專利名稱：鋁青銅熱處理工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種銅合金的熱處理工藝，尤其涉及一種鋁青銅合金的熱處理工藝， 屬于金屬材料技術領域。
背景技術：
鋁青銅具有優(yōu)良的力學、抗蝕與耐磨性能，是綜合性能優(yōu)越的工程結構材料，因而在民用、軍用工業(yè)中占有重要地位，被廣泛應用于機械、飛機和汽車制造業(yè)、船舶和海洋工業(yè)、家電、冶金、采礦、石化工業(yè)、鐵道和機車工程以及建筑工業(yè)等高應力條件下工作。但隨著工業(yè)發(fā)展，對鋁青銅材料的性能提出了更高的要求，因而強化鋁青銅使之滿足重載荷的服役條件成為鋁青銅研究之重點，其中對鋁青銅進行熱處理是最廉價也是具有良好效果的強化方法之一。鋁青銅的熱處理工藝主要是固溶+時效。其具體做法為首先將材料加熱至 5650C (共析溫度)以上并保溫，使材料由室溫組織〔α+(α +Y2)〕(鋁當量< 11. 8% )、〔 Υ2+(α + γ2))(鋁當量〉11.8% )、(α + Υ2)(鋁當量=11.8% )轉變?yōu)椤拨?β〕(鋁當量 < 11.8% ),( γ2+β〕(鋁當量> 11.8% )、β (鋁當量=11.8% )并使基體內合金元素和化合物溶解到β相中，隨著加熱溫度提高和保溫時間延長，對于鋁當量< 11. 8%和鋁當量 > 11. 8%材料，β相增加且合金元素和化合物溶解度提高。然后快速冷卻，使β相轉變?yōu)檫^飽和固溶體β'相。再在565°C以下加熱，使過飽和固溶體β ‘相分解并使固溶的合金元素重新以顆粒細小、分布均勻的化合物析出，通過析出相的彌散強化提高材料的力學性能。對于常用的鋁青銅，除了 QA17和ZQA17-1. 5-1.5(由于鋁含量低，高溫下β相數(shù)量少，固溶時效處理效果差)，目前使用的固溶溫度通常為850-900°C;900以上-950°C;950 以上-1000°C。850-900°C加熱固溶時，由于溫度較低，對于鋁當量< 11. 8%和鋁當量> 11.8% 材料β相數(shù)量較少，且合金元素和第二相不能充分固溶入基體中，而且溶質分布不均勻， 不僅會降低材料的硬化能力，還會在時效時容易發(fā)生不連續(xù)脫溶和晶界反應，從而惡化材料的性能。950以上至1000°C加熱固溶時，由于溫度高，合金組織出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，晶粒粗大， 材料性能大大降低。固溶冷卻介質通常為機油、水、食鹽水?，F(xiàn)行的鋁青銅時效處理采用一次時效，時效溫度通常采用260-300°C ；450-550°C ； 565-640 "C。在260-300°C時效時，由于溫度低，一方面易于獲得細密的組織，另一方面由于化合物相和基體結構和成分的差異比較大，化合物相生核和長大需要克服很大的能壘，在時效溫度較低的情況下，要完成這一過程比較困難。只能先形成某些預沉淀產物和過渡相， 如G.P.區(qū)等。細密的組織特別是G. P.區(qū)和過渡相的存在使材料具有高的硬度和強度。但 G. P.區(qū)和過渡相都是亞穩(wěn)相，在工作環(huán)境合適時，將逐步向平衡相轉變，其性能會同時發(fā)生變化。在450_550°C時效時，除過飽和的固溶體析出K相(鐵鋁及鎳鋁金屬間化合物)和 Y2相外，共析轉變比較徹底，較多細小的的(a+ Y2)相也起著強化作用。但是組織相對粗大且不均勻，先析出相Y 2呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，合金基體變脆，力學性能不高。在565-640°C時效，由于已高于共析轉變溫度，對于鋁當量< 11. 8%鋁青銅，將有有α析出從而使α含量增加，由于α硬度低使材料強度下降；對于鋁當量> 11. 8%鋁青銅，將有先共析Y 2以及K相析出，K相和Y 2相雖屬硬質相，但這些硬質相多以塊狀形態(tài)存在，而且偏聚在晶界處，起不到強化的效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種強化效果好，顯微組織細小、穩(wěn)定，強化相彌散分布，材料具有良好強韌性配合，且簡單易行的鋁青銅固溶時效工藝。本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)一種鋁青銅熱處理工藝，包括以下步驟1.固溶處理1)將熱處理爐升溫至920-950°C，放入鋁青銅工件；2)待爐子重新回到920-950°C時，開始記錄保溫時間，保溫時間按有效厚度每 25mm加熱Ih計算確定；3)到達保溫時間后，取出工件并迅速放入食鹽水中冷卻直到工件溫度降到室溫；2.時效處理1)預時效將上述處理后的工件放入溫度為220-300°C爐子中加熱并保溫，保溫時間為2-3h，然后取出空冷；2)終時效將經(jīng)過預時效并冷卻的工件放入溫度為420-480°C爐子中加熱并保溫，保溫時間為2-3.證，然后取出空冷。本發(fā)明的有益效果如下1)固溶溫度和冷卻方式保證了固溶處理后，工件不過熱且有足夠的固溶度，在時效處理時滿足強化相析出量的要求；幻通過預時效和二級時效的共同作用使顯微組織均勻、穩(wěn)定，硬化相彌散分布。預時效(一級時效)由于溫度低，不能形成時效沉淀相。而G.P.區(qū)的界面能很低，形核功很小。在母相中各處皆可生核，預時效(一級時效)的目的是在合金中形成均勻生核的高密度的G.P.區(qū)。當其達到一定尺寸，就可成為隨后時效沉淀相形核的核心，降低無析出帶寬度，從而大大提高組織的均勻性；終時效(二級時效)由于溫度較高，能使平衡強化相充分析出，且析出位置為預時效時均勻形成的高密度的G. P.區(qū)，消除了網(wǎng)狀缺陷，同時共析轉變比較徹底，較多細小的的(α+ Y2)相與強化相共同作用增強強化效果，由于平衡相的析出，材料的組織和性能的穩(wěn)定性好；3)操作簡單易行，經(jīng)濟和社會效益高；4)工件不僅具有高的強度、硬度，而且具有較高塑性。本發(fā)明的優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進解釋，這些實施例是僅作為例子給出的。
本發(fā)明的優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進解釋，這些實施例是僅作為例子給出的。
具體實施例方式以下為本發(fā)明的三個實施例，本發(fā)明不限于以下三個實施例。工件為鋁青銅鑄件，其材料成分為鋁8.5-10.5%，鎳1. 0-3. 0%，鐵3. 0-5. 0%， 錳1. 0-3. 0%，余為銅。工件所測有效厚度為30mm。其熱處理工藝為1)將熱處理爐升溫至920-950°C，放入鋁青銅工件；2)待爐子重新回到920-950°C時，開始記錄保溫時間，保溫時間按有效厚度每 25mm加熱Ih計算確定為1. 2h ；3)到達保溫時間后，取出工件并迅速放入食鹽水中冷卻直到工件溫度為室溫；4)預時效(一級時效)將上述處理后的工件放入溫度為220-300°C爐子中加熱并保溫，保溫時間為2-3h，然后取出空冷；5)終時效(二級時效)將經(jīng)過預時效并冷卻的工件放入溫度為420_480°C爐子中加熱并保溫，保溫時間為2-3. 5h，然后取出空冷。三個實施例的固溶時效工藝參數(shù)和力學性能檢測結果如表1。表1實施例的固溶時效工藝和力學性能
權利要求
1. 一種鋁青銅熱處理工藝，其特征是，包括以下步驟1.固溶處理1)將熱處理爐升溫至920- 950°C，放入鋁青銅工件；2)待爐子重新回到920- 950°C時，開始記錄保溫時間，保溫時間按有效厚度每25mm 加熱Ih計算確定；3)到達保溫時間后，取出工件并迅速放入食鹽水中冷卻直到工件溫度降到室溫；
2.時效處理1)預時效將上述處理后的工件放入溫度為220- 300°C爐子中加熱并保溫，保溫時間為2 — 3h，然后取出空冷；2)終時效將經(jīng)過預時效并冷卻的工件放入溫度為420- 480°C爐子中加熱并保溫， 保溫時間為2 - 3. 5h，然后取出空冷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁青銅的熱處理工藝，包括以下步驟1)升溫至920－950℃，放入鋁青銅工件，2)待爐溫達920－950℃時保溫，保溫時間按有效厚度每25mm加熱1h計算確定；3)保溫結束，工件迅速放入食鹽水中冷卻直到工件溫度為室溫；4)預時效將工件放入溫度為220－300℃爐子中加熱并保溫，保溫時間為2－3h，然后取出空冷；5)終時效將經(jīng)過預時效并冷卻的工件放入溫度為420－480℃爐子中加熱并保溫，保溫時間為2－3.5h，然后取出空冷。采用本發(fā)明提供的固溶＋預時效(一級時效)＋終時效(二級時效)熱處理工藝處理后，顯微組織均勻、穩(wěn)定，硬化相彌散分布，材料具有高的強度和硬度，同時具有較高韌性。
文檔編號C22F1/08GK102304687SQ20111023204
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權日2011年8月15日
發(fā)明者吳晶, 張鐸, 紀嘉明, 魯遠勇 申請人:江蘇大學, 鎮(zhèn)江匯通金屬成型有限公司