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CN101050512A - 一种高效高性能a356合金低压铸造轮毂的热处理方法 - Google Patents

一种高效高性能a356合金低压铸造轮毂的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高效高性能A356合金低压铸造轮毂的热处理方法，包括以下步骤：将轮毂在535－545℃温度下固溶5－7小时，固溶后进行淬火处理，淬火后立即进行低温预时效处理，低温预时效后立即进行时效处理，时效处理的温度为175－185℃，时效时间为3－5小时。本发明的热处理方法大大缩短了固溶处理时间和时效时间，同时，使A356合金低压铸造轮毂的强度性能得到了显著提高，而且大大缩短了热处理周期，提高了生产效率，大幅度提高了合金的力学性能。

Description

一种高效高性能A356合金低压铸造轮毂的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种适用于A356合金低压铸造轮毂的热处理方法，属于金属热处理领域。
背景技术
随着中国加入世贸组织，中国在未来的5-10年将会是世界最大、增长最快的汽车市场，能源、环境和安全是当今世界各国极为关注的三大问题，汽车工业的发展和应用普及同这三大问题密切相关。随着现代汽车节能降耗要求的不断高涨，安全和环保法规日趋严格，汽车轻量化的要求更为迫切，而铝合金所具有的质量轻，强度高，成型性好，价格适中，回收率高的优点，对降低汽车自重，减少油耗，减轻环境污染与改善操作性能方面有着重大意义，已成为汽车工业的首选材料。作为汽车的重要零部件——轮毂，目前其铝化率已达到了60-70％，预计到2010年，轮毂的铝化率将达到72-78％。目前铝合金轮毂主要有两种制造方法，铸造法和锻造法，近几年来，虽然锻造铝合金轮毂比铸造铝合金增长速度快得多，但由于成本和成品率等方面的原因，预计到2010年，铝合金轮毂生产仍然以铸造法为主，其中低压铸造轮毂约占铝合金轮毂产量的75％。相对于锻造铝合金轮毂，低压铸造铝合金轮毂强度偏低，而德国高档汽车如奥迪等厂商对轮毂的强度要求较高，要求屈服强度达到200MPa以上(从轮毂上轮缘取样)，一般低压铸造铝合金轮毂性能还达不到要求。目前，A356合金低压铸造铝合金的热处理方法是在高温进行固溶处理后，淬火进行完全人工时效，这样不仅生产时间很长，且轮毂的屈服强度偏低，远远不能高档汽车对轮毂的强度要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效高性能A356合金低压铸造轮毂的热处理方法，以达到大大缩短生产时间，且屈服强度较高的目的。
为了达到上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种高效高性能A356合金低压铸造轮毂的热处理方法，包括以下步骤：将轮毂在535-545℃温度下固溶5-7小时，固溶后进行淬火处理，淬火后立即进行低温预时效处理，低温预时效后立即进行时效处理，时效处理的温度为175--185℃，时效时间为3-5小时。
所述的淬火温度为室温。
所述的低温预时效温度为100℃-130℃，低温预时效时间为0.5-3小时。
采用本发明的A356合金低压铸造轮毂的热处理方法，其热处理时间为10.5-13小时，与现有的A356合金低压铸造轮毂的热处理方法相比，热处理时间缩短了5-7.5小时，大大缩短了生产周期，提高了生产效率。在同一生产周期内，国家性能标准规定A356合金低压铸造轮毂的延伸率(上轮缘取样)不得低于7％，采用本发明的热处理方法的合金的延伸率能够稳定在10-12％之间，完全达到国家标准，合金的抗拉强度达到了308MPa，较现有的热处理方法提高了14％，屈服强度提高到246MPa，提高了38％，屈服强度完全能够满足德国高档轿车轮毂的性能要求。本发明的热处理方法缩短了固溶处理时间和时效时间，同时，使A356合金低压铸造轮毂的强度性能得到了显著提高，而且大大缩短了热处理周期，提高了生产效率，大幅度提高了合金的力学性能。
轮毂的生产制造工艺：熔炼时采用Al-10Sr中间合金进行变质，并加入0.2％Al-5Ti-1C进行细化处理，变质细化后，熔液倒入低压铸造机进行低压铸造，铸造后，从轮毂的上轮缘进行取样，(取样轮毂型号为330)。
                 表1 A356合金低压铸造轮毂双级时效优化工艺参数
  固溶处理   低温预时效处理   高温时效处理
  温度℃   时间h   冷却介质   温度℃   时间h   冷却介质   温度℃   时间h   冷却介质
  535-545   5-7   水   100-130   0.5-3   空气   175--185   3-5   空气
热处理后试样加工成标准硬度试样，进行力学性能测定，合金的力学性能测试结果见表2：
           表2 本发明的方法与现有方法下合金力学性能对比
    工艺类别     抗拉强度/MPa     屈服强度/MPa     延伸率/％
    I     1     295     225     10
    2     290     215     12
    3     290     225     9
    II     1     300     245     8.5
    2     305     245     10
    3     295     235     10
    III     1     310     250     12
    2     305     245     10
    3     300     245     12
    现有方法     1     275     175     7.5
    2     280     185     13
    3     280     180     11
(注：I、II、III为本发明的三个实验方案)
从表2中可以看出，本发明的方法能够显著提高合金的屈服强度，此外抗拉强度也有所改善，延伸率更为稳定。
为证验新工艺的重现性，我们对表2中的方案III进行了重复性实验，其实验结果见表3：
        表3 表2中的方案III力学性能测试结果
  序号     抗拉强度/MPa     屈服强度/MPa     延伸率/％
  1     310     250     9
  2     310     245     10
  3     305     245     12
  平均     308     246     10
由表3可见，在方案III下，合金的抗拉强度由现有方法的280MPa提高到308MPa，提高幅度达10％；屈服强度由180MPa提高到246MPa，提高幅度达38％，而延伸率更为稳定，且完全满足国家A356低压铸造轮毂的7％的延伸率标准。
具体实施方式
实施例1
本实施例中的高效高性能A356合金低压铸造轮毂的热处理方法为：在535℃的温度下固溶5小时，在室温下进行淬火，淬火后立即进行低温预时效，在100℃的温度下试样分批进行保温，保温时间为：1小时，保温后立即进行时效处理，时效温度175℃，时效时间5小时。
实施例2
本实施例中的高效高性能A356合金低压铸造轮毂的热处理方法为：在540℃的温度下固溶6小时，在室温下进行淬火，淬火后立即进行低温预时效，在115℃的温度下试样分批进行保温，保温时间为：2小时，保温后立即进行时效处理，时效温度180℃，时效时间4小时。
实施例3
本实施例的高效高性能A356合金低压铸造轮毂的热处理方法为：在545℃的温度下固溶7小时，在室温下进行淬火，淬火后立即进行低温预时效，在135℃的温度下试样分批进行保温，保温时间为：3小时，保温后立即进行时效处理，时效温度185℃，时效时间3小时。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1、一种高效高性能A356合金低压铸造轮毂的热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：将轮毂在535-545℃温度下固溶5-7小时，固溶后进行淬火处理，淬火后立即进行低温预时效处理，低温预时效后立即进行时效处理，时效处理的温度为175-185℃，时效时间为3-5小时。
2、根据权利要求1所述的高效高性能A356合金低压铸造轮毂的热处理方法，其特征在于：所述的淬火温度为室温。
3、根据权利要求1所述的高效高性能A356合金低压铸造轮毂的热处理方法，其特征在于：所述的低温预时效温度为100℃-130℃，低温预时效时间为0.5-3小时。
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Assignor: Zhengzhou University

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Granted publication date: 20091028

License type: Exclusive License

Record date: 20100312

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Granted publication date: 20091028

Termination date: 20150403

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