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汽车铝合金车轮的热处理工艺
来源:
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作者:chinacaw
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发布时间: 2014-08-11
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1.1 固溶处理
此阶段将车轮铸件升温到固溶线以上的单相区域，使溶质全部溶入α基体中，而成为单一固溶相。但所选取的温度不得超过共晶溶解温度，否则沿晶界将有溶解现象，在淬火后，会形成很脆的膜，会降低车轮的力学性能。在固溶温度的上下限之内，温度取的越高，其原子扩散速度愈快，溶质溶入α基地中愈完全，过饱和析出的量也就愈大，人工时效时，析出硬化的效果也就愈好，反之则愈差。
而在决定固溶处理时间时，则需要足以让溶质原子全部溶入α基体，因而有其最短时间性的限制，时间如果太长则会造成晶粒过度成长并且浪费能源，故应选取一最合理的时间，另外热处理物件的形状、厚度及加热介质的不同，会影响加热速度率及均匀性，也都需列入考量之中。
Al-Mg-Si合金之T6处理程序中的固溶处理，其主要目的是为了要溶解铸造时析出的粗大Mg2Si、使铸件均质化及改变共晶Si形状。所以固溶温度要接近共晶温度，但不得超过，以避免晶界溶解，而造成力学性能的降低。一般而言，固溶处理时间温度对A356.2合金的影响情形为，在520℃或530℃时，其抗拉强度、伸长率随固溶时间的增加而增加。在540℃其抗拉强度及延伸率在很短的时间即可达最大值后，然后逐渐降低。但是抗拉强度及屈伏强度变化量不大，在伸长率方面，530℃固溶处理12小时，即可达18%的延伸率；但於540℃时只需2小时即可达到此值。冲击强度随固溶温度及时间的增加而增加，若有540℃固溶处理9小时冲击强度可达最大值。在520℃固溶处理，其硬度值的变化不大，总之，只有抗拉强度及伸长率受固溶处理条件的影响较大。在经济考虑上，降低固溶处理的时间是可行的，因为在Al-Si-Mg合金中，Si与Mg的偏析并不严重，因此只要很短的时间即可完成均匀化及Mg2Si固溶到α基地中，如果适当的添加变质剂（如Sr、Na、Sb），即可在不损害力学性能的情况下，降低固溶时间。
溶质元素在树枝状凝固组织中的偏析，会损坏材料的力学性能。因此固溶处理时可以兼顾使材料达到均匀化的目的，而降低合金元素偏析的现象。均匀化所需要的时间长短取决于固溶温度及固溶时间，在铸造状态，树枝状组织的中央部分，其含Si量最高，因为这个原因，造成此区域有较高的温度，造成Si在树枝状组织的固溶度亦较大。对于镁的偏析现象，则较为轻微。通常在550℃的固溶温度，维持30分钟即可使铸件达到均匀化的要求，一般而言，均匀化的时间愈长，铝合金的伸长率会愈好，因为共晶Si会愈圆滑。
此阶段将车轮铸件升温到固溶线以上的单相区域，使溶质全部溶入α基体中，而成为单一固溶相。但所选取的温度不得超过共晶溶解温度，否则沿晶界将有溶解现象，在淬火后，会形成很脆的膜，会降低车轮的力学性能。在固溶温度的上下限之内，温度取的越高，其原子扩散速度愈快，溶质溶入α基地中愈完全，过饱和析出的量也就愈大，人工时效时，析出硬化的效果也就愈好，反之则愈差。
而在决定固溶处理时间时，则需要足以让溶质原子全部溶入α基体，因而有其最短时间性的限制，时间如果太长则会造成晶粒过度成长并且浪费能源，故应选取一最合理的时间，另外热处理物件的形状、厚度及加热介质的不同，会影响加热速度率及均匀性，也都需列入考量之中。
Al-Mg-Si合金之T6处理程序中的固溶处理，其主要目的是为了要溶解铸造时析出的粗大Mg2Si、使铸件均质化及改变共晶Si形状。所以固溶温度要接近共晶温度，但不得超过，以避免晶界溶解，而造成力学性能的降低。一般而言，固溶处理时间温度对A356.2合金的影响情形为，在520℃或530℃时，其抗拉强度、伸长率随固溶时间的增加而增加。在540℃其抗拉强度及延伸率在很短的时间即可达最大值后，然后逐渐降低。但是抗拉强度及屈伏强度变化量不大，在伸长率方面，530℃固溶处理12小时，即可达18%的延伸率；但於540℃时只需2小时即可达到此值。冲击强度随固溶温度及时间的增加而增加，若有540℃固溶处理9小时冲击强度可达最大值。在520℃固溶处理，其硬度值的变化不大，总之，只有抗拉强度及伸长率受固溶处理条件的影响较大。在经济考虑上，降低固溶处理的时间是可行的，因为在Al-Si-Mg合金中，Si与Mg的偏析并不严重，因此只要很短的时间即可完成均匀化及Mg2Si固溶到α基地中，如果适当的添加变质剂（如Sr、Na、Sb），即可在不损害力学性能的情况下，降低固溶时间。
溶质元素在树枝状凝固组织中的偏析，会损坏材料的力学性能。因此固溶处理时可以兼顾使材料达到均匀化的目的，而降低合金元素偏析的现象。均匀化所需要的时间长短取决于固溶温度及固溶时间，在铸造状态，树枝状组织的中央部分，其含Si量最高，因为这个原因，造成此区域有较高的温度，造成Si在树枝状组织的固溶度亦较大。对于镁的偏析现象，则较为轻微。通常在550℃的固溶温度，维持30分钟即可使铸件达到均匀化的要求，一般而言，均匀化的时间愈长，铝合金的伸长率会愈好，因为共晶Si会愈圆滑。
