铝合金热处理工艺详情分析

为保证零件的性能要求,采用非标准铝锡合金,Cu的作用是强化基体。Sn可形成较软的低熔点Al-Sn共晶体,增加耐磨性。轴套是齿轮泵的主要零件之一,装在高速运转的齿轮两端起轴承支撑作用。它必须有足够的强度和良好的耐磨性。原热处理工艺为515℃固溶6h水冷,180℃时效8h空冷。 该工艺于1996年正式投产至今,已生产轴套几十万只,全部合格。工效提高1.3倍,一年可节约资金约7万元,节电超过8万kW.h,当然这种工艺也有自己的缺陷。 (1)Al-Sn共晶体过烧加入锡形成含锡为99.5%的Al-Sn共晶体,其熔点为229℃。当工件加热到515℃时,Al-Sn共晶体过烧,淬火冷却时形成复熔球团。在形成复熔球团过程中,一方面晶界氧化,使晶粒强度下降,另一方面又产生了许多显微空隙,使晶粒界面能增加,金属的强度降低,在使用过程中易过早失效。 (2)工艺生产时间长,达16h之多,生产效率低,能耗大。 由金相观察和力学性能试验数据可以看出,250℃×7h处理工艺比较理想。Al-Sn共晶体呈断网状沿晶界分布,一方面Al-Sn共晶体分布比较均匀,保证有良好的耐磨性,另一方面Al-Sn共晶体没有分割基体,使合金有较好的塑性和韧性。采用250℃×7h处理工艺可以得到较高硬度,是因为该合金含Cu量较少,金属模冷却速度快,在铸造冷却过程中,已保证Cu熔入固溶体,起到了淬火作用。通过自然时效提高了硬度,也证明了这一点。 250℃×7h空冷工艺比515℃×6h水冷+180℃×8h空冷工艺的抗拉强度提高47%。 250℃×7h空冷工艺温度稍高于Al-Sn共晶体的熔点,是为了在不使共晶体过烧的前提下,通过较短的保温时间得到Al-Sn共晶体的断网状分布。 在工艺试验的基础上进行了小批量试生产,经硬度、金相检查和试验台做产品出厂试验,均全部合格。