[发明专利]一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法

说明书

技术领域

一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，涉及一种金属材料的显微组织细化的工艺方法。

技术背景

过共晶型铝硅合金中的硅含量一般高达16％～26％，与共晶铝硅合金相比，合金中存在过固溶的硅，这种硅以初晶硅形式存在于基体中，可以大大提高材料的耐磨性和耐热性能。同时，随着硅含量增加，合金的密度、线膨胀系数减小，因此该合金是理想的活塞材料。

然而由于过共晶铝硅合金铸态组织由粗大的长条状或针状共晶硅相和粗大的多角形块状和五瓣星状的初晶硅相组成，这种组织使材料的机械性能和切削加工性能严重恶化，若不经细化变质处理，该合金不能在工业上得到实际的应用。

目前，国内常用的过共晶铝硅合金显微组织细化工艺为采用复合变质剂来变质处理铸态组织，采用的复合变质剂包括：磷-稀土复合变质剂，硫-稀土复合变质剂，磷-硫-稀土复合变质剂等。复合变质可以一定程度上细化铸态组织，但所得的组织一般达不到锻坯用材料的技术要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能满足锻坯用过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，其特征在于该工艺涉及的铝硅合金中硅的质量百分比含量为16％-20％；细化工艺步骤包括：

(1)向熔融的过共晶铝硅合金中加入含钛晶粒细化剂，搅拌至完全熔化；

(2)然后向熔液中加入磷类变质剂搅拌均匀，细化初晶硅，铸锭；

(3)对步骤2的铸锭在500-520℃进行热处理，或对步骤2的铸锭在480℃热挤压然后再在500-535℃进行热处理。

本发明的一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，其特征在于向熔融的过共晶铝硅合金加入的含钛的晶粒细化剂为铝钛硼或铝钛碳中间合金；加入量为熔体质量0.1％；

本发明的一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，其特征在于磷类变质剂是赤磷、铝粉和/或熔剂氟钛酸钾的混合物。

本发明的一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，其特征在于磷类变质剂是是预含磷化铝晶核的中间合金。

本发明的一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，其特征在于磷变质采用的工艺条件为：P加入量为熔体质量的0.03％-0.2％；变质温度为720℃-830℃；变质时间为20-30分钟；浇铸温度为730℃-830℃。最佳变质工艺条件为：最佳P加入量为熔体质量的0.05％；最佳变质温度为800℃；变质时间为20-30分钟；最佳浇铸温度为800℃。

本发明过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，采用磷变质初晶硅结合热处理和热挤压细化共晶硅，所得的组织更为细小和均匀，初晶硅平均晶粒尺寸约为13μm，共晶硅全部粒化，所得组织具有更高的抗拉强度、硬度和尺寸稳定性。挤压+T6((500℃，3h)水淬，(200℃，6h)时效)处理后材料的抗拉强度达到414.7MPa，硬度(HV)为156(HB为148)，延伸率为0.5％。

附图说明

图1采用本发明的方法的A390合金经800℃变质30分钟，800℃浇注，铸锭经480℃热挤压变形和520℃，3h热处理后的金相组织照片；

图2采用本发明的方法的A390合金经800℃变质30分钟，800℃浇注，铸锭经535℃，3h热处理后的金相组织照片；

图3采用本发明的方法的A390合金经800℃变质30分钟，800℃浇注，铸锭经480℃热挤压变形和500，3h热处理后的金相组织照片。

具体实施方式

一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，该工艺涉及的铝硅合金中硅的质量百分比含量为16％-20％。所涉及的过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺包括以下步骤：(1)按化学成分配制过共晶铝硅合金。(2)向熔融的过共晶铝硅合金中加入0.1％熔体质量的含钛晶粒细化剂(熔体与折合钛的质量百分比为0.1)，搅拌至完全熔化，含钛的晶粒细化剂可以为铝钛硼或铝钛碳中间合金。