本发明专利技术公开了一种用于A356合金的分级时效热处理方法。所述热处理方法包括高温固溶、自然时效、低温预时效、高温终时效后出炉空冷等环节。具体包括（1）将试样在545～555℃保温4～6小时后在60℃淬火；（2）再将试样在室温环境下放置12～36小时；然后将试样在80～120℃保温4～6小时后出炉空冷；（3）将试样再在160～170℃保温2～4小时后出炉空冷。与传统的固溶时效工艺相比，本发明专利技术工艺处理的A356铝合金的硬度无明显变化，抗拉强度可适当提高。但其延伸率明显改善，提高幅度可稳定在50％左右，且对于冲击韧性的改善作用尤为显著，可稳定提高1倍以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于A356合金的分级时效热处理方法。
技术介绍
铝合金是仅次于钢铁材料的第二大金属结构材料。与钢铁材料相比，铝合金具有比重轻，高比强等独特优势，在汽车“减重、节能和减排”中具有其它金属结构材料无可比拟的优势。但是，铝合金的绝对强度相对较低，如何进一步提高铝合金的强度、韧性等综合力学性能对于铝合金的推广应用甚为关键。利用合金化方法开发新型的高强韧性铝合金是重要的途径之一。除此之外，大部分铝合金可通过热处理控制和改变其基体组织，特别是可获得弥散分布的时效析出相从而改善铝合金的力学性能。铝合金的热处理强化方法通常首先进行高温固溶后急冷获得过过饱和固容体，然后对过饱和固溶进行保温时效处理。在时效处理过程中，过饱和原理逐渐在铝基体的{1 0 0}晶面富集，形成过饱和原子富集区，通常称为GP，此时，铝母相晶格畸变，阻碍位错运动，硬度、强度升高。随着保温时间的逐渐延长，GP区不断增大并有序化，原子按一定的规律排列，形成GP区。GP区与母相{1 0 0}晶面共格，周围基体产生更大的畸变，位错运动的阻碍更大，强化效果提高。而随着过饱和原子在GP区进一步富集，形成一些金属间化合物的过渡相，此时过度相仍以母相{1 0 0}晶面共格，并在此过度相形成的初始阶段其硬度达到最大，又称为“峰时效”阶段。而随着过度相逐渐增多，共格关系破坏，完全共格变为局部共格，硬度开始下降——“过时效”。在铝合金的时效热处理工艺中，各参数对最终性能的影响较大，且不同的合金类型其热处理参数相差较大。公开号为1680616A的中国专利公开了一种改善超高强铝合金强韧性的热处理工艺，该专利针对7055超高强铝合金(Al-Si-Mg-Cu-Zr)，专利技术了一种先高温时效100 140°C保温30 120分钟后再进行40 80°C温度范围的低温时效处理。 该工艺可在保持强韧性的同时进一步提升其韧性。公开号为101117679A的中国专利专利技术了一种高性能铝硅活塞合金材料及其活塞的热处理工艺，其合金其Si含量为12 13%， 且含有较多和Cu、Ni、Mg等合金元素，并公开了一种适于该合金的170°C X6小时+保温 2500C X4 5小时的两级时效热处理工艺，该合金及其热处理后具有较高的高温性能。在众多的铝合金牌号中，A356合金是一种常见的生产汽车轮毂的合金材料，其成分范围大约为6. 5 7. 5%Si、0. 3 0. 5%Mg，其余为铝，该合金为亚共晶Al-Si合金，相当于国内牌号ZL101A，其特点在于铸造性能较好，耐腐蚀性能较佳，综合力学性能较高。但作为轮毂材料，普遍存在热处理后性能不稳定，冲击韧性有待进一步提高等实际问题。A356合金的常规热处理工工艺为国标规定的T6处理，即固溶535士5°C，6 12小时、时效室温不少于8小时，再180 士 5°C，3 8小时。针对A356铝合金，公开号为1999779A的中国专利公开用于该合金的固溶时效工艺，即固溶阳0 560°C保温99 300分钟，时效140 155°C 保温99 300分钟，和国标相比，其处理时间相对较短，和降低能耗和成本，但与普通工艺相比，其性能并无明显改善。申请公布号为101880844A的中国专利公开了一种与1999779A的中国专利相近的短时热处理工艺，即固溶525 550°C保温60 120分钟，时效165 180°C保温90 180分钟。该工艺与普通的T6工艺相比，其热处理时间可缩短一倍，而其组织仍可达到要求。公开号为101638759A的中国专利公开了一种A356铝合金车轮的分阶时效工艺，即固溶540士5°C，250 290分钟，初级时效130士5°C，60 90分钟，再时效 170 200°C，60 80分钟。该专利所公开的热处理技术与传统工艺相比，其性能有明显改善，但是韧性不够好。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可提高A356铝合金综合力学性能，特别是可显著改善其韧性的热处理方法。本专利技术方法将A356铝合金固溶处理经适当时间的自然时效，然后进行低温预时效后再进行高温终时效处理的多级时效热处理工艺。本专利技术基于铝合金时效相析出过程的基本原理，在低温预时效阶段形成高密度GP区，可为终时效阶段强化相此处提供足够的形核衬底，从而获得获得均勻、细小、弥散分布的时效析出相，并改善其力学性能，特别是其韧性。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现为实现本专利技术，并保证所有实验样品的成分一致性，本专利技术实施过程中的所有实验样品均取自同一 A356铸锭。从铸锭取样后直接进行热处理，然后分别按国标GB/D975加工成公称直径为6 mm的拉伸试样，而冲击试样的切取按照GB/T四75的规定切取。热处理的基本过程为高温固溶、自然时效、低温预时效、高温终时效后出炉空冷等环节。一种用于A356合金的分级时效热处理方法，包括以下步骤(1)将试样在550 560°C保温2 6小时后淬火；(2)再将试样在室温下放置12 36小时；然后将试样在80 120°C保温4 6小时出炉空冷；(3)再将试样在160 170°C保温2 4小时后出炉空冷。步骤(1)所述淬火是将将试样置于60°C的水中。步骤(2 )和(3 )所述的保温在保温箱中进行。专利技术人在实验研究中发现，在分级时效工艺中，初级时效即预时效阶段的温度和时间对其性能，特别是韧性的影响较大。从理论上分析，较低的预时效温度可有效放置时效过程中GP区长大，且提高GP区的形核率，为后续时效相的析出提供充足的形核衬底，从而保证时效析出相尺寸更小、分布更均勻。基于此，本专利技术提供了一种预时效温度较低的，可显著改善A356铝合金冲击韧性的分级时效热处理方法。本专利技术相对于现有技术所具有得优点和有益效果与传统的固溶时效工艺相比，本专利技术工艺处理的A356铝合金的硬度无明显变化，抗拉强度可适当提高。但经本专利技术工艺处理的A356合金其延伸率可明显改善，提高幅度可稳定在50%左右，而对于冲击韧性的改善作用尤为显著，可稳定提高1倍以上。附图说明图1 A356合金的铸态金相组织图2经普通固溶时效处理的A356合金金相组织图3经固溶后分级时效处理的A356合金金相组织。具体实施例方式在陈述本专利技术的具体实施过程之前，首先给出利用传统的固溶时效热处理工艺方法和101638759A的中国专利所公开的技术参数对A356铝合金进行了处理的对比例，并测试其组织和性能。需要说明的是，对比例的目的仅仅在于更好地理解本专利技术的技术特点和有益效果。对比例1本实施例采用标准的用于A356铝合金处理的普通T6固溶时效工艺，基本过程为高温固溶处理后将试样室温放置一段时间后高温时效处理。具体处理工艺为将试样置于温度为535°C的普通箱式电阻炉进行固溶处理，保温5小时后迅速转移至进行温度为60°C的水槽淬火；然后将试样置于155°C的保温箱进行高温终时效处理，保温5小时后出炉空冷。A356合金经该对比例处理前后其组织变化如图1和2所示。图1所示为A356合金在未处理前，即铸态的金相组织。图中呈网状分布的为共晶Si相，其余区域为基体Al相。 经固溶时效处理后，共晶Si相仍呈网状分布，但是在固溶处理过程中因发生局部熔断及其扩散，使其由长条状逐渐转变为长条状或细小颗粒状。经普通固溶时效处理的A356合金的各本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜军，周明川，李文芳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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