鋁合金鑄件熱處理操作規(guī)程

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定義及其目的熱處理就是選用某一熱處理規(guī)范，控制加熱速度，升到某一對應(yīng)溫度下保溫一定期間以一定的速度冷卻，變化其合金組織。其重要目的是：提高力學(xué)性能，增強(qiáng)耐腐性能，改善加工性能，獲得尺寸的穩(wěn)定性。2

熱處理工藝分類2．1退火：2．1．1定義：退火就是將鋁合金鑄件加熱到較高溫度（一般300℃左右），保溫一定期間，隨爐冷卻到室溫的工藝。2．1．2目的：消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形，增大塑性。2．2固溶處理：2．2．1定義：固溶處理就是把鑄件加熱到盡量高的溫度（靠近于共晶的熔點），在該溫度下保持足夠長的時間，并隨即迅速冷卻。2．2．2目的：提高鑄件的強(qiáng)度和塑性，改善合金的耐腐蝕性能。2．3時效處理：2．3．1定義：時效處理就是將鑄件加熱到某一溫度，保溫一定期間后出爐，在空氣中緩慢冷卻到室溫的工藝。2．3．2分類：2．3．2．1不完全人工時效：它是采用比較低的時效溫度或較短的保溫時間，目的是為了獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即比較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。2．3．2．2完全人工時效：它是采用較高的時效溫度和較長的保溫時間。目的：獲得最大的硬度，即得到最高的抗拉強(qiáng)度。2．3．2．3過時效：它是加熱到更高溫度下進(jìn)行。目的：得到好的抗應(yīng)力腐蝕性能或比較穩(wěn)定的組織和幾何尺寸。3

熱處理狀態(tài)代號及意義參見下表：表1

熱處理狀態(tài)代號、名稱及特點代號熱處理狀態(tài)名稱目的T1人工時效提高硬度，改善加工性能，提高ZL104、ZL105等合金的強(qiáng)度。T2退火消除內(nèi)應(yīng)力，消除機(jī)加工引起的加工硬化，提高尺寸穩(wěn)定性及增長合金的塑性。T4固溶處理提高強(qiáng)度和硬度，獲得最高的塑性及良好的抗蝕性能。T5固溶處理+不完全人工時效用以獲得足夠高的強(qiáng)度，并保持有高的塑性，但抗蝕性下降。T6固溶處理+完全人工時效用以獲得最高的強(qiáng)度，但塑性及抗蝕性減少。T7固溶處理+穩(wěn)定化回火提高尺寸穩(wěn)定性和抗蝕性，保持較高的力學(xué)性能。T8固溶處理和軟化回火獲得尺寸的穩(wěn)定性，提高塑性，但強(qiáng)度減少。4

熱處理工藝參數(shù)參見表2：

表2

常用鋁合金（鋁硅系）熱處理規(guī)范合金代號狀態(tài)鑄件壁厚mm固溶處理人工時效使用設(shè)備保溫溫度（℃）保溫時間（t）冷卻介質(zhì)及溫度（℃）使用設(shè)備保溫溫度（℃）保溫時間（t）冷卻介質(zhì)ZL101T2

////75型井式爐300±102~4空冷T5

1#75型井式爐503±102~6水20~10075型井式爐150±102~4空冷2#75型井式爐510±10箱式回火爐T6

1#75型井式爐503±102~6水20~10075型井式爐163±103~5空冷2#75型井式爐510±10箱式回火爐175±103~5空冷ZL102T2

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300±102~4空冷ZL104T1

////75型井式爐163±105~10空冷箱式回火爐175±105~10空冷T6

1#75型井式爐478±102~6水20~10075型井式爐163±105~10空冷2#75型井式爐473±10箱式回火爐175±105~10空冷ZL107T5≤101#75型井式爐458±106~8水20~10075型井式爐160±106~8空冷2#75型井式爐465±10箱式回火爐175±106~8空冷T5>101#75型井式爐465±106~8水20~10075型井式爐160±106~8空冷2#75型井式爐472±10箱式回火爐175±106~8空冷T6≤101#75型井式爐458±106~10水20~10075型井式爐160±106~8空冷2#75型井式爐450±10箱式回火爐175±106~10空冷T6>101#75型井式爐465±106~10水20~10075型井式爐160±106~10空冷2#75型井式爐460±10箱式回火爐175±106~10空冷ZL111T1

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175±105~10空冷T6

1#75型井式爐490±10500±102~42~4/水60~100

/175±10/3~5/空冷2#75型井式爐490±10500±102~42~4/水60~100/175±10/3~5/空冷CF105002T1

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175±105~10空冷注：表中未注明規(guī)定的，表達(dá)可通用于任何狀況。

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熱處理操作要點：5．1熱處理用爐的準(zhǔn)備：5．1．1檢查熱處理用爐及輔助設(shè)備。如供電系統(tǒng)、空氣循環(huán)用風(fēng)扇，自控儀表及熱電偶插放位置與否正常、合格。5．1．2檢查在正常工作條件下，爐膛各處溫差與否在規(guī)定范圍（±5℃）內(nèi)。5．1．3起重設(shè)備與否正常、可靠。5．2裝爐：5．2．1待處理的鑄件應(yīng)按合金牌號、外廓尺寸、鑄件壁厚及熱處理規(guī)范進(jìn)行分類。5．2．2檢查鑄件質(zhì)量的單鑄試棒，應(yīng)與同爐澆注的鑄件同爐熱處理。5．2．3中小型鑄件用專門的框架構(gòu)成一批，一起裝爐。大型鑄件應(yīng)單個放在專用架上裝爐。5．3加熱及保溫：5．3．1送電加熱時，應(yīng)同步開動風(fēng)扇和控溫儀表。5．3．2加熱應(yīng)當(dāng)緩慢（一般為100℃/h）。對復(fù)雜鑄件，應(yīng)在較低溫度下裝爐（300℃如下），并使加熱至淬火溫度的時間為2小時左右。5．3．3在保溫期間，應(yīng)定期校正爐膛工作區(qū)域溫度。5．3．4由于某種原因?qū)е轮袛啾?，在短期不能恢?fù)工作時，應(yīng)將鑄件出爐淬火。在排除故障后，再次裝爐繼續(xù)升溫進(jìn)行熱處理，其總的保溫時間應(yīng)稍許延長。5．4出爐冷卻：5．4．1保溫結(jié)束后，用吊車或其他裝置將鑄件迅速出爐，淬入規(guī)定冷卻介質(zhì)中冷卻。5．4．2淬火轉(zhuǎn)移時間是指從鑄件吊起到鑄件所有淬入介質(zhì)中，總的時間最佳不超過15S。5．5鑄件變形的校正：5．5．1鑄件變形應(yīng)在淬火后立即校正，矯正模具和工具應(yīng)在淬火前事先準(zhǔn)備。5．5．2根據(jù)鑄件特點和變形狀況選擇對應(yīng)的矯正措施，矯正時用力不適宜過猛，要緩慢均勻。5．6時效操作：5．6．1需進(jìn)行人工時效的鑄件，應(yīng)在淬火后盡快進(jìn)行。5．6．2裝爐時，爐溫不得超過時效溫度。5．6．3將自動控溫儀表定溫，然后送電加熱，開動風(fēng)扇。5．6．4保溫時間到后，斷開電源。5．7反復(fù)熱處理：當(dāng)熱處理的鑄件力學(xué)性能不符合規(guī)定期，可進(jìn)行反復(fù)熱處理，反復(fù)熱處理的保溫時間可酌情縮短，另一方面數(shù)不得超過兩次。5．8技術(shù)安全及其他：5．8．1進(jìn)行熱處理操作時，操作者不得離開現(xiàn)場，切實注意觀測溫度和設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況，穿戴好防護(hù)用品，做好原始記錄。5．8．2在裝爐和出爐前，必須切斷電源。6

熱處理質(zhì)量檢查：6．1檢查措施及項目：6．1．1目視檢查：觀測工件的表面狀況，目的在于發(fā)現(xiàn)與否有共晶體的析出物引起的表面起泡、氧化變黑以及翹曲變形和裂紋等。6．1．2尺寸檢查：檢查鑄件的變形程度，尺寸與否符合規(guī)定的精度等級。6．1．3熒光檢查：表面裂紋、鑄造缺陷：氣孔、縮孔、夾渣和疏松等。6．1．4力學(xué)性能檢查：檢查單鑄試棒或鑄件本體的抗拉強(qiáng)度、伸長率或硬度與否符合技術(shù)原則>原則規(guī)定。6．1．5金相檢查：取試樣，檢查與否過燒和強(qiáng)化相與否溶解完全等。6．2熱處理缺陷及消除措施：6．2．1熱處理缺陷分類：力學(xué)性能不合格、淬火不均勻、變形、裂紋及過燒。6．2．2熱處理缺陷產(chǎn)生的原因及消除措施見表4：表4

熱處理缺陷及其消除措施缺陷類型形成原因消除措施力學(xué)性能不合格：體現(xiàn)為退火狀態(tài)δ5偏低；固溶處理狀態(tài)бb和δ5不合格；時效后的бb和δ5不合格。1.鑄件退火時，退火溫度偏低或保溫時間局限性，或冷卻速度太快；2.固溶處理時，溫度過低或保溫時間不夠或淬火轉(zhuǎn)移時間過長或淬火水溫過高；3.不完全人工時效和完全人工時效溫度偏高或時間過長而導(dǎo)致бb高而δ5不合格，溫度低而時間短使бb低而δ5偏高；4.合金化學(xué)成分的偏差，如重要成分偏上限。1.再次退火，提高溫度，或者延長保溫時間，或嚴(yán)格隨爐冷卻；2.將固溶溫度提高到上限范圍，或延長保溫時間，盡量縮短淬火轉(zhuǎn)移時間，或在保證淬火不變形不開裂的狀況下減少淬火水溫，或更換淬火介質(zhì)，用“CL-1”有機(jī)淬火介質(zhì)；3.再次固溶處理后調(diào)整時效的溫度和時間；4.根據(jù)詳細(xì)化學(xué)成分，反復(fù)熱處理時調(diào)整熱處理規(guī)范，并對下批鑄件調(diào)整化提成分。淬火不均勻：表目前鑄件厚大部位拉伸性能低，硬度低，甚至不合格。鑄件局部加熱和冷卻不均，如厚大部位和薄小的部位加熱和冷卻不一，厚、大部位熱透慢，冷卻慢。1.重新進(jìn)行熱處理，使厚大部位處在爐內(nèi)的高溫區(qū)，或延長保溫時間；2.使厚大部位先下水冷卻；3.更換淬火介質(zhì)，改用有機(jī)淬火介質(zhì)。4.鑄件上涂涂料，使得均勻加熱和冷卻。變形：表目前熱處理及隨即的機(jī)械加工中鑄件出現(xiàn)的形狀和尺寸變化。1.加熱速度過快；2.冷卻太劇烈；3.壁厚差大；4.裝料措施不妥，下水方式不對。1.減少升溫速度；2.更換冷卻介質(zhì)，或提高介質(zhì)溫度或采用等溫淬火；3.壁厚或壁薄部位涂涂料；4.采用合適夾具，選擇對的的下水方向；5.選擇最合適的化學(xué)成分。裂紋：表目前經(jīng)熱處理后的鑄件上出現(xiàn)裂紋，或者肉眼可見，或者熒光檢查發(fā)現(xiàn)。1.加熱速度過快；2.淬火冷卻太劇烈；3.壁厚差大；4.裝料措施不對；5.化學(xué)成分不對的，如ZL205A合金Cd含量偏高。1.減少升溫速度；2.更換冷卻介質(zhì)，或提高介質(zhì)溫度或采用等溫淬火；3.壁厚或壁薄部位涂涂料；4.采用合適夾具，選擇對的的下水方向；5.選擇最合適的化學(xué)成分。過燒：體現(xiàn)為鑄件局部熔化產(chǎn)生表面結(jié)瘤；力學(xué)性能,尤其是δ5下降；金相組織中出現(xiàn)復(fù)熔物等。1.低熔點雜質(zhì)元素含量偏高，如Al-Cu系合金中的Si和Mg偏高；2.不均勻地加熱和加熱過快，使工件局部加熱溫度超過過燒溫度；3.工件區(qū)的溫度局部超過過燒溫度；4.測量和控溫儀表失靈，使?fàn)t內(nèi)溫度過高。1.選用合格爐料；2.選用合理的升溫速度；3.分段加熱；4.定期校測爐內(nèi)各加熱區(qū)的溫度，使之不不小于±5℃，個別偏高的部位不予裝料；5.定期校正儀表，保證測溫和控溫精確無誤。7

有關(guān)記錄7．1

《熱處理操作原始記錄》-004-01

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定義及其目的熱處理就是選用某一熱處理規(guī)范，控制加熱速度，升到某一對應(yīng)溫度下保溫一定期間以一定的速度冷卻，變化其合金組織。其重要目的是：提高力學(xué)性能，增強(qiáng)耐腐性能，改善加工性能，獲得尺寸的穩(wěn)定性。2

熱處理工藝分類2．1退火：2．1．1定義：退火就是將鋁合金鑄件加熱到較高溫度（一般300℃左右），保溫一定期間，隨爐冷卻到室溫的工藝。2．1．2目的：消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形，增大塑性。2．2固溶處理：2．2．1定義：固溶處理就是把鑄件加熱到盡量高的溫度（靠近于共晶的熔點），在該溫度下保持足夠長的時間，并隨即迅速冷卻。2．2．2目的：提高鑄件的強(qiáng)度和塑性，改善合金的耐腐蝕性能。2．3時效處理：2．3．1定義：時效處理就是將鑄件加熱到某一溫度，保溫一定期間后出爐，在空氣中緩慢冷卻到室溫的工藝。2．3．2分類：2．3．2．1不完全人工時效：它是采用比較低的時效溫度或較短的保溫時間，目的是為了獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即比較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。2．3．2．2完全人工時效：它是采用較高的時效溫度和較長的保溫時間。目的：獲得最大的硬度，即得到最高的抗拉強(qiáng)度。2．3．2．3過時效：它是加熱到更高溫度下進(jìn)行。目的：得到好的抗應(yīng)力腐蝕性能或比較穩(wěn)定的組織和幾何尺寸。3

熱處理狀態(tài)代號及意義參見下表：表1

熱處理狀態(tài)代號、名稱及特點代號熱處理狀態(tài)名稱目的T1人工時效提高硬度，改善加工性能，提高ZL104、ZL105等合金的強(qiáng)度。T2退火消除內(nèi)應(yīng)力，消除機(jī)加工引起的加工硬化，提高尺寸穩(wěn)定性及增長合金的塑性。T4固溶處理提高強(qiáng)度和硬度，獲得最高的塑性及良好的抗蝕性能。T5固溶處理+不完全人工時效用以獲得足夠高的強(qiáng)度，并保持有高的塑性，但抗蝕性下降。T6固溶處理+完全人工時效用以獲得最高的強(qiáng)度，但塑性及抗蝕性減少。T7固溶處理+穩(wěn)定化回火提高尺寸穩(wěn)定性和抗蝕性，保持較高的力學(xué)性能。T8固溶處理和軟化回火獲得尺寸的穩(wěn)定性，提高塑性，但強(qiáng)度減少。4

熱處理工藝參數(shù)參見表2：

表2

常用鋁合金（鋁硅系）熱處理規(guī)范合金代號狀態(tài)鑄件壁厚mm固溶處理人工時效使用設(shè)備保溫溫度（℃）保溫時間（t）冷卻介質(zhì)及溫度（℃）使用設(shè)備保溫溫度（℃）保溫時間（t）冷卻介質(zhì)ZL101T2

////75型井式爐300±102~4空冷T5

1#75型井式爐503±102~6水20~10075型井式爐150±102~4空冷2#75型井式爐510±10箱式回火爐T6

1#75型井式爐503±102~6水20~10075型井式爐163±103~5空冷2#75型井式爐510±10箱式回火爐175±103~5空冷ZL102T2

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300±102~4空冷ZL104T1

////75型井式爐163±105~10空冷箱式回火爐175±105~10空冷T6

1#75型井式爐478±102~6水20~10075型井式爐163±105~10空冷2#75型井式爐473±10箱式回火爐175±105~10空冷ZL107T5≤101#75型井式爐458±106~8水20~10075型井式爐160±106~8空冷2#75型井式爐465±10箱式回火爐175±106~8空冷T5>101#75型井式爐465±106~8水20~10075型井式爐160±106~8空冷2#75型井式爐472±10箱式回火爐175±106~8空冷T6≤101#75型井式爐458±106~10水20~10075型井式爐160±106~8空冷2#75型井式爐450±10箱式回火爐175±106~10空冷T6>101#75型井式爐465±106~10水20~10075型井式爐160±106~10空冷2#75型井式爐460±10箱式回火爐175±106~10空冷ZL111T1

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175±105~10空冷T6

1#75型井式爐490±10500±102~42~4/水60~100

/175±10/3~5/空冷2#75型井式爐490±10500±102~42~4/水60~100/175±10/3~5/空冷CF105002T1

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175±105~10空冷注：表中未注明規(guī)定的，表達(dá)可通用于任何狀況。

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熱處理操作要點：5．1熱處理用爐的準(zhǔn)備：5．1．1檢查熱處理用爐及輔助設(shè)備。如供電系統(tǒng)、空氣循環(huán)用風(fēng)扇，自控儀表及熱電偶插放位置與否正常、合格。5．1．2檢查在正常工作條件下，爐膛各處溫差與否在規(guī)定范圍（±5℃）內(nèi)。5．1．3起重設(shè)備與否正常、可靠。5．2裝爐：5．2．1待處理的鑄件應(yīng)按合金牌號、外廓尺寸、鑄件壁厚及熱處理規(guī)范進(jìn)行分類。5．2．2檢查鑄件質(zhì)量的單鑄試棒，應(yīng)與同爐澆注的鑄件同爐熱處理。5．2．3中小型鑄件用專門的框架構(gòu)成一批，一起裝爐。大型鑄件應(yīng)單個放在專用架上裝爐。5．3加熱及保溫：5．3．1送電加熱時，應(yīng)同步開動風(fēng)扇和控溫儀表。5．3．2加熱應(yīng)當(dāng)緩慢（一般為100℃/h）。對復(fù)雜鑄件，應(yīng)在較低溫度下裝爐（300℃如下），并使加熱至淬火溫度的時間為2小時左右。5．3．3在保溫期間，應(yīng)定期校正爐膛工作區(qū)域溫度。5．3．4由于某種原因?qū)е轮袛啾?，在短期不能恢?fù)工作時，應(yīng)將鑄件出爐淬火。在排除故障后，再次裝爐繼續(xù)升溫進(jìn)行熱處理，其總的保溫時間應(yīng)稍許延長。5．4出爐冷卻：5．4．1保溫結(jié)束后，用吊車或其他裝置將鑄件迅速出爐，淬入規(guī)定冷卻介質(zhì)中冷卻。5．4．2淬火轉(zhuǎn)移時間是指從鑄件吊起到鑄件所有淬入介質(zhì)中，總的時間最佳不超過15S。5．5鑄件變形的校正：5．5．1鑄件變形應(yīng)在淬火后立即校正，矯正模具和工具應(yīng)在淬火前事先準(zhǔn)備。5．5．2根據(jù)鑄件特點和變形狀況選擇對應(yīng)的矯正措施，矯正時用力不適宜過猛，要緩慢均勻。5．6時效操作：5．6．1需進(jìn)行人工時效的鑄件，應(yīng)在淬火后盡快進(jìn)行。5．6．2裝爐時，爐溫不得超過時效溫度。5．6．3將自動控溫儀表定溫，然后送電加熱，開動風(fēng)扇。5．6．4保溫時間到后，斷開電源。5．7反復(fù)熱處理：當(dāng)熱處理的鑄件力學(xué)性能不符合規(guī)定期，可進(jìn)行反復(fù)熱處理，反復(fù)熱處理的保溫時間可酌情縮短，另一方面數(shù)不得超過兩次。5．8技術(shù)安全及其他：5．8．1進(jìn)行熱處理操作時，操作者不得離開現(xiàn)場，切實注意觀測溫度和設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況，穿戴好防護(hù)用品，做好原始記錄。5．8．2在裝爐和出爐前，必須切斷電源。6

熱處理質(zhì)量檢查：6．1檢查措施及項目：6．1．1目視檢查：觀測工件的表面狀況，目的在于發(fā)現(xiàn)與否有共晶體的析出物引起的表面起泡、氧化變黑以及翹曲變形和裂紋等。6．1．2尺寸檢查：檢查鑄件的變形程度，尺寸與否符合規(guī)定的精度等級。6．1．3熒光檢查：表面裂紋、鑄造缺陷：氣孔、縮孔、夾渣和疏松等。6．1．4力學(xué)性能檢查：檢查單鑄試棒或鑄件本體的抗拉強(qiáng)度、伸長率或硬度與否符合技術(shù)原則>原則規(guī)定。6．1．5金相檢查：取試樣，檢查與否過燒和強(qiáng)化相與否溶解完全等。6．2熱處理缺陷及消除措施：6．2．1熱處理缺陷分類：力學(xué)性能不合格、淬火不均勻、變形、裂紋及過燒。6．2．2熱處理缺陷產(chǎn)生的原因及消除措施見表4：表4

熱處理缺陷及其消除措施缺陷類型形成原因消除措施力學(xué)性能不合格：體現(xiàn)為退火狀態(tài)δ5偏低；固溶處理狀態(tài)бb和δ5不合格；時效后的бb和δ5不合格。1.鑄件退火時，退火溫度偏低或保溫時間局限性，或冷卻速度太快；2.固溶處理時，溫度過低或保溫時間不夠或淬火轉(zhuǎn)移時間過長或淬火水溫過高；3.不完全人工時效和完全人工時效溫度偏高或時間過長而導(dǎo)致бb高而δ5不合格，溫度低而時間短使бb低而δ5偏高；4.合金化學(xué)成分的偏差，如重要成分偏上限。1.再次退火，提高溫度，或者延長保溫時間，或嚴(yán)格隨爐冷卻；2.將固溶溫度提高到上限范圍，或延長保溫時間，盡量縮短淬火轉(zhuǎn)移時間，或在保證淬火不變形不開裂的狀況下減少淬火水溫，或更換淬火介質(zhì)