[发明专利]一种A390铝合金铸锭均匀化退火热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属材料热处理技术领域，具体涉及一种A390铝合金铸锭均匀化退火热处 理工艺。

背景技术

A390铝合金由于具有热膨胀系数小、体积稳定性高、铸造性能与焊接性能好、并具有优 良的耐磨耐蚀性能和一定的高温强度，因而被广泛用于制动鼓、汽车轮毂、发动机转子、斜 盘等耐磨件，是汽车、摩托车、工程机械等发动机系统的首选材料之一，是商业应用最广泛 的过共晶铝合金。但该合金的常规凝固组织由初生硅和共晶组织组成，初生硅一般呈粗大的 板片状、多角形块状和五瓣星状，共晶硅呈粗针状，严重影响合金的力学性能。因此，改善 初生硅和共晶硅的形态、细化初生硅的尺寸是提高过共晶铝硅合金力学性能和改善切削加工 性能的重要途径。

采用电磁搅拌-半连续铸造技术制备出了初生硅细小、分布均匀、形貌为近球状的A390 铝合金铸锭，但是通过对合金显微组织和性能的分析，发现共晶硅形貌差、存在偏析现象， 再加上铸态合金中残余应力的存在，使合金硬度高，加工性能差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种A390铝合金铸锭均匀化退火热处理工艺， 具体技术方案如下：

A390铝合金铸锭的制备方法为：

(1)在惰性气体保护下，将A390铝合金置于电阻加热炉或电磁感应加热炉中熔化成合金 熔体，当熔体温度上升到830～900℃时将其转移到中间包内，添加熔体清渣剂，充分搅拌并 保温20～30分钟后扒去浮渣；

(2)当熔体温度降到800～820℃时，添加质量百分比为1‰～6‰的变质剂，搅拌均匀， 保温20～50分钟；

(3)当熔体温度降到780～800℃时，添加质量百分比为2‰～10‰的精炼剂，充分搅拌， 保温15～20分钟后扒去浮渣；

(4)对合金熔体进行除气处理：向熔体中通入气压为0.01MPa的气体，保温10～15分钟， 除气完毕后熔体静置孕育30～40分钟；所述气体为六氯乙烷、氮气或氩气；

(5)加热熔体到800～820℃后采用电磁搅拌方法进行半连续铸造，结晶器内的熔体温度为 730～760℃，电磁搅拌器的搅拌电流为20～100A，搅拌频率为5～100Hz，连铸机的连铸速度 为30～800mm/min，冷却水温度为室温，流量为10～500L/min。最终得到A390铝合金铸锭。

将采用如上所述的电磁搅拌-半连续铸造技术获得的A390铝合金铸锭放入加热炉中，加 热至350～500℃，保温2～8h，然后随炉冷却至250℃，最后出炉空冷。

进一步地，所述加热炉为电阻炉。

本发明的均匀化退火热处理工艺可使A390铝合金铸锭的布氏硬度从130HB降至70HB 以下，延伸率从2.5％增加至8％以上，组织中共晶硅由粗针状转变成细小的球状，分布均匀， 明显改善了加工性能。

A390铝合金铸锭的均匀化退火过程，实质是原子扩散的过程，对于高硅铝合金，硅具有 较大的扩散系数，它们在铝中的扩散比较快。由裴克第一扩散定律得知，影响元素扩散系数 D的因素，必将影响均匀化过程，而扩散系数D与均匀化退火温度呈正比关系，温度越高， 扩散越快，越充分，均匀化过程中，这些分布在晶界和枝晶间的共晶硅溶解、析出、球化， 由粗针状转变成近球状，并通过原子扩散使基体α-Al相成份均匀化，提高其机械性能，消除 残余应力。

均匀化退火过程中，不发生相变，原子的扩散只在有限的范围内进行，晶界的大量缺陷 及夹杂妨碍了晶粒间的原子交换，晶界难以迁移，所以均匀化退火过程中初生硅的尺寸变化 不明显，但是温度不能过高，否则容易发生过烧，合金性能反而降低。保存时间越长，原子 扩散越充分，合金中的共晶硅由粗针状转变成细小的近球状，分布均匀性也得到提高，再加 上合金中非平衡相的溶解消失，以及残余应力的消除，使合金的硬度明显降低。

在保温的开始阶段合金铸锭的硬度降低很快，保温一段时间后硬度降低速度变慢。这是 由于均匀化有自动减缓的倾向，均匀化过程只在退火前一段时间进行得最剧烈，随后不断变 慢。因此，过分地延长保温时间效果不明显，同时会增加合金铸锭的氧化损失，降低设备生 产能力，增加热能消耗。

本发明具有以下优点：