铸造铝合金轮毂T6热处理工艺的优化研究

铸造铝合金轮毅 � � 热处理工艺的优化研究 陈旷 、关绍康 、胡保健 气梁允勇 !∀ # 郑州大学 材料科学与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 , 河南 郑州 ∃% &! 幻∋ ( ∋ # 三 门峡戴卡轮毅制造有限公司 , 河南 三门峡 ∃) ∋以∗+ ( # 奇瑞汽车有限公司 , 安徽 芜湖 ∋ ∃, &!+ − + 摘 要 .研究了固溶时间 、淬火停留时间及涂装烘烤工艺对 / % � 合金铸造轮级性能的影响规律并优化了 � � 热处理工艺 ,将淬火停留时间缩短到 0 1 。 研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 .未涂装时优化工 艺使合金抗拉强度达到 ∋∃ & 州23 4 , 屈服强度 达到 ∀5∀ 州23 4 , 伸长率达到 56 (涂装后抗拉强度达到 ∋ �∋ 7 34 , 屈服强度达到 ∀)− 8 23 4 , 伸长率达到 −6 ,接近并达 到 目前国内 � � 工艺的强度性能 ,超过了国内轮毅行业的强度性能标准 ,具有一定的生产实际意义 。 关健词 . � �( 涂装烘烤 ( / %�( 淬火停留时间 中图分类号 二� 9 ∀∃ ∋ #∃ 文献标识码 . / 文章编号 . ∀&& ∀ 一 5 ∀∃!∋ &!+ �狮 #加 & 刁 : 3肠; 血 < = 砚犯4 >? 1 ≅ Α �� Β七4 ΧΔ Χ> <4臼” <Α Χ ≅Ε / ,# 皿加Φ Γ> Α Η4Ι Χ ϑ 1<< , < Β Κ 8 Λ力4 Α Μ ’, ≅ Ν / 8 Ι14≅Δ Ο4Α Μ ’, ΒΝ Π 4 ≅ ΔΘΡ4Α ’, Γ7入9 ΣΦΑ Τ Υ≅ Α Μ ’ !∀ # Η≅ 公邵 ≅Ε 7“记 > Ρ必 ς? Ρ? Α? 。阴Ω Κ呼Α< <>Ρ ΑΜ, 殊<哪1≅ Φ ΝΑ 诚 >Ι ΡΙΥ, 乃毛呼1≅ “ ∃% &! 刃么Η1 ‘叫 ∋ # % 忆砚。。必 Ξ 比一4Ι Χ 甲1< <, Η≅# ΓΧΩ# , Ι4Α ;< ΑΨ 她 ∃) ∋&!刃 , Η1 乙两叫 # Η1< >Υ /吻ΑΖ≅ [浅 Η≅ 活以 # , 平Φ1 Φ ∋∃ ∀!∗ 刃, Η1 ΡΑ4+ /加Χ>4 ? Χ . �[ < <日免? 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ΧΡ< 4 ,几,<4⎯Ν Α Μ # Λ <Υ ]≅ 川Ι . � � ( ⊥ 4 ΡΑ ΧΡΑ Μ [4Ο ΡΑ Μ ( / %� ( ∴Φ< Α? 1ΡΑ Μ ]4 ΡΧΡΑΜ Χ加< 铝合金轮毅具有节油 、真圆度好 、散热性好 、 坚固耐用 、外观美观和操作轻快等优点 , 作为钢制 轮毅的良好替代品 , 已广泛应用于轿车和客车上 。 但由于铝合金热处理后需要经历一次涂装烘 烤工序 , 相当于对合金进行一个后续热处理 ,以往 的研究仅局限于合金 � � 工艺的研究 , 因此作者 研究了固溶时间 、淬火停留时间及涂装烘烤工艺 对合金力学性能和组织的影响 , 并在研究基础上 优化了 � � 工艺 。 研究表明 ,合金经优化工艺处理 后其力学性能超过了目前国内 / % � 合金低压铸 造轮毅的标准 , 但比传统 � � 工艺的处理周期缩 短了约 Ι 1 ,大大节约了生产成本 。 ∀ 试验材料和试验方法 铝 、纯镁锭 、 ∀” 结晶硅 , 变质剂采用 /, 一∀&6 Ι> , 细 化剂选用 / ⎯一ς�Ρ 一⎯Η , 配制成符合要求的合金成 分 (试验设备及测试仪器 . %Χ 燃气炉 , 德 国 9 ,,以/ 低压铸造机 , ς ∗一 ∀& 箱式 电阻炉 , ϑ Ξ ϑΔ %& 微 机控制电子万能试验机 。 原材料和试验设备 原材料为 / % � 合金锭 , −− # )6以上的工业纯 Γ 0 熔炼铸造工艺 熔 炼 在 %Χ 燃 气 炉 中 进 行 , 熔 炼 温 度 为 ) ∃ &Τ) ) &℃ , 精炼温度为 ) ∃小) � & ℃ , 采用 ΗΗ肠精 炼 , 精炼 %一Ι ; ΡΑ , 静置 ∀卜∀% 而Α , 变质细化在中 间包进行 , 其温度不低于 )∋& ℃ , 加人变质细化剂 后 , 通氮精炼除气 ∀ %一∋& ; ΡΑ , 倒入低压铸造机进 行铸造 , 铸造温度不低于 ) ∋ &℃ , 铸造成特定规格 的 / % � 合金轮毅 , 其化学成分!质量分数 , 6 +为 . � # − − % ∀, & # ,7 Μ , & # & 5 � � Ρ, & # ≅ ,& ς> , & # ∀∃ 5 α< , & # & & � Η Φ , & # & ∀& 7 Α , & # & ∀ 助 ,余为 / ⎯。 收稿 日期 . ∋ & & % 一∀ ∀一∋ % 作者简介 . 陈旷!∀− )− 一+, 男 ,安徽安庆人 ,硕士研究生 ( 电话 . ∀ ) 5 ) ∀� 5 ∀∋ ( Κ 一; 苗, . 。1<ΑΟ β Μ Ι # ΖΖΦ # <ΩΦ # <Α ∀ # 热处理工艺的制定 / % � 铸造轮毅热处理工艺为 � � 热处理 ( 固 溶保温时间选择 &# % 、 ∀ 、 ∋ 、 、∃ 、 % 和 � 1( 淬火停留 《热加工工艺》∋ & & � 年第 % 卷第 � 期 时间选择 : 、∋ 、∃ 、 � 、 5 、 ∀& 和 ∀∋ 1 。 模 拟烘 烤 热 处 理 工 艺参 数 为 . 一 级 涂 装 !0 ∀& ≅Η Ψ ∋ &一∋ % ; ΡΑ + . 二 级涂 装 . !∀� & ≅Η Ψ ∋ &一∋ % ; ΡΑ +(三级涂装 .!∀& & ≅Η Ψ ∋ &一∋ % ; ΡΑ + 。 ∀ #∃ 力学性能测试和 Ξ ς Η 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 在轮毅上轮缘取样 , 制成标准力学性能试棒 , 热处理后 , 在 ϑ Ξ ϑ 一%& 微机控制电子万能试验机 上进行力学性能测试 , 拉伸速率为 Ι ; Α 订Ι (高温 差热分析在 Ξ ςΗ 分析仪上进行 。 停留时间为 &一 ∀∋ 1 ,合金的强度增加较快 ,文献认 为自然时效促使了合金固溶后 9 3 区变成了强化 相 臼相的形核部分 , 使人工时效后析出的 7象ΙΡ 相数量增加 ,从而增加了合金时效后的硬度 。 文献 2∋ 」认为铸造 / % � 合金轮毅 的淬火停 留时间以 企 ∀& 1 为佳 ,但研究表 明 ,淬火停留时间为 0 1 即 可达到较为理想 的强度性能 。 ∋# 涂装工艺对合金力学性能的影响 研究了涂装烘烤工艺对合金强度和伸长率的 影响 ,结果见图 ,伸长率结果为未涂装及一 、二级 涂装后的伸长率为 −6 , 三级涂装后为 ∀&6 。 结果 表明 , 涂装烘烤工艺能够在一定程度上提高合金 的强度 ,但对合金的伸长率没有太大影响 。 涂装工 艺对抗拉强度和屈服强 度的影响趋势是一致 的 , 一级涂装后 ,合金的强度降低 ,二级涂装后 ,强度大 大增加 ,三级涂装后 ,合金的强度又有所降低 。 # 抗拉强度�&∃&5&∋&∋ ,乙∋气乙 ∋ 试验结果及分析 ∋# ∀ 固溶保温时间对力学性能和组织的影响 由图 ∀ 可看出 , 固溶后的硬度随时间的延长 增加不大 , 在 1 后 , 合金 的硬度趋于稳定 , 说明 在 固溶阶段 , 由于硅相的溶人而引起的硬度增加 不是很大 (时效后 ,合金的硬度随固溶时间的增加 非常明显 , 尤其是前 ∃ 1 , ∃ 1 后增长趋势变缓 。 #�目之�侧粤 ▲固溶强度 时效强度 !、!∀叹!#∃了∃矛%几&! ∋国国(侧写以姆 么 么 ) ∗ + , − 固溶保温时间 ./ 图 0 固溶保温时 间对力学性能的影响 ) ∀ ∀ 1 23 23 23 23 4一5 5 5 一6 6 66 6 未涂装 一级涂装 二级涂装 三级涂装 图 ∗ 涂装烘烤工艺对 7 ∗, − 合金强度的影 响 对 7 ∗, − 合金在固溶态 、 8 − 及三级涂装工艺 处理后 的试样进行 9 :; 分析 , 结果见图 + 。 ) ) 淬火停留时间对力学性能的影响 图 ) 为淬火停留时间对力学性能的影响 , 可 看 出, 当淬火停留时间为 < / , 合金的硬度急剧增 加 , < / 后 ,合金的硬度有所增加 ,但增加较为缓慢 。 文献【=> 对 7= 一? ≅ 一:Α 合金固溶后停留时间对合金 时效强度的影响进行 了实验研究 , 结果发现淬火 + 名 一, ) 一, − 助 一− ∀ 级涂装 溶 − / +∀八气乙产∀∀+⋯⋯产Β‘∀, 汀 ,了#Χ#曰工Δ!!= 日 沐月璐滚 8 − 热处理 ΕΦ+ 0∀ ∀ 0, ∀ ) ∀ ∀ ) , ∀ ∗ ∀ ∀ ∗ , ∀ + ∀ ∀ + , ∀ 温度 . ℃Φ)Φ∀ΓΓ ∋臼山(侧写出怜 Γ − 1 5 5 4 ‘一5 55 山一5∀ ) + − Γ 0∀ 0) 淬火停留时间 ./ 图 ) 淬火停留时 间对力学性能 的影响 图 + 不同热处理工艺下 7 ∗, − 合金 9 : ; 曲线 文献 【∗> 研究 7 ∗ , − 合金屈服强度模型时指 出 , 硅在 Η 一7 = 中的固溶度为 ∀ , Ε 一 0 ) Ε , 由于硅 的固溶产生屈服强度增加不超过 )一∗ ?Ι Η 。 关于 7= 一? ≅ 一3Α 合金 的强化机理 , 文献 ϑ小−> 认为 , 合金 的脱溶序列为过饱和 Η 固溶体6 Κ Ι 区一Λ ”相“ 《热加工工艺》) ∀ ∀ − 年第 ∗, 卷第 − 期 ⊥‘相‘⊥ 相 , 当形成 9 3 区时 , 9 3 区与基体在边 界附近产生弹性应变 , 阻碍了位错运动 ,提高了合 金的强度 ( 随着时效时间的延长 , 93 区迅速长大 成针状或棒状即为 �’’相 , 其 Η 轴方向的弹性共格 结合引起的应变场最大 , 它的弹性应力也最高 , 当 ⊥ ”相长大到一定的尺寸 , 它的应力场遍布整个基 体 , 应变区几乎相连 , 此时合金的强度较高 (在 3’’ 相的基础上 , 7 Μ 、ΙΡ 原子进一步富集形成局部共 格的⊥’过渡相 , 其周围基体的弹性应变达到最大 值 , 强度有所下降 (当形成稳定的 ⊥ 相时 , 失去了 与基体的共格关系 ,共格应变消失 , 强度相对有所 下降。因此 ,合金强度的变化应主要归结为其沉淀 析出相之间的转变 。 对 / %� 合金 固溶 Ξ ςΗ 曲线进行分析 , 其中 / 点为 9 3 区析出峰 , Π 点为 ⊥” 相析出峰 , Η # 、Η 0 为侧析出峰 , Ξ 为 ⊥ 平衡相析出峰 。 比较固溶和 时效 Ξ ςΗ 曲线 , ⊥”和 ⊥’析出温度基本一样 , 但时 效 Ξ ςΗ 曲线 ⊥”峰值明显高于固溶 Ξ ςΗ 曲线 , 时 效曲线 ⊥ 相析出温度增加 , 因为时效有利于强化 相 尸,和 ⊥‘相的析 出 , 从而阻碍了平衡相 ⊥ 的析 出 。 一级涂装曲线 日相的析出温度降低 , 相 比一 级涂装 , 二级涂装曲线 ⊥ 相的温度增加 , 而三级 涂装 ⊥ 相的析出温度又有所降低 , 且三级涂装 ⊥ 相析出峰值明显增加 , 而 �’’和⊥ ‘相的峰值明显弱 化 。 在 / % � 合金中 , 合金的强度增加主要来 自于 ⊥ ”和 ⊥ ’相的沉淀强化 , 而平衡相对合金的强度没 有贡献 。 时效后 ,合金强度增加 , 由于时效过程中 形成 了大量弥散的 ⊥ ”和 ⊥ ,相 , 一级涂装后 , 有利 于 侧,和 ⊥ ‘相 向平衡相 ⊥ 相的转变 , 强化相数量 降低 , 从而使合金强度降低 (二级涂装后 ,合金强 度增加可能是因为二级涂装阻碍 ⊥” 和 ⊥ ‘相向平 衡相 ⊥ 相的转变 , 而固溶体中空位和位错的释放 使强化相增加的缘故 ( 三级涂装后 , 合金平衡相 ⊥ 相大大增加 , ⊥ ”和 ⊥ ‘相的数量减少 , 从 而使合金 的强度有所降低 。 涂装后 � � 优化工艺性能明显高于 � � 工艺未涂 装时的性能 。 � � 优化工艺强度性能已完全达到并 超过现国家轮毅行业强度性能标准 。 襄 ⎯ �‘工艺与优化工艺结果对比 ����� � 工艺艺 �� 优化工艺艺 χχχχχ Τ 、自 “ ### 一级级 一娜娜 _ 组组 未涂装装 一级级 一姗姗 _ 姗姗月月月、你表表表表表表表表表表表表表表表表表 抗抗拉强度 爪任妞妞 ∋ % ∋∋∋ ∋ ∃ ∋∋∋ ∋ ) ∋∋∋ ∋� ))) ∋ ∃ &&& ∋ &&& ∋ � %%% ∋�∋∋∋ 屈屈服强度 δ州田444 ε5&&& ∀) ��� ∀5 −−− ∀ 5∋∋∋ ∀5 ∀∀∀ ∀)∃∃∃ ∀5 ∀) −−− 伸伸长率!6 +++ −−− −−− −−− ∀&&& 555 ∀&&& ∀&&& −−− ∋# ∃ 优化 �� 工艺试验结果 根据上述试验结果 , 对 � � 工艺进行优化 , 按 温度不变 , 固溶保温时间 � 1, 淬火停留时间 0 1, 时 效时间 ∃ 1 进行试验 ,并与 � � 工艺进行对 比分析 结果见表 ,。 可看出优化工艺的强度稍逊于 � � 工 艺 ,三级涂装工艺后 ,缩小了两种工艺的强度差距 , 结论 !∀+ / % � 合金在固溶阶段硬度的增加并不 明显 ,随固溶时间的延长 ,合金的布氏硬度从 ) # − 增加到) ) # ∀ (时效后 ,合金的固溶时间对布氏硬度 的影 响十分 明显 , 由开 始的 ) ) # ∀ 增加到 −∃ , 在 & 、日∃ 1 增加较为明显 ,∃ 1 后增加趋势变缓 。 !∋+ 淬火停留时间小0 1 , 合金的硬度增加较 为明显 , 0 1 后合金硬度增加变缓 ,其原因是 自然时 效促使合金固溶后 93 区变成了强化相 ⊥ ‘相的形 核部分 , 使人工时效后析出的 7 Μ 0ΙΡ相数量增加 , 从而增加了合金时效后的硬度 。 ! + 涂装烘烤工艺能够在不影响合金伸长率 的前提下提高合金的强度 ,尤其是抗拉强度 ,涂装 工 艺后 , 两 种工 艺下 合金 的抗拉强度 增 加 了 ∀ %Τ∋ & 734, 屈服强度增加并不明显 。 Ξ ςΗ 分析认 为涂装工艺通过改变强化相 ⊥” 、⊥’相和平衡相 ⊥ 相的转变温度和分布数量来强化合金的强度 。 !∃+ � � 优化工艺涂装烘烤处理后合金 的性 能达到并超过了目前国内/ %� 低压铸造轮毅行 业的标准 。 参考文献 . 2,φ 邓苏莲 # 月7 Μ ΙΡ 和 /卫咙Μ ΙΡ7 Α 合金 自然时效和人工时效之 间的关系闭 # 铝加工 , ∀−5 �, !∀+. ∋‘∋) · ,∋φ 李友川 , 胡之亮 # 铸造铝合金轮毅热处理参数选择及其设备 闭 # 轻合金加工技术 , ∀−− ), !∋ %+ . 一 − · 2 φ = ≅ ; 翻起1 3 / , 女址叮吮 9 Π # /Α 明。[4> 山泊 ; 团已】Ε≅> /Ρ # )ΙΡΔ 7 Μ <4Ι ΧΡΑ Μ 4, ,≅ ΥΙ 2刀·7 4 Χ州4, Ι ς?Ρ< Α ? < 4Α Ω Κ Α ΜΡΑ 创才沁Μ , ∋的∋ # / ∋ % . ∃ ∋∃闷 ∃ # 2∃φ 王孟君 # �& � 铝合金时效工艺的研究 闭 # 金属热处理 , ∀−− 5, !5 +. ∋∃ · 2%χ 颜建辉 # 热处理工艺对印� 铝合金强度和导电率的影响闭 # 热加工工艺 , ∋侧只 , !∋+ .∃− 一%& # 2�φ =涵∴ /# ς记ΩΡ ∴ Φ Ρ】⎯Ω, Φ # ?< ≅Ε 咫叩 Μ ⊥ 川幼阴妞招 ≅Α 血 ; ≅伴>Χ Ρ<Ι ≅Ε �& � 4,也‘ Α # 口 4,, ≅Υ 闭 # χ≅ 叨门以∀ ≅Ε 7的币4ΡΙ 阮?<Ι Ι,Α Μ 毛即1Α Φ, ≅ Μ Υ , ∋以力 , ∀&∋ .∋ 今∋ ∃ & # 口 《热加工工 艺》∋ &!+ � 年第 % 卷第 � 期