什么是鋁合金的固溶處理和強(qiáng)化處理？(壓鑄鋁錠的選擇)
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2、壓鑄鋁錠的選擇
什么是鋁合金的固溶處理和強(qiáng)化處理？ ♂
固溶熱處理:，將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持,使過剩相充，分溶速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝，時(shí)效處理可分為自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種自然時(shí)效是將鑄件置于露天場地半年以上，便其緩緩地發(fā)生形，從而使殘余應(yīng)力消除或減少，人工時(shí)效是將鑄件加熱到550～650℃進(jìn)行去應(yīng)力退火，它比自然時(shí)效節(jié)省時(shí)間，殘余應(yīng)力去除較為徹底，根據(jù)合金本性和用途確定采用何種時(shí)效方法，高溫下工作的鋁合金適宜用人工時(shí)效，室溫下工作的鋁合金有些采用自然時(shí)效，有些必須人工時(shí)效，從合金強(qiáng)化相上來分析，含有S相和CuAl2等相的合金，一般采用自然時(shí)效，而需要在高溫下使用或?yàn)榱颂岣吆辖鸬那?qiáng)度時(shí)，就需要采用人工時(shí)效來強(qiáng)化，比如LY11和LY12，40度以下自然時(shí)效可以得到高的強(qiáng)度和耐蝕性，對于150度以上工作的LY12和125-250度工作的LY6鉚釘用合金則需要人時(shí)效。
含有主要強(qiáng)化相為MgSi，MgZn2的T相的合金，只有采用人工時(shí)效強(qiáng)化，才能達(dá)到它的最高強(qiáng)度，對于一般鋁合金，自然時(shí)效時(shí)，屈服強(qiáng)度稍低而耐蝕性較好，采用人時(shí)效時(shí)，合金屈服強(qiáng)度較高而伸長率和耐蝕性都降低，對于鋁－鋅－鎂－銅系合金入LC4則相反，當(dāng)采用人工時(shí)效時(shí)，合金耐蝕性比自然時(shí)效好，選用不同品種鋼材作塑料模具，其化學(xué)成分和力學(xué)性能各不相同，因此制造工藝路線不同；同樣，不同類型塑料模具鋼采用的熱處理工藝也是不同的，本節(jié)主要介紹塑料模具的制造工藝路線和熱處理工藝的特點(diǎn)，一、塑料模具的制造工藝路線，1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具。
例如，20，20Cr，20CrMnTi等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→冷擠壓成形→再結(jié)晶退火→機(jī)械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配，2.高合金滲碳鋼制模具，例如12CrNi3A，12CrNi4A鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→正火并高溫回火→機(jī)械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配，3.調(diào)質(zhì)鋼制模具，例如，45，40Cr等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)械精加工→修整、拋光→裝配，4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具。
例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等鋼的工藝路線為：下料→鍛成模坯→球化退火→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械半精加工→機(jī)械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配，5.預(yù)硬鋼制模具，例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等鋼，對于直接使用棒料加工的，因供貨狀態(tài)已進(jìn)行了預(yù)硬化處理，可直接加工成形后拋光、裝配，對于要改鍛成坯料后再加工成形的，其工藝路線為：下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預(yù)硬處理（34～42HRC）→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械精加工→拋光→裝配，二、塑料模具的熱處理特點(diǎn)，（一）滲碳鋼塑料模的熱處理特點(diǎn)，1.對于有高硬度、高耐磨性和高韌性要求的塑料模具，要選用滲碳鋼來制造，并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理，2.對滲碳層的要求，一般滲碳層的厚度為0.8～1.5mm，當(dāng)壓制含硬質(zhì)填料的塑料時(shí)模具滲碳層厚度要求為1.3～1.5mm，壓制軟性塑料時(shí)滲碳層厚度為0.8～1.2mm。
滲碳層的含碳量為0.7%～1.0%為佳，若采用碳、氮共滲，則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘性就更好，3.滲碳溫度一般在900～920℃，復(fù)雜型腔的小型模具可取840～860℃中溫碳氮共滲，滲碳保溫時(shí)間為5～10h，具體應(yīng)根據(jù)對滲層厚度的要求來選擇，滲碳工藝以采用分級(jí)滲碳工藝為宜，即高溫階段（900～920℃）以快速將碳滲入零件表層為主；中溫階段（820～840℃）以增加滲碳層厚度為主，這樣在滲碳層內(nèi)建立均勻合理的碳濃度梯度分布，便于直接淬火，4.滲碳后的淬火工藝按鋼種不同，滲碳后可分別采用：重新加熱淬火；分級(jí)滲碳后直接淬火（如合金滲碳鋼）；中溫碳氮共滲后直接淬火（如用工業(yè)純鐵或低碳鋼冷擠壓成形的小型精密模具）；滲碳后空冷淬火（如高合金滲碳鋼制造的大、中型模具），（二）淬硬鋼塑料模的熱處理，1.形狀比較復(fù)雜的模具，在粗加工以后即進(jìn)行熱處理，然后進(jìn)行精加工，才能保證熱處理時(shí)變形最小，對于精密模具，變形應(yīng)小于0.05%。
2.塑料模型腔表面要求十分嚴(yán)格，因此在淬火加熱過程中要確保型腔表面不氧化、不脫碳、不侵蝕、不過熱等，應(yīng)在保護(hù)氣氛爐中或在嚴(yán)格脫氧后的鹽浴爐中加熱，若采用普通箱式電阻爐加熱，應(yīng)在模腔面上涂保護(hù)劑，同時(shí)要控制加熱速度，冷卻時(shí)應(yīng)選擇比較緩和的冷卻介質(zhì)，控制冷卻速度，以避免在淬火過程中產(chǎn)生變形、開裂而報(bào)廢，一般以熱浴淬火為佳，也可采用預(yù)冷淬火的方式，3.淬火后應(yīng)及時(shí)回火，回火溫度要高于模具的工作溫度，回火時(shí)間應(yīng)充分，長短視模具材料和斷面尺寸而定，但至少要在40～60min以上，（三）預(yù)硬鋼塑料模的熱處理，1.預(yù)硬鋼是以預(yù)硬態(tài)供貨的，一般不需熱處理，但有時(shí)需進(jìn)行改鍛，改鍛后的模坯必須進(jìn)行熱處理，2.預(yù)硬鋼的預(yù)先熱處理通常采用球化退火，目的是消除鍛造應(yīng)力，獲得均勻的球狀珠光體組織，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷擠壓成形性能，3.預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝簡單，多數(shù)采用調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)后獲得回火索氏體組織，高溫回火的溫度范圍很寬能夠滿足模具的各種工作硬度要求，由于這類鋼淬透性良好，淬火時(shí)可采用油冷、空冷或硝鹽分級(jí)淬火。
表3-27為部分預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝，供參考，表3-27 部分預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝，鋼 號(hào) 加熱溫度/℃ 冷卻方式 回火溫度/℃ 預(yù)硬硬度HRC，3Cr2Mo 830～840 油冷或160～180℃硝鹽分級(jí) 580～650 28～36，5NiSCa 880～930 油冷 550～680 30～45，8Cr2MnWMoVS 860～900 油或空冷 550～620 42～48，P4410 830～860 油冷或硝鹽分級(jí) 550～650 35～41，SM1 830～850 油冷 620～660 36～42，（四）時(shí)效硬化鋼塑料模的熱處理。
1.時(shí)效硬化鋼的熱處理工藝分兩步基本工序，首先進(jìn)行固溶處理，即把鋼加熱到高溫，使各種合金元素溶入奧氏體中，完成奧氏體后淬火獲得馬氏體組織，第二步進(jìn)行時(shí)效處理，利用時(shí)效強(qiáng)化達(dá)到最后要求的力學(xué)性能，2.固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中進(jìn)行，加熱時(shí)間分別可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的鋼種也可空冷，如果鍛造模坯時(shí)能準(zhǔn)確控制終鍛溫度，鍛造后可直接進(jìn)行固溶淬火，3.時(shí)效處理最好在真空爐中進(jìn)行，若在箱式爐中進(jìn)行，為防模腔表面氧化，爐內(nèi)須通入保護(hù)氣氛，或者用氧化鋁粉、石墨粉、鑄鐵屑，在裝箱保護(hù)條件下進(jìn)行時(shí)效，裝箱保護(hù)加熱要適當(dāng)延長保溫時(shí)間，否則難以達(dá)到時(shí)效效果，部分時(shí)效硬化型塑料模具鋼的熱處理規(guī)范可參照表3-28，表3-28 部分時(shí)效硬化鋼的熱處理規(guī)范。
鋼 號(hào) 固溶處理工藝 時(shí)效處理工藝 時(shí)效硬度HRC，06Ni6CrMoVTiAl 800～850℃油冷 510～530℃（6～8）h 43～48，PMS 800～850℃空冷 510～530℃（3～5）h 41～43，25CrNi3MoAl 880℃水淬或空冷 520～540℃（6～8）h 39～42，SM2 900℃2h油冷+700℃2h 510℃10h 39～40，PCR 1050℃固溶空冷 460～480℃4h 42～44，三、塑料模的表面處理，為了提高塑料模表面耐磨性和耐蝕性，常對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚恚?.塑料模鍍鉻是一種應(yīng)用最多的表面處理方法，鍍鉻層在大氣中具有強(qiáng)烈的鈍化能力，能長久保持金屬光澤，在多種酸性介質(zhì)中均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鍍層硬度達(dá)1000HV，因而具有優(yōu)良的耐磨性。
鍍鉻層還具有較高的耐熱性，在空氣中加熱到500℃時(shí)其外觀和硬度仍無明顯變化，2.滲氮具有處理溫度低（一般為550～570℃），模具變形甚微和滲層硬度高（可達(dá)1000～1200HV）等優(yōu)點(diǎn)，因而也非常適合塑料模的表面處理，含有鉻、鉬、鋁、釩和鈦等合金元素的鋼種比碳鋼有更好的滲氮性能，用作塑料模時(shí)進(jìn)行滲氮處理可大大提高耐磨性，適于塑料模的表面處理方法還有：氮碳共滲、化學(xué)鍍鎳、離子鍍氮化鈦、碳化鈦或碳氮化鈦，PVD、CVD法沉積硬質(zhì)膜或超硬膜等，http://jpkc.cec.edu.cn/jpkc/cygysj/top_all/w_ziyuanku/cailiao/13.4.htm。
壓鑄鋁錠的選擇 ♂
1，客戶對有嚴(yán)格要求的牌號(hào)鋁錠.需按客戶要求的牌號(hào)鋁錠生產(chǎn)，2，客戶要求一般或無要求.(或要求鋁硅系合金)，客戶對鑄件的材料無特殊要求時(shí)，依目前市場調(diào)查情況來看，85%的壓鑄廠會(huì)選擇副牌鋁錠，10%的壓鑄廠會(huì)選擇YZ102鋁錠, 5%的壓鑄廠不知選擇何種鋁錠，那我們要選用何種鋁錠才最為劃算呢，單從價(jià)格上看，副牌鋁錠價(jià)格最低，通常情況下比ADC12國標(biāo)鋁錠便宜約400元/噸; 但如果從化學(xué)及物理學(xué)角度來分析，其實(shí)YZ102鋁錠是最節(jié)省成本的材料（成份如上表第6條介紹），分析如下：。
1,從表面分析，，雖然YZ 102鋁錠比副牌鋁錠價(jià)格要高出100-200元/噸，但YZ 102鋁錠含銅，含鐵，含鋅量都比較低，密度比一般副牌鋁錠要輕7%-9%,也就代表重量相同的YZ 102鋁錠要比副牌鋁錠多產(chǎn)出7%~9%的產(chǎn)品;，2,YZ102鋁錠，ADC12鋁錠，副牌鋁錠的比重(密度)對照，重量(質(zhì)量)，密度，體積的三者關(guān)系：重量(質(zhì)量)=密度*體積；若重量相同情況下，密度大的物體體積小，密度小的物體體積大.以下是ADC12鋁錠，副牌鋁錠，和102壓鑄鋁錠的密度：，標(biāo)準(zhǔn)型ADC12鋁錠：2850~2900KG/M; （成份參照上表第1條），副牌鋁錠：3000KG/M；（成份參照上表第5條），YZ102鋁錠：2740KG/M（成份參照上表第6條），3, 從物理學(xué)及化學(xué)知識(shí)角度分析。
當(dāng)壓鑄模具的模腔空間固定時(shí)（即產(chǎn)品的體積固定時(shí)）；重量相同的三種鋁錠中YZ102鋁錠產(chǎn)出數(shù)量最多，分別比ADC12鋁錠多產(chǎn)出4.7%，比副牌鋁錠多產(chǎn)8.7%；若以2013/4/15的YZ102鋁價(jià)15200/噸計(jì)算，成本分別直降714.4元/噸和1322.4元/噸，即在使用同樣單位重量的材料前提下，選擇YZ 102鋁錠成本最低，ADC12次之，副牌鋁錠成本最高.。
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