可以发现，固溶处理温度对试样的高温延伸率影响最大，要想获得最大的延 伸率要求固溶处理的温度为5 1 0 c 。 c 、获得最佳延伸率的热处理工艺 通过正交试验和极差分析结果可以得到以下的预测最佳延伸率时的最佳热处理工 艺：固溶处理温度5 1 0 。c ，固溶处理时间5 小时，人工时效温度1 6 0 c ，人工时效时间8 小时。 3 2 热处理前后a d c l2 合金布氏硬度测量 3 2 1 热处理前a d 0 12 合金布氏硬度测量 将热处理翦的合金加工成标准试样，试样的尺寸为3 0 x 3 0 1 0 m m ，将加工好的试样 在布氏硬度计上进行硬度测试，将测量的结果取平均值为9 0 9 h b 。 3 2 2 热处理后a d 0 12 合金布氏硬度实验结果与分析 1 、本次热处理试验共9 组，每个试样按正方形取四点在硬度计( 布氏) 上测量硬 2 9 度，其值如表3 1 0 。 袭3 1 0 热处理a d c l 2 布氏硬度测试方案及结果 ! ! ! ! ! ! ：! ! ! 生翌! 竺竺! ! 墨! 型竺! ! 唑! ! 竺! 竺! 堡竺! 坐壁垒里曼! ! 实验条件 机械性能 试验号 水平组合 固溶温度固溶时间时效温度时效时间硬度 ( )( h )( )(h)hb a l b l c l d l a i b 2 c 2 d 2 籼b 3 c 3 d a a 2 b l c 2 d ， b 2 c 3 d l a 2 8 3 c l d 2 a 冉i c 3 d 2 a 3 8 2 c i d ， 5 0 0 5 0 0 5 0 0 5 1 0 5 1 0 5 1 0 5 2 0 5 2 0 9 9 6 1 2 4 3 1 2 4 7 1 2 7 1 1 9 1 1 25 1 1 65 1 1 8 3 9 a 3 b j c a d l 5 2 071 7 061 1 7 5 2 、极差分析： a 、实验数据计算 表3 1 1 极差分析表 t a b l e3 ，llr a n g ea n a l y s i s a bcd l3 4 8 6 3 4 3 l3 3 0 43 3 6 1 i i h i k 1 k 2 k 3 3 5 8 5 3 5 2 3 1 1 6 2 1 1 9 5 1 1 7 4 3 6 1 6 3 5 4 ，7 1 1 4 4 1 2 0 5 1 1 8 2 3 6 8 8 3 6 02 “0 1 1 2 2 9 1 2 0 1 3 5 3 3 3 7 0 1 1 2 0 1 1 7 8 1 2 3 3 r3 3 6 11 2 b1 1 3 由极差r 可知：各因子在对硬度影响从大到小的顺序为：c d b a 。 即人工时效温度对性能指标的影响最大，以下依次是人工时效时间、固溶时间和固 溶温度。对以上四个因子变化时硬度指标的变化趋势作图如下： b 、因子对硬度的影响图3 5 - 3 0 - 6 8 m m 6 8 8 m 为 蚰 蚰 舳 5 6 7 5 6 7 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 东北走学硕士学位论文第三章热处理制度的优化选择 图3 5 固溶处理温度、固溶处理时间、人工时效温度、人工时效时间对硬瘦的影响 f i g 3 5 t h e i n f l u e n c e o f s o l u t i o n t r e a t m e n t t e m p e r a t u r e ，s o l u t i o n t r e a t m e n t t i m e ，a r t i f i c i a la m i n + t o m p o m t u ma n da r t i f i c i a la g i n gt i m eo nh a r d n e s s 从上图可以看出，人工时效温度对试样的硬度影响最大，当人工时效温度为1 7 0 。c 时最为合适，另外，人工时效时间对试样的硬度影响也比较大。 3 、获得最佳硬度时的最佳热处理工艺 通过正交试验和极差分析结果可以得到以下的预测最好硬度时的最佳热处理工艺： 固溶处理温度5 1 0 ，固溶处理时间6 小时，人工时效温度1 7 0 c ，人工时效时间l o 小 时。 3 3 热处理前后a d c l2 合金的磨损测试 3 3 1 热处理前a d 0 1 2 合金的磨损测试 将热处理前的a d c l 2 合金加工成磨损测试所需的标准试样，然后在m g 2 0 0 0 高速 离温盘销式磨损试验机上进行磨损测试，测试所得的合金磨损量为o 0 1 1 6 9 。 3 。3 2 热处理后a d 0 1 2 合金的磨损实验结果与分析 查些查兰塑主兰堡丝塞 苎三主苎丝墨型生盟些些垄璺 l 、实验结果 分别从热处理后的9 组试样中各取一块加工成标准的磨损试样，然后在m g 2 0 0 0 高 速高温盘销式磨损试验机上进行磨损测试，所测结果数据如表3 1 2 所示： 表3 1 2 热处理a d c l 2 耐磨性实验测试方案及结果 t a b l e3 1 2t h em e a s u r e dr e s u l t so f w e a re x t e n tm e a s u r e m e r t to f a d c i2 实验条件机械性能 试验号水平组合 嗣溶温度固溶时问时效温度时效时间 磨损盥 ( )( h )( )( h ) g 1 a i b l c l d l 5 0 051 6 060 0 0 5 3 a l b 2 c 2 d 2 。b 3 岛现 a 2 b l c 2 d