第五讲-铸造铝合金热处理

1、第五讲第五讲 铸造铝合金的热处理铸造铝合金的热处理主要内容主要内容 一一. .铸造铝合金的热处理特点及目的铸造铝合金的热处理特点及目的二二. .铸造铝合金的热处理方法铸造铝合金的热处理方法三三. .铸造铝合金热处理状态代号铸造铝合金热处理状态代号 一一. .铸造铝合金的热处理特点及目的铸造铝合金的热处理特点及目的1.1.铸造铝合金的热处理特点铸造铝合金的热处理特点 铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大，因而在热处理时也有所不同。在热处理时也有所不同。 （1 1）前者保温时间长，一般都在前者保温时间长，一般都在2h2h以上，而后者保温

2、时间短，以上，而后者保温时间短，有的只要几十分钟。因为金属型铸造、低压铸造、差压铸造的铸有的只要几十分钟。因为金属型铸造、低压铸造、差压铸造的铸件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的，其结晶组织比石膏型铸造、砂型铸造的铸件细很多，故其热处理的保温时间也短膏型铸造、砂型铸造的铸件细很多，故其热处理的保温时间也短很多。很多。 （2 2）铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀，有异形截面或内通道等复杂结构形状，为保证热处理时不变形或有异形截面或内通道等复杂结构形状，为保证热处理时不变形或

3、开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也开裂，有时还要设计专用夹具予以保护，并且淬火介质的温度也比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提比变形铝合金高，故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能。高铸件的性能。 2.2.铸造铝合金热处理的目的铸造铝合金热处理的目的 提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切提高力学性能和耐腐蚀性能，稳定尺寸，改善切削加工性和焊接性等工艺性能。削加工性和焊接性等工艺性能。因为许多铸态铝合金因为许多铸态铝合金的力学性能都不能满足使用要求，除的力学性能都不能满足使用要求，除Al-SiAl-Si系的系的ZL102ZL102、A

4、l-MgAl-Mg系的系的ZL302ZL302和和Al-ZnAl-Zn系的系的ZL401ZL401合金合金外，其余的铸外，其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的力学性造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的力学性能和其他使用性能。能和其他使用性能。其具体作用有以下几个方面：其具体作用有以下几个方面：1 1）消除由于铸件结构（如壁厚不均匀、）消除由于铸件结构（如壁厚不均匀、转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因转接处厚大）等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力；冷却速度不均匀所造成的内应力；2 2）提高合金的强度和硬度，改善金相组）提高合金的强度和硬度，改善金相组织，保

5、证合金有一定的塑性和切削加工性能、织，保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；焊接性能；3 3）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除）稳定铸件的组织和尺寸，防止和消除高温相变而使体积发生变化；高温相变而使体积发生变化；4 4）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。）消除晶间和成分偏析，使组织均匀化。二二. .铸造铝合金的热处理方法及操作技铸造铝合金的热处理方法及操作技术要点术要点1.1.铸造铝合金的热处理方法铸造铝合金的热处理方法退火、淬火（固溶处理）、时效和循环处理等工艺退火、淬火（固溶处理）、时效和循环处理等工艺1 1）退火退火。 退火的退火的作用作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的是消

6、除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力，稳定加工件的形状和尺寸，并使内应力，稳定加工件的形状和尺寸，并使Al-SiAl-Si系合系合金的部分金的部分SiSi晶体球状化，改善合金的塑性。晶体球状化，改善合金的塑性。 工艺工艺是：将铝合金铸件加热到是：将铝合金铸件加热到280-300280-300，保温，保温2-3h2-3h，随炉冷却到室温，使固溶体慢慢发生分解，析出的第随炉冷却到室温，使固溶体慢慢发生分解，析出的第二质点聚集，从而消除铸件的内应力，达到稳定尺寸、二质点聚集，从而消除铸件的内应力，达到稳定尺寸、提高塑性、减少变形的目的。提高塑性、减少变形的目的。 热处理状态代号热处理状态代号为为T

7、2T2。 2 2）淬火淬火。 淬火也叫固溶处理或急冷处理。淬火也叫固溶处理或急冷处理。 工艺工艺是：将铝合金铸件加热到较高的温度（一般在接是：将铝合金铸件加热到较高的温度（一般在接近于共晶体的熔点，大多在近于共晶体的熔点，大多在500500以上），保温以上），保温2h2h以以上，使合金内的可溶相充分溶解。然后，急速淬人上，使合金内的可溶相充分溶解。然后，急速淬人60-10060-100的水中，由于铸件受到急冷，使其在合金中的水中，由于铸件受到急冷，使其在合金中得到最大限度溶解的强化相固定并保存到室温。得到最大限度溶解的强化相固定并保存到室温。3 3）时效时效 工艺是：将经过淬火的铝合金铸件加热

8、到某个温度，工艺是：将经过淬火的铝合金铸件加热到某个温度，保温一定时间出炉空冷到室温，使过饱和的固溶体分保温一定时间出炉空冷到室温，使过饱和的固溶体分解，让合金基体组织稳定。解，让合金基体组织稳定。时效处理又分为自然时效和人工时效两大类。自然时时效处理又分为自然时效和人工时效两大类。自然时效是在室温下进行时效强化的处理。人工时效又分为效是在室温下进行时效强化的处理。人工时效又分为不完全人工时效、完全人工时效、过时效三种。不完全人工时效、完全人工时效、过时效三种。不完全人工时效不完全人工时效。将铸件加热到。将铸件加热到150-170150-170（较低温度下），保温（较低温度下），保温3-5h3

9、-5h，以获得较好的抗拉强度、，以获得较好的抗拉强度、良好的塑性和韧性，但耐蚀性降低。良好的塑性和韧性，但耐蚀性降低。 完全人工时效完全人工时效。 将铸件加热到将铸件加热到175-185175-185（较高温度下），保温（较高温度下），保温5-24h5-24h，以获得足够的抗拉强度（即最高的硬度），但伸长率以获得足够的抗拉强度（即最高的硬度），但伸长率降低。降低。过时效过时效。也称稳定化回火。也称稳定化回火。 工艺是：将铸件加热到工艺是：将铸件加热到190190230230，保温，保温4-9h4-9h，使强，使强度有所下降，塑性有所提高，以获得较好的抗应力腐度有所下降，塑性有所提高，以获得较好

10、的抗应力腐蚀能力。蚀能力。4 4）循环处理循环处理 把铝合金铸件冷却到零下某个温度（如一把铝合金铸件冷却到零下某个温度（如一5050,70,70或一或一195195）并保温一定时间，再把铸件加热到）并保温一定时间，再把铸件加热到350350以下，使合金中的固溶体点阵反复收缩和膨胀，并使以下，使合金中的固溶体点阵反复收缩和膨胀，并使各相的晶粒发生少量位移，以使这些固溶体结晶点阵各相的晶粒发生少量位移，以使这些固溶体结晶点阵内的原子偏聚区和金属间化合物的质点处于更加稳定内的原子偏聚区和金属间化合物的质点处于更加稳定的状态，从而达到产品零件尺寸、体积更加稳定。这的状态，从而达到产品零件尺寸、体积更加

11、稳定。这种反复加热、冷却的热处理工艺，即循环处理种反复加热、冷却的热处理工艺，即循环处理。 仅适于处理在使用中要求尺寸很稳定、极精密的零件仅适于处理在使用中要求尺寸很稳定、极精密的零件（如检测仪器上的某些零件）；一般铸件均不作这种（如检测仪器上的某些零件）；一般铸件均不作这种处理处理。（2 2）热处理操作技术要点）热处理操作技术要点1 1）应根据铸件结构形状、尺寸、合金特性等制）应根据铸件结构形状、尺寸、合金特性等制定的热处理工艺进行热处理。定的热处理工艺进行热处理。2 2）热处理前应检查热处理设备、辅助设备、仪）热处理前应检查热处理设备、辅助设备、仪表等是否合格和正常，炉膛各处的温度差是否在

12、规定表等是否合格和正常，炉膛各处的温度差是否在规定的范围之内（的范围之内（55）。）。3 3）装炉前铸件应吹砂或冲洗，应无油污、脏物、）装炉前铸件应吹砂或冲洗，应无油污、脏物、泥土，合金牌号不应相混。泥土，合金牌号不应相混。 4 4）形状易产生变形的铸件应放在专用的底盘或支架）形状易产生变形的铸件应放在专用的底盘或支架上，不允许有悬空的悬壁部分。上，不允许有悬空的悬壁部分。 5) 5) 检查铸件性能的单铸或附铸试棒应随工件一起检查铸件性能的单铸或附铸试棒应随工件一起同炉热处理，以真实反映铸件的性能。同炉热处理，以真实反映铸件的性能。 6)6)在保温期间应随时检查、校正炉膛各处温度，防止在保温期

13、间应随时检查、校正炉膛各处温度，防止局部高温或烧化。局部高温或烧化。 7) 7)在断电后短时间不能恢复时，应将在保温中的铸在断电后短时间不能恢复时，应将在保温中的铸件迅速出炉淬火，等恢复正常后，再装炉、保温和进件迅速出炉淬火，等恢复正常后，再装炉、保温和进行热处理。行热处理。 8)8)在盐槽中淬过火的铸件，应在淬火后立即用热水在盐槽中淬过火的铸件，应在淬火后立即用热水冲洗，清除残盐，防止腐蚀。冲洗，清除残盐，防止腐蚀。 9)9)发现淬火后铸件变形，应立即予以校正。发现淬火后铸件变形，应立即予以校正。l1010）需要时效处理的铸件，应在淬火后）需要时效处理的铸件，应在淬火后0.5h0.5h内进行

14、时内进行时效处理。效处理。1111）如经热处理后发现性能不合格，可重复进行热处）如经热处理后发现性能不合格，可重复进行热处理，但次数不得超过两次。理，但次数不得超过两次。三三. .铸造铝合金热处理状态代号铸造铝合金热处理状态代号lT1-T1-未经淬火的人工时效未经淬火的人工时效金属型或湿砂型铸造的合金，因冷却速度较快，金属型或湿砂型铸造的合金，因冷却速度较快，已得到一定程度的过饱和固溶体，即有部分淬火效果已得到一定程度的过饱和固溶体，即有部分淬火效果。再进行人工时效，脱溶强化，则可提高硬度和强度。再进行人工时效，脱溶强化，则可提高硬度和强度，并改善切削加工性能用于处理承受载荷不大的硬模，并改善

15、切削加工性能用于处理承受载荷不大的硬模铸件对提高铸件对提高ZLl04ZLl04、ZLl05ZLl05等合金的强度比较有效时效等合金的强度比较有效时效温度约温度约150150180180，保温时间为，保温时间为1 124h 24h 三三. .铸造铝合金热处理状态代号铸造铝合金热处理状态代号lT2-T2-退火退火 消除铸件的内应力消除铸件的内应力( (铸造应力和机械加工引起的应铸造应力和机械加工引起的应力力) )，稳定铸件尺寸，并使，稳定铸件尺寸，并使A1-SiA1-Si系合金的系合金的SiSi晶体球状晶体球状化，提高其塑性用于要求使用过程中尺寸很稳定的铸化，提高其塑性用于要求使用过程中尺寸很稳定

16、的铸件件 对对A1A1sisi系合金效果比较明显。铸件在铸造后或系合金效果比较明显。铸件在铸造后或粗加工后常进行此处理。粗加工后常进行此处理。 退火温度退火温度280280300300，保温时间为，保温时间为2 24h4h 三三. .铸造铝合金热处理状态代号铸造铝合金热处理状态代号lT4-T4-淬火淬火( (固溶处理固溶处理) )，自然时效，自然时效通过加热保温，使可溶相溶解，然后急冷，使大通过加热保温，使可溶相溶解，然后急冷，使大量强化相固溶在量强化相固溶在a a固溶体内，获得过饱和固溶体，固溶体内，获得过饱和固溶体，以提高合金的硬度、强度及耐蚀性用于承受动载荷冲以提高合金的硬度、强度及耐蚀性用于承受动载荷冲击作用的铸件击作用的铸件 对对A1-MgA1-Mg系合金为最终热处理；对需人系合金为最终热处理；对需人工时效的其他合金则是预备热处理工时效的其他合金则是预备热处理。淬火温度约。淬火温度约500500535535。 三三. .铸造铝合金热处理状态代号铸造铝合金热处理状态代号lT5 -T5 -淬火淬火+ +不完全人工时效不完全人工时效 可获得较高的强度和屈服强度，提高塑性，但耐蚀性可获得较高的强度和屈服强度，提高塑性，但耐蚀性会有所下降，特别是晶间腐蚀会有所增加会有所下降，特别是晶间腐蚀会有所增加用于承受高静载