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铝铝合合金金铸铸件件热热处处理理操操作作规规程程 1 定义及其目的 热处理就是选用某一热处理规范 控制加热速度 升到某一相应温度下保温一定时间以一定的速度冷却 改变其合金组 织 其主要目的是 提高力学性能 增强耐腐性能 改善加工性能 获得尺寸的稳定性 2 热处理工艺分类 2 1 退火 2 1 1 定义 退火就是将铝合金铸件加热到较高温度 一般300 左右 保温一定时间 随炉冷却到室温的工艺 2 1 2 目的 消除内应力 稳定尺寸 减少变形 增大塑性 2 2 固溶处理 2 2 1 定义 固溶处理就是把铸件加热到尽可能高的温度 接近于共晶的熔点 在该温度下保持足够长的时间 并 随后快速冷却 2 2 2 目的 提高铸件的强度和塑性 改善合金的耐腐蚀性能 2 3 时效处理 2 3 1 定义 时效处理就是将铸件加热到某一温度 保温一定时间后出炉 在空气中缓慢冷却到室温的工艺 2 3 2 分类 2 3 2 1 不完全人工时效 它是采用比较低的时效温度或较短的保温时间 目的是为了获得优良的综合力学性能 即比较高的强度 良好的塑性和韧性 2 3 2 2 完全人工时效 它是采用较高的时效温度和较长的保温时间 目的 获得最大的硬度 即得到最高的抗拉 强度 2 3 2 3 过时效 它是加热到更高温度下进行 目的 得到好的抗应力腐蚀性能或比较稳定的组织和几何尺寸 3 热处理状态代号及意义参见下表 表1 热处理状态代号 名称及特点 代号 热处理状 态名称 目的 T1人工时效提高硬度 改善加工性能 提高ZL104 ZL105等合金的强度 T2退火消除内应力 消除机加工引起的加工硬化 提高尺寸稳定性及增加合金的塑性 T4固溶处理提高强度和硬度 获得最高的塑性及良好的抗蚀性能 T5 固溶处理 用以获得足够高的强度 并保持有高的塑性 但抗蚀性下降 不完全人 工时效 T6 固溶处理 完全人 工时效 用以获得最高的强度 但塑性及抗蚀性降低 T7 固溶处理 稳定化 回火 提高尺寸稳定性和抗蚀性 保持较高的力学性能 T8 固溶处理 和软化回 火 获得尺寸的稳定性 提高塑性 但强度降低 4 热处理工艺参数参见表2 表2 常用铝合金 铝硅系 热处理规范 合金代号状态 铸件壁厚 mm 固溶处理人工时效 使用设备 保温温度保温时间 冷却介质 及 使用设备 保温温度 t 温度 ZL101 T2 75型井式 炉 300 10 T5 1 75型井 式炉 503 10 2 6水20 100 75型井式 炉 150 10 2 75型井 式炉 510 10 箱式回火 炉 T6 1 75型井 式炉 503 10 2 6水20 100 75型井式 炉 163 10 2 75型井 式炉 510 10 箱式回火 炉 175 10 ZL102T2 300 10 ZL104 T1 75型井式 炉 163 10 箱式回火 炉 175 10 T6 1 75型井 式炉 478 10 2 6水20 100 75型井式 炉 163 10 2 75型井 式炉 473 10 箱式回火 炉 175 10 ZL107 T5 10 1 75型井 式炉 458 10 6 8水20 100 75型井式 炉 160 10 2 75型井 式炉 465 10 箱式回火 炉 175 10 T5 10 1 75型井 式炉 465 10 6 8水20 100 75型井式 炉 160 10 T5用以获得足够高的强度 并保持有高的塑性 但抗蚀性下降 2 75型井 式炉 472 10 箱式回火 炉 175 10 T6 10 1 75型井 式炉 458 10 6 10水20 100 75型井式 炉 160 10 2 75型井 式炉 450 10 箱式回火 炉 175 10 T6 10 1 75型井 式炉 465 10 6 10水20 100 75型井式 炉 160 10 2 75型井 式炉 460 10 箱式回火 炉 175 10 ZL111 T1 175 10 T6 1 75型井 式炉 490 102 4 500 102 4水60 100175 10 2 75型井 式炉 490 102 4 500 102 4水60 100175 10 CF1050 02 T1 175 10 5 热处理操作要点 5 1 热处理用炉的准备 5 1 1 检查热处理用炉及辅助设备 如供电系统 空气循环用风扇 自控仪表及热电偶插放位置是否正常 合格 5 1 2 检查在正常工作条件下 炉膛各处温差是否在规定范围 5 内 5 1 3 起重设备是否正常 可靠 5 2 装炉 5 2 1 待处理的铸件应按合金牌号 外廓尺寸 铸件壁厚及热处理规范进行分类 5 2 2 检查铸件质量的单铸试棒 应与同炉浇注的铸件同炉热处理 5 2 3 中小型铸件用专门的框架组成一批 一起装炉 大型铸件应单个放在专用架上装炉 5 3 加热及保温 5 3 1 送电加热时 应同时开动风扇和控温仪表 5 3 2 加热应当缓慢 一般为100 h 对复杂铸件 应在较低温度下装炉 300 以下 并使加热至淬火温度的 时间为2小时左右 5 3 3 在保温期间 应定时校正炉膛工作区域温度 5 3 4 由于某种原因造成中断保温 在短期不能恢复工作时 应将铸件出炉淬火 在排除故障后 再次装炉继续升温进行热处理 其总的保温时间应稍许延长 5 4 出炉冷却 5 4 1 保温结束后 用吊车或其它装置将铸件迅速出炉 淬入规定冷却介质中冷却 5 4 2 淬火转移时间是指从铸件吊起到铸件全部淬入介质中 总的时间最好不超过15S 5 5 铸件变形的校正 ZL107 T5 106 8水20 100 5 5 1 铸件变形应在淬火后立即校正 矫正模具和工具应在淬火前事先准备 5 5 2 根据铸件特点和变形情况选择相应的矫正方法 矫正时用力不宜过猛 要缓慢均匀 5 6 时效操作 5 6 1 需进行人工时效的铸件 应在淬火后尽快进行 5 6 2 装炉时 炉温不得超过时效温度 5 6 3 将自动控温仪表定温 然后送电加热 开动风扇 5 6 4 保温时间到后 断开电源 5 7 重复热处理 当热处理的铸件力学性能不符合要求时 可进行重复热处理 重复热处理的保温时间可酌情缩短 其次数不得 超过两次 5 8 技术安全及其它 5 8 1 进行热处理操作时 操作者不得离开现场 切实注意观察温度和设备运转情况 穿戴好防护用品 做好原始记录 5 8 2 在装炉和出炉前 必须切断电源 6 热处理质量检查 6 1 检查方法及项目 6 1 1 目视检查 观察工件的表面状况 目的在于发现是否有共晶体的析出物引起的表面起泡 氧化变黑以及翘曲变形和裂纹等 6 1 2 尺寸检查 检查铸件的变形程度 尺寸是否符合规定的精度等级 6 1 3 荧光检查 表面裂纹 铸造缺陷 气孔 缩孔 夹渣和疏松等 6 1 4 力学性能检查 检查单铸试棒或铸件本体的抗拉强度 伸长率或硬度是否符合技术标准 标准要求 6 1 5 金相检查 取试样 检查是否过烧和强化相是否溶解完全等 6 2 热处理缺陷及消除方法 6 2 1 热处理缺陷分类 力学性能不合格 淬火不均匀 变形 裂纹及过烧 6 2 2 热处理缺陷产生的原因及消除方法见表4 表4 热处理缺陷及其消除方法 缺陷类型形成原因消除方法 力学性能不合格 表现为退火状 态 5偏低 固溶处理状态 b和 5不合格 时效后的 b和 5 不合格 1 铸件退火时 退火温度偏低或保温时间 不足 或冷却速度太快 1 再次退火 提高温度 或者延长保温时间 或严格随 炉冷却 2 固溶处理时 温度过低或保温时间不够 或淬火转移时间过长或淬火水温过高 2 将固溶温度提高到上限范围 或延长保温时间 尽量 缩短淬火转移时间 或在保证淬火不变形不开裂的情况 下降低淬火水温 或更换淬火介质 用 CL 1 有机淬 火介质 3 不完全人工时效和完全人工时效温度偏 高或时间过长而造成 b高而 5不合格 温度低而时间短使 b低而 5偏高 3 再次固溶处理后调整时效的温度和时间 4 合金化学成分的偏差 如主要成分偏上 限 4 根据具体化学成分 重复热处理时调整热处理规范 并对下批铸件调整化分成分 淬火不均匀 表现在铸件厚大部 位拉伸性能低 硬度低 甚至不 合格 铸件局部加热和冷却不均 如厚大部位和 薄小的部位加热和冷却不一 厚 大部位 热透慢 冷却慢 1 重新进行热处理 使厚大部位处于炉内的高温区 或 延长保温时间 2 使厚大部位先下水冷却 3 更换淬火介质 改用有机淬火介质 4 铸件上涂涂料 使得均匀加热和冷却 变形 表现在热处理及随后的机 械加工中铸件出现的形状和尺寸 变化 1 加热速度过快 1 降低升温速度 2 冷却太激烈 2 更换冷却介质 或提高介质温度或采用等温淬火 3 壁厚差大 3 壁厚或壁薄部位涂涂料 4 装料方法不当 下水方式不对 4 采用适当夹具 选择正确的下水方向 5 选择最合适的化学成分 裂纹 表现在经热处理后的铸件 上出现裂纹 或者肉眼可见 或 者荧光检验发现 1 加热速度过快 1 降低升温速度 2 淬火冷却太激烈 2 更换冷却介质 或提高介质温度或采用等温淬火 3 壁厚差大 3 壁厚或壁薄部位涂涂料 4 装料方法不对 4 采用适当夹具 选择正确的下水方向 5 化学成分不正确 如ZL205A合金Cd含量 偏高 5 选择最合适的化学成分 过烧 表现为铸件局部熔化产生 表面结瘤 力学性能 特别是 5 下降 金相组织中出现复熔物等 1 低熔点杂质元素含量偏高 如Al Cu系合 金中的Si和Mg偏高 1 选用合格炉料 2 不均匀地加热和加热过快 使工件局部 加热温度超过过烧温度 2 选用合理的升温速度 3 工件区的温度局部超过过烧温度 3 分段加热 4 测量和控温仪表失灵 使炉内温度过高 4 定期校测炉内各加热区的温度 使之不大于 5 个别偏高的部位不予装料 5 定期校正仪表 保证测温和控温准确无误 淬火不均匀 表现在铸件厚大部 位拉伸性能低 硬度低 甚至不 合格 铸件局部加热和冷却不均 如厚大部位和 薄小的部位加热和冷却不一 厚 大部位 热透慢 冷却慢 铝铝合合金金铸铸件件热热处处理理操操作作规规程程 1 定义及其目的 热处理就是选用某一热处理规范 控制加热速度 升到某一相应温度下保温一定时间以一定的速度冷却 改变其合金组 织 其主要目的是 提高力学性能 增强耐腐性能 改善加工性能 获得尺寸的稳定性 2 热处理工艺分类 2 1 退火 2 1 1 定义 退火就是将铝合金铸件加热到较高温度 一般300 左右 保温一定时间 随炉冷却到室温的工艺 2 1 2 目的 消除内应力 稳定尺寸 减少变形 增大塑性 2 2 固溶处理 2 2 1 定义 固溶处理就是把铸件加热到尽可能高的温度 接近于共晶的熔点 在该温度下保持足够长的时间 并 随后快速冷却 2 2 2 目的 提高铸件的强度和塑性 改善合金的耐腐蚀性能 2 3 时效处理 2 3 1 定义 时效处理就是将铸件加热到某一温度 保温一定时间后出炉 在空气中缓慢冷却到室温的工艺 2 3 2 分类 2 3 2 1 不完全人工时效 它是采用比较低的时效温度或较短的保温时间 目的是为了获得优良的综合力学性能 即比较高的强度 良好的塑性和韧性 2 3 2 2 完全人工时效 它是采用较高的时效温度和较长的保温时间 目的 获得最大的硬度 即得到最高的抗拉 强度 2 3 2 3 过时效 它是加热到更高温度下进行 目的 得到好的抗应力腐蚀性能或比较稳定的组织和几何尺寸 3 热处理状态代号及意义参见下表 表1 热处理状态代号 名称及特点 目的 提高硬度 改善加工性能 提高ZL104 ZL105等合金的强度 消除内应力 消除机加工引起的加工硬化 提高尺寸稳定性及增加合金的塑性 提高强度和硬度 获得最高的塑性及良好的抗蚀性能 用以获得足够高的强度 并保持有高的塑性 但抗蚀性下降 保温时间 冷却介质 t 2 4空冷 2 4空冷 3 5空冷 3 5空冷 2 4空冷 5 10空冷 5 10空冷 5 10空冷 5 10空冷 6 8空冷 6 8空冷 6 8空冷 用以获得足够高的强度 并保持有高的塑性 但抗蚀性下降 用以获得最高的强度 但塑性及抗蚀性降低 提高尺寸稳定性和抗蚀性 保持较高的力学性能 获得尺寸的稳定性 提高塑性 但强度降低 4 热处理工艺参数参见表2 表2 常用铝合金 铝硅系 热处理规范 人工时效 6 8空冷 6 8空冷 6 10空冷 6 10空冷 6 10空冷 5 10空冷 3 5空冷 3 5空冷 5 10空冷 5 1 1 检查热处理用炉及辅助设备 如供电系统 空气循环用风扇 自控仪表及热电偶插放位置是否正常 合格 5 1 2 检查在正常工作条件下 炉膛各处温差是否在规定范围 5 内 5 1 3 起重设备是否正常 可靠 5 2 1 待处理的铸件应按合金牌号 外廓尺寸 铸件壁厚及热处理规范进行分类 5 2 2 检查铸件质量的单铸试棒 应与同炉浇注的铸件同炉热处理 5 2 3 中小型铸件用专门的框架组成一批 一起装炉 大型铸件应单个放在专用架上装炉 5 3 1 送电加热时 应同时开动风扇和控温仪表 5 3 2 加热应当缓慢 一般为100 h 对复杂铸件 应在较低温度下装炉 300 以下 并使加热至淬火温度的 时间为2小时左右 5 3 3 在保温期间 应定时校正炉膛工作区域温度 5 3 4 由于某种原因造成中断保温 在短期不能恢复工作时 应将铸件出炉淬火 在排除故障后 再次装炉继续升温进行热处理 其总的保温时间应稍许延长 5 4 1 保温结束后 用吊车或其它装置将铸件迅速出炉 淬入规定冷却介质中冷却 5 4 2 淬火转移时间是指从铸件吊起到铸件全部淬入介质中 总的时间最好不超过15S 5 5 1 铸件变形应在淬火后立即校正 矫正模具和工具应在淬火前事先准备 5 5 2 根据铸件特点和变形情况选择相应的矫正方法 矫正时用力不宜过猛 要缓慢均匀 5 6 1 需进行人工时效的铸件 应在淬火后尽快进行 5 6 2 装炉时 炉温不得超过时效温度 5 6 3 将自动控温仪表定温 然后送电加热 开动风扇 5 6 4 保温时间到后 断开电源 5 7 重复热处理 当热处理的铸件力学性能不符合要求时 可进行重复热处理 重复热处理的保温时间可酌情缩短 其次数不得 超过两次 5 8 1 进行热处理操作时 操作者不得离开现场 切实注意观察温度和设备运转情况 穿戴好防护用品 做好原始记录 5 8 2 在装炉和出炉前 必须切断电源 6 1 1 目视检查 观察工件的表面状况 目的在于发现是否有共晶体的析出物引起的表面起泡 氧化变黑以及翘曲变形和裂纹等 6 1 2 尺寸检查 检查铸件的变形程度 尺寸是否符合规定的精度等级