1. 介绍
热处理转化了来自ASCAST的铝铸件, 可变专业组件成精确的工程零件，满足苛刻的应用要求.
通过仔细控制温度, 浸泡时间, 和冷却率, 铸造厂和冶金家可以量身定制机械性能,
例如拉伸强度, 硬度, 延性, 和抗疲劳性, 同时也改善了磨损特性, 可加工性, 和维稳定性.
本文深入研究基础知识, 过程, 以及热处理铝铸件的最佳实践.
我们旨在提供专业人士, 权威性, 和综合工程师指南, 冶金学家, 以及寻求优化铝制铸件组件的优质专业人士以表现和成本.
2. 为什么热处理铝铸件?
热处理的目的是:
- 增加拉伸强度和硬度
- 改善延展性和抗疲劳性
- 增强的可加工性和耐磨性
- 尺寸稳定性和残余压力缓解
- 服务条件的量身定制特性
- 一致性和质量保证
3. 常见的铝制铸造合金
铝制铸造合金通常分为两个主要类别:
他们由 四位数的数字 (例如。, A356, A319, A380) 并陷入 2xx, 3xx, 4xx, 或7xx 系列取决于主要合金元素.
桌子: 普通铝铸造合金的概述
| 合金 | 主要合金元素 | 铸造过程 | 关键属性 | 典型的应用 |
|---|---|---|---|---|
| A356 | 硅, 镁 | 沙 / 永久模具 | 高力量, 良好的耐腐蚀性, 可焊接 | 航天, 汽车车轮, 海洋零件 |
| A319 | 硅, 铜 | 沙 / 永久模具 | 良好的可加工性, 中等力量, 良好的铸造性 | 发动机块, 石油锅, 传输案例 |
| A206 | 铜 | 永久模具 | 强度很高, 低延展性, 热处理 | 飞机配件, 结构部件 |
| A380 | 硅, 铜, 铁 | 高压模具铸件 | 出色的铸造性, 优势, 低成本 | 住房, 括号, 消费电子产品 |
| ADC12 | 硅, 铜, 铁 | 高压模具铸件 | 良好的流动性, 戴阻力, 维稳定性 | 汽车, 电子产品, 小型电器 |
| alsi9cu3 | 硅, 铜 | 高压模具铸件 | 欧盟等效于A380; 多才多艺且常用 | 汽车变速箱外壳, 发动机盖 |
| 443.0 | 硅, 镁 | 沙 / 永久模具 | 高腐蚀性, 中等力量 | 海洋应用, 泵, 阀 |
| 535.0 | 镁 | 沙 / 永久模具 | 优异的耐腐蚀性, 可焊接 | 海洋硬件, 建筑组件 |
4. 铝铸件可用哪种类型的热处理?
铝铸件的热处理过程根据合金组成而变化, 铸造类型, 和所需的机械性能.
采用专门的熔炉和精心控制的淬火方法来确保尺寸稳定性并防止治疗期间开裂. 以下是适用于铝铸件的常见热处理类型:
TF (完全热处理)
TF处理的目的是显着提高铝铸件的硬度和强度.
该过程涉及将铸件加热至约515–535°C。 4 到 12 将合金元素溶解成坚固溶液的小时.
然后在温水中迅速淬火以防止破裂, 然后在150–160°C下老化 4 到 16 小时.
这种治疗几乎使原始铸造的硬度翻了一番. 当需要高强度和耐用性时，通常使用TF, 例如在结构组件中.
它的优势在于机械性能的重大改善，同时保持铸造完整性.
结核病条件 (T4)
这种热处理旨在改善延展性和中等强度.
将铸件加热到其熔点下方，直到合金元素进入坚固溶液, 然后在水中淬火, 开水, 或聚合物溶液.
选择淬灭介质以平衡机械性能, 减少失真, 并最大程度地减少内部压力.
结核病适用于需要良好可配合性和可焊性的零件.
优势是保留延展性和合理的强度, 这有助于进一步的制造过程.
TB7 (处理和稳定的溶液)
设计用于生产具有增强延展性的铸件, 该处理类似于TF，但在较高的温度为240–270°C的衰老中进行衰老。 2 到 4 小时.
与TF相比，这会导致铸件稍柔软, 在需要一些灵活性的应用中，使它们更易于使用.
它用于需要更好的热稳定性和韧性的组件.
这 (年龄硬化)
热处理通过将铸件加热至150-170°C，加速自然老化过程 4 到 12 小时没有任何淬火.
这对于可能因快速冷却而损坏的复杂或精美的铸件特别有用.
该过程改善了硬度和稳定性，而不会冒扭曲的风险. 对于保留形状至关重要的精致部分，首选TE.
T5 (降水衰老)
这个人工老化过程通过在相对较低的温度下加热铸件来稳定铸件 (150–200°C) 为了 2 到 24 小时.
T5提高可加工性和尺寸稳定性，通常应用于控制硬度和表面表面很重要的模具铸件.
优势是改善机械性能，对铸件的热影响很小.
T6脾气
T6治疗用于实现高强度和硬度.
铸件在538°C左右处理溶液约为 12 小时, 在66–100°C的水或甘氨酸中迅速淬火, 然后在154°C下人为年龄 3 到 5 小时.
经常, 拉直的步骤遵循淬火以确保尺寸精度.
T6广泛应用于航空航天, 汽车, 和用于结构零件的国防行业，需要出色的机械性能.
它的主要优点是最大化强度，同时最大程度地减少负载下的变形.
TF7 (T7或T71 - 溶液处理和稳定)
这种处理通过溶液处理铸件并将其稳定在200–250°C来增强高温机械稳定性.
虽然它提供的拉伸力略低于T6, TF7提高热电阻和尺寸稳定性.
它是暴露于温度升高或长期压力的组件的理想选择.
缓解压力和退火 (TS条件)
压力缓解热处理, 在200–250°C下进行, 减少可能导致翘曲或破裂的残余压力.
退火, 在300–400°C下完成, 软化铸件以更容易加工或形成.
这些处理通常用于需要进一步机械操作的厚或复杂的铸件. 他们的优势是提高尺寸稳定性和增强的可加工性.
聚合物淬火
而不是水, 聚合物溶液用于以较慢的速率淬灭铸件.
这减少了内部应力和失真, 使其适用于需要较小硬度但高维精度的复杂或薄壁铸件.
聚合物淬火提供了一种更温和的冷却方法来保护精致的几何形状.
铝铸件表的常见热处理类型
| 热处理 | 目的 | 过程 | 应用 | 优点 |
|---|---|---|---|---|
| T6 (解决方案 + 人工衰老) | 最大化力量和硬度 | 溶液热处理 (〜530°C) →快速淬火→在150–180°C下的人工老化 | 汽车零件, 航空航天结构, 高强度工业铸件 | 优秀的机械性能, 高力量, 良好的耐腐蚀性 |
| T5 (直接衰老) | 快速硬化以低成本 | 在没有溶液处理的情况下铸造然后在160-200°C下人为老化 | 铸件 (例如。, A380, ADC12) | 经济, 简单的过程, 改善表面硬度 |
T4 (自然衰老) |
保持延展性和中等强度 | 溶液热处理→淬火→室温下自然衰老 96+ 小时 | 焊接或形成零件 | 良好的延展性, 适用于形成和焊接 |
| T7 (过度) | 增强热和尺寸稳定性 | 溶液处理→在190–220°C的衰老延长 | 高温航空航天零件, 精度组件 | 改善了蠕变抗性, 维稳定性 |
o脾气 (退火) |
减轻压力, 软化材料 | 加热至300–400°C→保持几个小时→缓慢冷却 | 厚壁的铸件, 焊接的组件, 加工零件 | 增强的可加工性, 软结构, 改善韧性 |
| 均质化 | 减少隔离, 改善微观结构 | 在〜500°C的长度浸泡12–24小时→控制冷却 | 大型铸币, 用于加工的坯料 | 提高一致性, 更好的机械性能 |
| 缓解压力 | 减少内部压力和扭曲 | 加热至250–300°C→保持几个小时→空气冷却 | 精密零件, 加工或焊接后的组件 | 提高尺寸稳定性, 降低破裂的风险 |
5. 合金特定的热处理食谱
A356/356.0: 标准T6过程
- 解决方案: 540–560°C, 6 h (25 MM部分).
- 淬火: 水 (〜20°C) 轻度搅动.
- 老化 (T6): 160–165°C, 6 h; 空气凉到环境.
- 可选的T7: 180 °C, 10 h; 空气冷却.
A380/A383: T4和T5应用
- T4 (自然衰老): 从505–525°C的淬火; 保持18–24 h; 力量有限 (〜uts 200 MPA) 具有良好的延展性 (4–6％).
- T5: 直接人工衰老 160 °C持续4-6小时; 结果〜UTS 210–230 MPA, 延伸3–4％.
319/319.0: HPDC的SHT和老化
- SHT: 505–525°C 4-6小时 (10–20毫米部分).
- 淬火: 聚合物 (10% PAG) 减少失真.
- 年龄 (T6): 160–170°C 8–10 h; 产量约260 MPa, 伸长〜4–5％.
A413: 高强度铸件
- SHT: 540–560°C 8–10 h (厚部分50–100毫米).
- 淬火: 水 + 腐蚀抑制剂; 目标 400 °C/S冷却.
- 年龄 (T6): 160–170°C, 10 h; UTS 〜270–310 MPA, 伸长〜3–4％.
- 超额 (T7): 180–200°C, 10–12 h; UTS 〜260–290 MPA, 伸长〜5–6％.
6061 (铸造变体) 和特色合金
- 6061 - 播放sht: 530–550°C 4–6 h (12–25毫米部分).
- 淬火: 水或聚合物 (两者都可以接受中等失真).
- 年龄 (T6): 160 °C, 8 h; 产量〜uts 240–270 MPa, 伸长〜8–10％.
- 6063-投掷: 类似是, T5通常足以用于UTS 165–200 MPa，但T6产生UTS 〜210 MPa.
6. 机械性能相关性
抗拉强度, 屈服强度, 和治疗后的延伸
- A356 T6: UTS 240–280 MPA; YS 200–240 MPa; 伸长率6-8％.
- A380 T5: UTS 210–230 MPA; YS 160–180 MPA; 延伸3–4％.
- 319 T6: UTS 260–280 MPA; YS 210–230 MPA; 延伸4-5％.
- A413 T6: UTS 270–310 MPA; YS 220–260 MPA; 延伸3–4％.
硬度通过热处理阶段变化
- A356: ASCAST〜70 HB; SHT 〜60 hb之后; T6〜80-85 hb; T7〜75–80 hb.
- 319: ASCAST〜75 HB; T5〜85 hb; T6〜90-95 HB.
- A413: AS -Cast〜80 hb; T6〜95-105 HB; T7〜90–100 hb.
疲劳性能和破裂增长率
- A356 T6: 耐力极限〜70 MPa; T0〜50 MPA.
- 319 T6: 〜75 MPA; 较细的Cu -rich沉淀物引起的高血压疲劳性更好.
- 残留应力影响: 适当的压力缓解可以提高疲劳寿命20-30％.
高温铸造应用中的蠕变阻力
- A356 T7过度: 保持约85％的室温强度 150 °C; 可接受的发动机支架.
- A413: T7保留约80％ 200 °C; 建议在持续负载下用于传输外壳.
7. 铝铸件的应用
汽车行业
- 发动机块 (A356 T6): 证明 20% 减轻体重与. 铸铁; 热处理可产生约260 MPa, 实现更高的气缸压力.
- 气缸盖 (319 T6): T6处理消除了与孔隙率相关的疲劳失败; 在线路上重复运行，产生一致的性能 <1% 由于淬灭破裂而刮除.
航空航天零部件
- 涡轮叶轮 (6061 T6): 通过严格的SHT和老化, 实现疲劳生活 >10⁷循环下 200 MPA应力; CMM治疗证实 <0.01 毫米.
- 起落架齿轮块 (A356 T7): 过度稳定, 保持 75% 力量 120 °C; 没有服务内部破解 15,000 评估中的周期.
工业机械
- 泵外壳 (A413 T6): T6确保UTS >280 MPA, 减少壁厚 20% vs. ASCAST设计; 淬灭后润滑通道保持在±0.05毫米之内.
- 阀体 (A380 T5): 达到UTS 〜220 MPA, 伸长〜4％; 压力缓解 300 °C消除 80% ascast失真, 减少加工时间 30%.
消费电子和散热器
- 散热器 (6061 T6): 产生约250 MPa的UTS和导热率〜180 W/m·K; 挤出然后进行热处理以在高能LED模块中进行最佳性能.
- 笔记本电脑底盘 (A356 T6): T6确保机械载荷下的结构刚度; 最小的扭曲 (<0.2 毫米 200 mm跨度) 保留面板拟合和完成.
8. 结论
热处理 铝 铸件不是“单一尺寸的”命题.
通过理解冶金基本面 - 解决, 淬火, 和衰老 - 金属脂主义者可以设计可优化特定合金特性的周期 (6061, 7075, 356, ETC。) 和部分几何.
通过仔细控制熔炉温度, Quench Media, 和老化的轮廓, 铸件转变为适合航空航天的高性能组件, 海洋硬件, 汽车组件, 和精确的电子外壳.
最终, 成功的热处理取决于:
- 合金选择 和化学
- 精确的过程控制 (温度, 时间, 淬火率)
- 治疗后检查 (NDT, 机械测试, 维度检查)
- 应用驱动的脾气选择 (T6的力量, T7用于稳定性, TS缓解压力)
通过遵守这些原则并利用先进的炉技术和计量, 制造商确保铝铸件不仅相遇，而且超过了机械, 耐用性, 现代行业的可靠性标准.
