A356鑄造鋁合金熱處理強(qiáng)化工藝研究.pdf

1、現(xiàn)代汽車正朝著輕量化、高速、安全舒適、低成本與節(jié)能的方向發(fā)展。而目前滿足上述要求的最有效的途徑就減輕汽車自重。鋁及其合金加工材料由于具有密度小、比強(qiáng)度高等一系列優(yōu)良特性成為實(shí)現(xiàn)汽車輕量化最理想的首選材料。
　　 本文以A356鑄造鋁合金輪轂為研究對象，利用金相顯微技術(shù)、掃描電鏡、差熱分析及力學(xué)性能測試等手段對合金的各種不同工藝的微觀組織與性能進(jìn)行了全面的測試與分析。
　　 通過改變固溶處理工藝參數(shù)，研究了固溶處理工藝與合

2、金的力學(xué)性能之間的關(guān)系。當(dāng)溫度為535℃時，隨著保溫時間的延長，抗拉強(qiáng)度、硬度及延伸率基本上都是先升后降。當(dāng)保溫時間為3.5～4.5h時，輪緣的強(qiáng)度、硬度及延伸率才能達(dá)到很好的匹配。
　　 A356鑄造鋁合金在545℃×3.5h下進(jìn)行固溶處理具有較好的綜合力學(xué)性能，輪緣抗拉強(qiáng)度為251MPa,硬度為82HV，延伸率為12[％]；輪幅抗拉強(qiáng)度為233MPa,延伸率為9[％]，故固溶處理的優(yōu)先工藝為545℃×3.5h。
　　

3、 研究了室溫停留時間與力學(xué)性能之間的關(guān)系，結(jié)果表明室溫停留時間選擇在2～10h范圍之內(nèi)，但不應(yīng)超過12h。如果從生產(chǎn)周期及成本方面考慮，室溫停留2h,合金就能達(dá)到預(yù)時效的目的，達(dá)到強(qiáng)度、硬度與塑性的良好匹配。
　　 通過改變時效處理工藝參數(shù)，研究了輪緣的時效處理工藝與力學(xué)性能之間的關(guān)系，結(jié)果表明在設(shè)定的在三個溫度上進(jìn)行時效處理保溫3h時，合金的綜合力學(xué)性能均很好，因此對A356鋁合金進(jìn)行時效，能夠使其達(dá)到一個強(qiáng)度、硬度與延伸率均

4、為極值的平衡點(diǎn)。
　　 當(dāng)固溶處理工藝采用535℃×4.5h時，時效溫度為135℃時，時效時間至少為3h；當(dāng)采用優(yōu)選的固溶工藝545℃×3.5h，時效溫度為135℃時，則當(dāng)時效時間為0.5h時，即能達(dá)到使強(qiáng)度與塑性達(dá)到較高的水平。當(dāng)時效溫度升高至145℃時，則在保溫1h時，即能達(dá)到較好的強(qiáng)度與延伸率的配合。
　　 比較了固溶處理工藝為535℃×4.5h及545×3.5h兩種工藝下合金的力學(xué)性能，表明對于A356鑄造鋁合金

5、，如果在應(yīng)用時對塑性的要求較高時，則固溶處理可采用工藝535℃×4.5h；如果對其塑性要求不高，而希望縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率時，則建議采用工藝545×3.5h。
　　 通過對金相組織觀察，隨著固溶溫度和保溫時間的增加，α(Al)長大，同時Mg、Si在固溶過程中溶入α(Al)基體中的越多，在隨后的時效處理中，非平衡析出大量細(xì)小彌散、均勻分布的Mg2Si相，隨著保溫時間的增加，共晶明顯減少，Si顆粒聚集粗化大部分分布在α相中，α

6、相更加圓整，并進(jìn)一步增大。從而使合金經(jīng)過熱處理后強(qiáng)度、硬度上升，而塑性下降。
　　 利用掃描電鏡觀察了拉伸試樣的斷口，斷口微觀形貌表現(xiàn)為典型韌窩斷口特征，均為塑性斷裂，當(dāng)固溶時間一定時，保溫時間適度，則其韌窩大且深，塑性較好，當(dāng)保溫時間過長，則韌窩較淺，塑性較差。
　　 DSC分析了A356合金的時效析出動力學(xué)，50～60℃內(nèi)析出G.P區(qū)，G.P區(qū)的析出主要是由空位的團(tuán)聚所造成的，而與Mg、Si元素的擴(kuò)散關(guān)系不大。250