一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法技术

一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，涉及一种金属材料的显微组织细化的工艺方法。其特征在于其细化工艺步骤包括：（１）向熔融的过共晶铝硅合金中加入为熔体质量０．１％的含钛晶粒细化剂，搅拌至完全熔化；（２）然后向熔液中加入磷类变质剂搅拌均匀，细化初晶硅，铸锭；（３）对步骤２的铸锭在５００－５２０℃进行热处理，或对步骤２的铸锭在４８０℃热挤压然后再在５００－５３５℃进行热处理。本发明专利技术的方法，采用磷变质初晶硅结合热处理和热挤压细化共晶硅，所得的组织更为细小和均匀，初晶硅平均晶粒尺寸约为１３μｍ，共晶硅全部粒化，所得组织具有更高的抗拉强度、硬度和尺寸稳定性，可以作为汽车发动机活塞和压缩机斜盘的锻造用坯料。

【技术实现步骤摘要】

，涉及一种金属材料的显微组织细化的工艺方法。
技术介绍
过共晶型铝硅合金中的硅含量一般高达16％～26％，与共晶铝硅合金相比，合金中存在过固溶的硅，这种硅以初晶硅形式存在于基体中，可以大大提高材料的耐磨性和耐热性能。同时，随着硅含量增加，合金的密度、线膨胀系数减小，因此该合金是理想的活塞材料。然而由于过共晶铝硅合金铸态组织由粗大的长条状或针状共晶硅相和粗大的多角形块状和五瓣星状的初晶硅相组成，这种组织使材料的机械性能和切削加工性能严重恶化，若不经细化变质处理，该合金不能在工业上得到实际的应用。目前，国内常用的过共晶铝硅合金显微组织细化工艺为采用复合变质剂来变质处理铸态组织，采用的复合变质剂包括磷-稀土复合变质剂，硫-稀土复合变质剂，磷-硫-稀土复合变质剂等。复合变质可以一定程度上细化铸态组织，但所得的组织一般达不到锻坯用材料的技术要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能满足锻坯用过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。，其特征在于该工艺涉及的铝硅合金中硅的质量百分比含量为16％-20％；细化工艺步骤包括(1)向熔融的过共晶铝硅合金中加入含钛晶粒细化剂，搅拌至完全熔化；(2)然后向熔液中加入磷类变质剂搅拌均匀，细化初晶硅，铸锭；(3)对步骤2的铸锭在500-520℃进行热处理，或对步骤2的铸锭在480℃热挤压然后再在500-535℃进行热处理。本专利技术的，其特征在于向熔融的过共晶铝硅合金加入的含钛的晶粒细化剂为铝钛硼或铝钛碳中间合金；加入量为熔体质量0.1％；本专利技术的，其特征在于磷类变质剂是赤磷、铝粉和/或熔剂氟钛酸钾的混合物。本专利技术的，其特征在于磷类变质剂是是预含磷化铝晶核的中间合金。本专利技术的，其特征在于磷变质采用的工艺条件为P加入量为熔体质量的0.03％-0.2％；变质温度为720℃-830℃；变质时间为20-30分钟；浇铸温度为730℃-830℃。最佳变质工艺条件为最佳P加入量为熔体质量的0.05％；最佳变质温度为800℃；变质时间为20-30分钟；最佳浇铸温度为800℃。本专利技术过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，采用磷变质初晶硅结合热处理和热挤压细化共晶硅，所得的组织更为细小和均匀，初晶硅平均晶粒尺寸约为13μm，共晶硅全部粒化，所得组织具有更高的抗拉强度、硬度和尺寸稳定性。挤压+T6((500℃，3h)水淬，(200℃，6h)时效)处理后材料的抗拉强度达到414.7MPa，硬度(HV)为156(HB为148)，延伸率为0.5％。附图说明图1采用本专利技术的方法的A390合金经800℃变质30分钟，800℃浇注，铸锭经480℃热挤压变形和520℃，3h热处理后的金相组织照片；图2采用本专利技术的方法的A390合金经800℃变质30分钟，800℃浇注，铸锭经535℃，3h热处理后的金相组织照片；图3采用本专利技术的方法的A390合金经800℃变质30分钟，800℃浇注，铸锭经480℃热挤压变形和500，3h热处理后的金相组织照片。具体实施例方式，该工艺涉及的铝硅合金中硅的质量百分比含量为16％-20％。所涉及的过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺包括以下步骤(1)按化学成分配制过共晶铝硅合金。(2)向熔融的过共晶铝硅合金中加入0.1％熔体质量的含钛晶粒细化剂(熔体与折合钛的质量百分比为0.1)，搅拌至完全熔化，含钛的晶粒细化剂可以为铝钛硼或铝钛碳中间合金。(3)然后向熔液中加入磷类变质剂细化初晶硅，搅拌均匀，等待20-30分钟后浇铸到金属模中。磷类变质剂可以是赤磷和熔剂(主要成分为氟钛酸钾)的混合物，也可以是预含磷化铝晶核的中间合金。磷变质采用的工艺条件为P加入量为熔体质量的0.03-0.2％；变质温度为720℃-830℃；变质时间为20-30分钟；浇铸温度为730℃-830℃。最佳变质工艺条件为最佳P加入量为熔体质量的0.05％；最佳变质温度为800℃；变质时间为20-30分钟；最佳浇铸温度为800℃。(4)对步骤3的铸锭在500-535℃进行热处理，或对步骤2的铸锭在(5)480℃热挤压然后再在500-535℃进行热处理。下面给出本专利技术的最佳实例。实施例1(1)采用铝锭、一级结晶硅、原生镁锭、电解铜按质量百分比Si16-18％，Cu4-5，Mg0.45-0.65％，余量为Al，配制A390合金。(2)称取钛含量为铝熔体质量0.1％的铝钛硼中间合金，加入熔化的A390合金中，搅拌至完全熔化。(3)然后加热熔体至800℃后，向熔液中加入赤磷含量为熔体质量0.05％的赤磷、铝粉和熔剂(主要为氟钛酸钾)的混合压块(混合压块中赤磷、铝粉和熔剂的质量百分比为20∶25∶55)，搅拌均匀，等待20-30分钟后，浇铸到金属模中，浇铸温度为800℃。(4)对步骤3的铸锭在德国产VMK-250-S热处理炉中，在535℃热处理3小时，然后水淬冷却，所得显微组织如图2所示，所得组织的力学性能为抗拉强度245MPa，硬度(HV)为142，延伸率为0.3％。实施例2(1)按方案1方法配制A390合金。(2)向熔体中加入钛含量为铝熔体质量0.1％的铝钛硼中间合金，搅拌至完全熔化。(3)然后向800℃熔体中加入磷含量为熔体质量0.05％的预含磷化铝晶核的中间合金，搅拌至熔化后，等待20分钟，在800℃温度浇铸入金属模中。(3)对铸锭在480℃，挤压比为3∶1，挤压速度＜1米/秒的条件下进行挤压变形。(5)挤压后的棒坯在德国产VMK-250-S热处理炉中，在500℃热处理3小时，然后水淬冷却，所得显微组织如图3所示。挤压+T6((500℃，3h)水淬，(200℃，6h)时效)处理后所得组织的抗拉强度为414.7MPa，硬度(HV)为156(HB为148)，延伸率为0.5％。实施例3(1)按方案1方法配制A390合金、加入含钛晶粒细化剂。(2)然后加热熔体至720℃后，向熔液中加入赤磷含量为熔体质量0.2％的赤磷和熔剂(主要为氟钛酸钾)的混合压块(压块中赤磷和熔剂的质量百分比为40∶60)，搅拌均匀，等待30分钟后，浇铸到金属模中，浇铸温度为730℃。(3)对步骤2的铸锭在德国产VMK-250-S热处理炉中，在535℃热处理3小时后水淬冷却。实施例4(1)按方案1方法配制A390合金、加入含钛晶粒细化剂。(2)然后加热熔体至830℃后，向熔液中加入赤磷含量为熔体质量0.03％的赤磷、铝粉和熔剂(主要为氟钛酸钾)的混合压块(混合压块中赤磷、铝粉和熔剂的质量百分比为20∶25∶55)，搅拌均匀，等待30分钟后，浇铸到金属模中，浇铸温度为830℃。(4)对步骤2的铸锭在德国产VMK-250-S热处理炉中，在500℃热处理3小时后水淬冷却。权利要求1.，其特征在于该工艺涉及的铝硅合金中硅的质量百分比含量为16％-20％；细化工艺步骤包括(1)向熔融的过共晶铝硅合金中加入含钛晶粒细化剂，搅拌至完全熔化；(2)然后向熔液中加入磷类变质剂搅拌均匀，细化初晶硅，铸锭；(3)对步骤2的铸锭在500-520℃进行热处理，或对步骤2的铸锭在480℃热挤压然后再在500-535℃进行热处理。2.根据权利要求1所述的，其特征在于向熔融的过共晶铝硅合金加入的含钛的晶粒细化剂为铝钛硼或铝钛碳中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过共晶铝硅合金的显微组织细化工艺方法，其特征在于该工艺涉及的铝硅合金中硅的质量百分比含量为１６％－２０％；细化工艺步骤包括：（１）向熔融的过共晶铝硅合金中加入含钛晶粒细化剂，搅拌至完全熔化；（２）然后向熔液中加入磷类变质 剂搅拌均匀，细化初晶硅，铸锭；（３）对步骤２的铸锭在５００－５２０℃进行热处理，或对步骤２的铸锭在４８０℃热挤压然后再在５００－５３５℃进行热处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊红，任智森，赵群，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]