一种ZL205A合金铸件致密化热处理方法技术

本发明专利技术提供了一种ZL205A合金铸件致密化热处理方法，针对ZL205A铸件凝固时容易产生疏松的问题，提出一种新的致密化热处理工艺，以期减少铸件疏松缺陷，提高铸件一次合格率，进一步提高铸件性能。先将铸件置于真空热处理炉，对铸件进行抽真空热处理，抽除铸件中固溶的氢，然后将铸件表面疏松区域用氩弧焊枪进行封闭处理，接着进行热等静压处理，最后对铸件按行业标准进行固溶、时效处理。本热处理工艺可有效减少铸件中的氢含量，压合ZL205A铸件大部分疏松缺陷，大幅提高铸件一次合格率。铸件经本发明专利技术热处理后，力学性能得到有效提升，其抗拉强度高出GB1173

【技术实现步骤摘要】
一种ZL205A合金铸件致密化热处理方法


[0001]本专利技术属于金属材料领域，特别涉及一种ZL205A合金铸件致密化热处理方法。

技术介绍

[0002]ZL205A合金是目前强度最高的铸造铝合金之一，作为静载承力件、舱体结构部件在航空、航天、兵器领域广泛应用。ZL205A合金是铸造Al
‑
Cu系合金，Cu含量为4.6～5.3％，根据Al
‑
Cu二元相图可知，该成份Al
‑
Cu合金在凝固过程中为糊状凝固，凝固时极易产生疏松缺陷，极大影响铸件本体性能。
[0003]ZL205A合金凝固时为糊状凝固，其固液两相区温度差异较大(近100℃)，致其凝固收缩时容易产生疏松缺陷，且多为穿透性疏松，疏松区域组织不致密且氢含量较高，补焊时极易发气，造成焊缝气孔或焊接区域扩大；由于疏松为穿透性组织，热等静压无法将疏松组织压合。若发现不了，极易造成部件过载失效和安全隐患；同时，对铸件疏松进行排缺补焊时，疏松部位极易发气，造成补焊区域内部质量超标，补焊区域扩大，超出行业标准要求而导致铸件报废。目前，通常采用在铸件厚大部位设置冷铁和加强补缩的方式，来引导ZL205A合金实现顺序凝固，尽可能减少疏松缺陷，但对于部分厚大部件、复杂部件或设置浇道后不易去除的部件，该问题较难解决。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种针对ZL205A合金铸件的致密化热处理工艺，以期有效提高ZL205A铸件的一次合格率，同步提升ZL205A合金性能，具体技术方案如下：
[0005]一种ZL205A合金铸件致密化热处理方法，包括以下步骤：
[0006]S1、对铸件进行固态真空热处理：将铸件送入炉腔，进行抽真空处理，将炉腔真空度抽至2
×
10
‑4～2
×
10
‑5Pa，然后将炉温升至480～510℃，保温2～3h；保温过程中保持真空泵开启，保持炉腔真空度不大于2.3
×
10
‑4Pa；
[0007]S2、对铸件表面进行100％荧光处理，检测疏松区域；
[0008]S3、采用氩弧焊机对疏松区域进行电弧封闭处理；
[0009]S4、对封闭后的疏松区域进行荧光处理，如不合格继续重复S3步骤，直至合格；
[0010]S5、将铸件进行热等静压处理，压力介质为高纯氩气，在510～530℃对铸件进行保压处理，压力为110～130MPa，保压后炉冷至200℃以下出炉；
[0011]S6、对铸件进行固溶、时效处理：将铸件在538℃下保温15h，室温水淬，然后在155℃下保温10h，获得高性能ZL205A铸件。
[0012]作为优选，所述ZL205A合金铸件化学成份符合GB/T 1173
‑
2013要求。
[0013]作为优选，所述ZL205A合金铸件的各组分质量百分比为：Cu：5.1％，Mn：0.40％，Ti：0.18％，Cd：0.20％，V：0.19％，Zr：0.22％，B：0.06％，Fe：0.10％，其它杂质不大于0.20％，余量为铝。
[0014]作为优选，所述S2步骤按GB/T 9438
‑
2013规定方法。
[0015]作为优选，所述S3步骤氩弧焊机焊接电流40～55A，钨极直径3～4mm，喷嘴直径5～8mm，喷嘴离铸件疏松表面距离控制在20～30mm；封闭处理时间约20～35s。
[0016]作为优选，所述S3步骤重复处理次数不超过3次。
[0017]作为优选，所述S5步骤高纯氩气纯度不低于99.5％。
[0018]作为优选，所述S5步骤保压时间为1～1.5h。
[0019]作为优选，所述S6步骤处理参数参考GB/T 1173
‑
2013标准中ZL205A合金的规定。
[0020]本专利技术致密化ZL205A合金铸件的原理为：
[0021]本专利技术对ZL205A合金进行真空抽气处理，通过高温下铸件与真空环境中的H元素浓度差，铸件中的H原子通过扩散脱离铸件，达到降低铸件中氢含量的目的，可有效减少铸件补焊过程中产生气泡，减少补焊气孔缺陷。
[0022]由于ZL205A合金为糊状凝固，其疏松缺陷一般为穿透性缺陷，可通过表面荧光渗透处理，发现疏松位置和大致疏松面积，对铸件正反表面疏松区域进行电弧封闭处理，即表面熔化，达到表面封闭效果。对封闭后的铸件进行热等静压处理，将疏松组织压合，同时对于其它非疏松组织(如存在针孔的区域)也能起到较好的致密化作用。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]1、本专利技术提出一种ZL205A铸件的致密化处理工艺，先将铸件置于真空热处理炉，对铸件进行抽真空热处理，抽除铸件中固溶的氢，然后将铸件表面疏松区域用氩弧焊枪进行封闭处理，接着进行热等静压处理，最后对铸件按行业标准进行固溶、时效热处理。本热处理工艺可有效减少铸件中的氢含量，压合ZL205A铸件大部分疏松缺陷，明显提高铸件一次合格率。
[0025]2、本专利技术对ZL205A合金进行真空抽气处理，通过高温下铸件与真空环境中的H元素浓度差，将铸件中固溶的H原子脱出，达到降低铸件中氢含量的效果，可有效减少铸件后续补焊中气体析出，减少补焊气孔缺陷。
[0026]3、本专利技术对铸件正反表面的疏松区域进行电弧封闭处理，达到表面封闭效果，电弧接近铸件表面时，表面疏松区域会发生固态
‑
半固态(或液态)转变，有效封闭疏松表面；电弧不直接接触表面，最大限度减小对外形尺寸和其它位置的影响。
[0027]4、对封闭处理后的铸件进行热等静压处理，将疏松组织压合，同时对于其它非疏松组织也能起到良好的致密化作用。
[0028]5、铸件经本专利技术热处理后，力学性能提升明显，与GB 1173
‑
2013中规定的ZL205A
‑
T5标准值相比，其抗拉强度高出标准值近13％，延伸率高出标准值近50％。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为对比例2ZL205A合金铸件表面封闭处理前后的内部质量对比，A为表面封闭前ZL205A合金铸件X射线检测图，B为表面封闭后ZL205A合金铸件X射线检测图；
[0031]图2为对比例3ZL205A合金铸件热等静压处理前后的内部质量对比，A为热等静压处理前ZL205A合金铸件X射线检测图，B为热等静压处理后ZL205A合金铸件X射线检测图；
具体实施方式
[0032]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ZL205A合金铸件致密化热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对铸件进行固态真空热处理：将铸件送入炉腔，进行抽真空处理，将炉腔真空度抽至2
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‑4～2
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‑5Pa，然后将炉温升至480～510℃，保温2～3h；保温过程中保持真空泵开启，保持炉腔真空度不大于2.3
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‑4Pa；S2、对铸件表面进行100％荧光处理，检测疏松区域；S3、采用氩弧焊机对疏松区域进行电弧封闭处理；S4、对封闭后的疏松区域进行荧光处理，如不合格继续重复S3步骤，直至合格；S5、将铸件进行热等静压处理，压力介质为高纯氩气，在510～530℃对铸件进行保压处理，压力为110～130MPa，保压后炉冷至200℃以下出炉；S6、对铸件进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄粒，杜旭初，丁小明，庄欠玉，王强，
申请(专利权)人：航材国创青岛高铁材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：