[发明专利]一种富铜铸造亚共晶铝硅合金的热处理方法

说明书

技术领域

本发明一种富铜铸造亚共晶铝硅合金的热处理方法属于铝合金热处理技术领域。

背景技术

亚共晶铝硅合金因其具有较高的比强度、良好的耐磨、抗腐蚀和铸造性能，已被广泛用来制造发动机机体、缸盖、活塞和缸套等零部件。多年来，人们对该类合金的化学成分、熔体处理、铸造工艺参数对材料性能的影响已经进行了广泛而深入的研究，随着现代工业的发展，特别是对产品轻量化和高强化的要求不断提高，对具有优良综合性能的该类合金需要量越来越大，从而也充分意识到了热处理也是提高铸造铝合金强度的重要途径之一。

 固溶处理主要用来均匀化合金，改变枝晶间相的形貌和使凝固过程中形成的不均匀且粗大相重新溶解形成过饱和溶体，为合金的时效处理做准备。富铜铸造亚共晶铝硅合金相组成比较复杂，在非平衡凝固时，合金的组织中有Si、Mg₂Si、θ(Al₂Cu)和Q（Al₅Mg₈Cu₂Si₆）等相。Al₂Cu溶解缓慢，低固溶温度下保温时间不够时不能充分固溶于基体，温度过高又会产生过烧现象，而Mg₂Si只在较高温度下才能够迅速溶解。为了避免合金中低熔点相在固溶处理过程中发生过烧现象，需选择二级甚至多级固溶处理。

尤其是单级固溶处理无法充分获得良好力学性能，而多级固溶处理则在高温阶段固溶时间过长，能源消耗大且易造成晶粒和第二相粗大，反而使固溶处理在铸造铝硅合金热处理强化中的作用难以发挥到最大限度。因此研究开发新型的固溶处理方法对于最大限度地发挥热处理对富铜铸造铝硅合金的强化作用就显得尤为重要。

对于富铜铸造亚共晶铝硅合金来说，低温单级固溶处理时间过短则含铜的低熔点相不能充分溶解，铜和镁等原子不能充分固溶造成材料力学性能潜力不能充分发挥，高温单级固溶处理则易造成含铜的低熔点相过烧，从而对力学性能造成负面影响；而多级固溶处理则在高温阶段固溶时间过长，能源消耗大且易造成晶粒和第二相粗大，反而使固溶处理在铸造铝硅合金热处理强化中的作用难以发挥到最大限度。因此研究开发新型的固溶处理方法对于最大限度地发挥热处理对富铜铸造铝硅合金的强化作用就显得尤为重要。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种用于亚共晶铸造铝硅合金热处理强化的固溶处理方法，采用这种方法可以避免组织过烧并最大限度提高其力学性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种富铜铸造亚共晶铝硅合金的热处理方法，包括以下阶段：

低温长时固溶处理阶段，将合金铸件由常温升温至485±5℃下保温7-8小时；

中温固溶阶段，升温至515±5℃下保温4-6个小时；

高温短时固溶处理阶段，升温至535±5℃下保温2-4小时；

淬火阶段，采用室温水淬完成固溶处理，得到固溶处理铸件。

所述合金铸件为富铜铸造铝合金，含铜量按重量百分比为大于等于1.5%小于等于4%。

所述固溶处理铸件室温放置时间小于12小时，然后在170±5℃下保温7-10小时进行时效处理，最后空冷完成时效处理。

本发明与现有技术相比具有的有益效果为：本发明采用三级固溶处理，使合金铸件在低温长时固溶处理下，低熔点富Cu相充分溶解，避免过烧，中、高温下固溶使块状难熔Al2Cu、Mg₂Si和部分Si相溶解，以及共晶Si相发生颈缩、熔断，最终球化，最大限度的提高了力学性能，从而有助于进一步扩大该合金在车辆工业中的应用。