[发明专利]一种高强耐磨Al‑Si‑Cu合金的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于有色金属材料制造技术领域，具体涉及一种高强耐磨Al‐Si‐Cu合金的热处理工艺。

背景技术

含硅硬铝合金具有高强度、质轻及优良耐磨性能，广泛应用于发动机活塞、多类空调压缩机叶片及叶轮等耐磨部件。发明专利[ZL201210313325.6]公开了一种类似合金的成分。但此类铝合金因合金元素含量高达15～25％，硬度及强度高，脆性大，很难实现其塑性加工，通常采用粉末冶金方法制备成型，大大制约其各方面的应用。目前部分企业采用的解决方法是适当降低合金含量，以提高合金塑性；并采用熔铸方法制坯，通过塑性加工获得各种规格的材料或制品。在这种情况下，热处理成为关键工序，因为只有通过热处理或形变热处理，才能使合金获得预期的高强耐磨性能。发明专利[ZL201210313190.3]公开了一种类似合金的生产工艺，采用双级时效热处理使合金获得较高力学性能。但是，因为此类合金成分复杂，在热处理过程中可能发生多种相变，形成多种第二相，包括各种强化相和硬脆杂质相，所以合金的组织与性能控制难度大，普通热处理制度难以使合金的潜力得到充分发挥，通常情况是提高了合金的硬度与强度，结果其塑性与韧性显著下降，反之亦然。强度和硬度不高将降低合金的耐磨性能，而塑性太差将影响后续加工及使用。因此，对于此类合金的塑性加工产品，如何通过热处理工艺控制，使其达到良好的力学性能和耐磨性能匹配，一直是行业内尚未解决的技术难题。

发明内容

本发明针对上述已有技术存在的问题，提供一种与现有技术显著不同、包含形变的高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺。

本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺，包括下述步骤：

步骤一

在525～580℃对高强耐磨Al-Si-Cu合金进行高温热处理，高温热处理后进行温水淬火，得到高温处理后的合金；所述温水的温度为40～80℃；

步骤二

对步骤一所得高温处理后的合金进行冷变形；冷变形率控制在5～20％，得到冷变形后的合金；

步骤三

对步骤二所得冷变形后的合金进行两次退火处理，得到成品；两次退火处理中，第一次退火处理的温度为280～320℃、时间为30～60分钟，第一次退火后立即进行第二次退火处理，第二次退火处理的温度为100～140℃、时间为480～600分钟。

作为优选方案，本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺，步骤一中，所述高强耐磨Al-Si-Cu合金为经热挤压成形的合金半制品。

作为优选方案，本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺，步骤一中，在525～580℃对高强耐磨Al-Si-Cu合金进行高温热处理120～240分钟，高温热处理后立即在40～80℃温水中淬火。

作为优选方案，本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺，所述高温热处理的温度条件为540～560℃、保温时间150～210分钟；高温热处理后立即50～60℃温水中淬火。

作为优选方案，本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺，步骤二中所述冷变形包括冷轧或冷拉。

作为优选方案，本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺，步骤二中，冷变形率控制在8～15％。

作为优选方案，本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺，步骤三中，一次退火的温度为280～300℃，保温时间为30～40分钟。

作为优选方案，本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺，步骤三中，第二次退火的温度为100～120℃、保温时间为420～510分钟。

作为优选方案，本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺，步骤三中，在第一次退火完成后将材料转移至二次退火炉进行第二次退火，转移时间不大于10秒。

作为优选方案，本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺，所述高强耐磨Al-Si-Cu合金中，合金元素总含量大于等于18wt％。

作为优选方案，本发明一种高强耐磨Al-Si-Cu合金的热处理工艺特别适用于含Si10～15wt％、优选为12.5～15wt％，Cu3.0～5.0wt％、优选为4.5～5.0wt％，Mg0.5～1.5wt％、优选为1.0～1.5wt％的铝合金挤压制品。