(1)热处理工艺 进行热处理工序,可以提升铝铸件的力学性能。热处理的目的为:①提高铝铸件的综合力学性能;②消除偏析和针状组织;③改善组织和性能;④稳定铝铸件的组织和尺寸;⑤消除铸造应力。
热处理工艺分为以下几种:
1)退火处理:把零件加热到300℃左右后保温一定的时间,然后随炉冷却至室温。
2)固溶处理:将零件加热到接近于共晶体的熔点后在该温度下进行足够时间的保温,然后迅速进行冷却处理。固溶处理是为了尽可能溶解强化组元,其效果受固溶处理温度、保温时间和冷却速度3个因素的影响。
3)时效处理:把完成固溶处理的零件加热到特定温度,保温处理一段时间,然后在空气冷却至室温。在室温下进行的时效处理为自然时效,在高于室温下进行的时效处理并有保温操作的处理被称为人工时效。人工时效又被分为不完全人工时效、完全人工时效和过人工时效3种。
4)循环处理:经过多次冷却加热循环操作使固溶体不断收缩膨胀,引起晶格轻微移动,使质点更加稳定,可以提升零件的尺寸精度。因此,循环处理可以应用于精密零件的铸造。
国内铸造合金的热处理状态及代号见表3-2。
表3-2 国内铸造合金的热处理状态及代号
以AlSi10MnMg材料为例,无热处理状态的材料力学性能与T4~T7热处理状态的材料力学性能对比如图3-7和表3-3所示。图3-8a所示为热处理前的微观组织结构,图3-8b所示为经过T6热处理的微观组织结构,对比可以看出,热处理后的晶粒更细小。
图3-7 不同热处理状态对性能的影响
表3-3 不同热处理状态性能对比
图3-8 热处理前后微观组织对比
(2)提高铝合金耐蚀性的表面处理技术 由于在大气中铝合金表面往往会形成一层附着力强、致密的、具有一定保护性的自然氧化膜,所以铝合金在正常使用环境下耐蚀性能很好。但还存在一种应力腐蚀,即在环境与应力的共同作用下,铝合金产生严重的腐蚀破坏,比较常见的失效有应力腐蚀开裂。应力腐蚀的产生有3个条件:腐蚀介质、在这些介质中敏感的铝合金材料、应力门槛值。现在提升铸件耐蚀性能的主要方式是零件表面处理,例如阳极氧化、化学转化、电镀、微弧氧化、涂装等。
(3)铸件表面质量处理工艺 铸件表面质量处理的工艺有两类:表面热处理和表面机械强化。表面热处理使用高频淬火、渗碳、氰化、氮化等方法提高铸件表面材质的抗疲劳强度。表面机械强化使用铸件外表滚压、喷丸等措施,在铸件外表构成预压应力层,能够降低形成疲劳失效的拉应力,以此来提升铸件表面的抗疲劳强度。