一、鑄造鋁合金熱處理的特點(diǎn)和目的

前面提到，鑄造鋁合金的金相組織比變形鋁合金的金相組織粗大，因而在熱處理時(shí)也有所不同。前者保溫時(shí)間長(zhǎng)，一般都在 2h 以上，而后者保溫時(shí)間短，有的只要幾******鐘。因?yàn)榻饘傩丸T造、低壓鑄造、差壓鑄造的鑄件是在比較大的冷卻速度和壓力下結(jié)品凝固的. 其結(jié)晶組織比石膏型鑄造、砂型鑄造的鑄件細(xì)很多，故其熱處理的保溫時(shí)間也短很多。鑄造鋁合金與變形鋁合金的另一不同點(diǎn)是壁厚不均勻，有異形截面或內(nèi)通道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀，為保證熱處理時(shí)不變形或開裂，有時(shí)還要設(shè)計(jì)專用夾具予以保護(hù)，并且淬火介質(zhì)的溫度也比變形鋁合金高，故一般多采用人工時(shí)效來縮短熱處理周期和提高鑄件的性能。

鑄造鋁合金熱處理的目的是，提高力學(xué)性能和耐腐蝕性能，穩(wěn)定尺寸，改善切削加工性和焊接性等工藝性能。因?yàn)樵S多鑄態(tài)鋁合金的力學(xué)性能都不能滿足使用要求，除 Al-Si系的ZL102、Al-Mg系的 ZL302和 Al-Zn系的ZL401合金外，其余的鑄造鋁合金都要通過熱處理來進(jìn)一步提高鑄件的力學(xué)性能和其他使用性能。其具體作用有以下幾個(gè)方面∶

（1）消除由于鑄件結(jié)構(gòu)〔如壁厚不均勻、轉(zhuǎn)接處厚大〕等原因使鑄件在結(jié)晶凝固時(shí)因冷卻速度不均勻所造成的內(nèi)應(yīng)力;

（2）提高合金的強(qiáng)度和硬度，改善金相組織，保證合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能;

（3）穩(wěn)定鑄件的組織和尺寸，防止和消除高溫相變而使體積發(fā)生變化;4〕消除晶間和成分偏析，使組織均勻化。

二、鑄造鋁合金熱處理方法及操作技術(shù)要點(diǎn)

（一）熱處理方法，鑄造鋁合金的熱處理，目前有退火、淬火〔固溶處理〕、時(shí)效和循環(huán)處理等工藝，分述如下∶

（1）退火。退火的作用是消除鑄件的鑄造應(yīng)力和機(jī)械加工引起的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定加工件的形狀和尺寸，并使Al-Si系合金的部分 Si晶體球狀化，改善合金的塑性。其工藝是∶將鋁合金鑄件加熱到 280~300℃，保溫2~3h，隨爐冷卻到室溫，使固溶體慢慢發(fā)生分解，析出的第二質(zhì)點(diǎn)聚集，從而消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，到達(dá)穩(wěn)定尺寸、提高塑性、減少變形的目的。熱處理狀態(tài)代號(hào)為T2。

（2）淬火。淬火也叫固溶處理或急冷處理。其工藝是∶將鋁合金鑄件加熱到較高的溫度（一般在接近于共晶體的熔點(diǎn)，大多在 500 ℃以上），保溫 2h 以上，使合金內(nèi)的可溶相充分溶解。然后，急速淬人60~100℃的水中，由于鑄件受到急冷，使其在合金中得到***大限度溶解的強(qiáng)化相固定并保存到室溫。

（3）時(shí)效。其工藝是∶將經(jīng)過淬火的鋁合金鑄件加熱到某個(gè)溫度，保溫一定時(shí)間出爐空冷到室溫，使過飽和的固溶體分解，讓合金基體組織穩(wěn)定。

（二）合金在時(shí)效過程中，大致需經(jīng)過幾個(gè)階段∶隨著溫度的上升和時(shí)間的延長(zhǎng)，過飽和固溶體點(diǎn)陣內(nèi)原子的重新組合，生成溶質(zhì)原子富集區(qū)（稱為G-PI區(qū)〕;隨著G-PI區(qū)消失，第二相原子按一定規(guī)律偏聚并生成G-P Ⅱ區(qū)，之后生成亞穩(wěn)定的第二相（過渡相）;大量的G-PⅡI區(qū)和少量的亞穩(wěn)定相結(jié)合以及亞穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相、第二相質(zhì)點(diǎn)聚集幾個(gè)階段。

時(shí)效處理又分為自然時(shí)效和人工時(shí)效兩大類。自然時(shí)效是在室溫下進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化的處理。人工時(shí)效又分為不完全人工時(shí)效、完全人工時(shí)效、過時(shí)效三種。

①不完全人工時(shí)效。將鑄件加熱到150～170℃（較低溫度下），保溫3～5h，以獲得較好的抗拉強(qiáng)度、良好的塑性和韌性，但耐蝕性降低。

②完全人工時(shí)效。將鑄件加熱到175~185℃（較高溫度下〕，保溫5~24h，以獲得足夠的抗拉強(qiáng)度即***高的硬度），但伸長(zhǎng)率降低。

③過時(shí)效。也稱穩(wěn)定化回火。其工藝是∶將鑄件加熱到190~-230℃，保溫4~9h，使強(qiáng)度有所下降，塑性有所提高，以獲得較好的抗應(yīng)力腐蝕能力。

（三）循環(huán)處理，把鋁合金鑄件冷卻到零下某個(gè)溫度（如一50 ℃—70℃或一195 ℃）并保溫一定時(shí)間，再把鑄件加熱到 350℃以下，使合金中的固溶體點(diǎn)陣反復(fù)收縮和膨脹，并使各相的晶粒發(fā)生少量位移，以使這些固溶體結(jié)晶點(diǎn)陣內(nèi)的原子偏聚區(qū)和金屬間化合物的質(zhì)點(diǎn)處于更加穩(wěn)定的狀態(tài)，從而到達(dá)產(chǎn)品零件尺寸、體積更加穩(wěn)定。這種反復(fù)加熱、冷卻的熱處理工藝，即循環(huán)處理，僅適于處理在使用中要求尺寸很穩(wěn)定、極精密的零件〔如檢測(cè)儀器上的某些零件）;一般鑄件均不作這種處理。

熱處理操作技術(shù)要點(diǎn)

（1）應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、合金特性等制定的熱處理工藝進(jìn)行熱處理。

（2）熱處理前應(yīng)檢查熱處理設(shè)備、輔助設(shè)備、儀表等是否合格和正常，爐膛各處的溫度差是否在規(guī)定的范圍之內(nèi)（±5 ℃）。

（3）裝爐前鑄件應(yīng)吹砂或沖洗，應(yīng)無油污、臟物、泥土，合******號(hào)不應(yīng)相混。

(4)形狀易產(chǎn)生變形的鑄件應(yīng)放在專用的底盤或支架上，不允許有懸空的懸壁部分。

(5)檢查鑄件性能的單鑄或附鑄試棒應(yīng)隨工件一起同爐熱處理，以真實(shí)反映鑄件的性能。

(6)在保溫期間應(yīng)隨時(shí)檢查、校正爐膛各處溫度，防止局部高溫或燒化。

(7)在斷電后短時(shí)間不能恢復(fù)時(shí)，應(yīng)將在保溫中的鑄件迅速出爐淬火，等恢復(fù)正常后，再裝爐、保溫和進(jìn)行熱處理。

(8)在鹽槽中淬過火的鑄件，應(yīng)在淬火后立即用熱水沖洗，清除殘鹽，防止腐蝕。(9)發(fā)現(xiàn)淬火后鑄件變形，應(yīng)立即予以校正。

(10)需要時(shí)效處理的鑄件，應(yīng)在淬火后內(nèi)進(jìn)行時(shí)效處理。

(11)如經(jīng)熱處理后發(fā)現(xiàn)性能不合格，可重復(fù)進(jìn)行熱處理，但次數(shù)不得超過兩次。

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