铝合金铸件热处理操作规程

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定义及其目的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度，升到某一对应温度下保温一定期间以一定的速度冷却，变化其合金组织。其重要目的是：提高力学性能，增强耐腐性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。2

热处理工艺分类2．1退火：2．1．1定义：退火就是将铝合金铸件加热到较高温度（一般300℃左右），保温一定期间，随炉冷却到室温的工艺。2．1．2目的：消除内应力，稳定尺寸，减少变形，增大塑性。2．2固溶处理：2．2．1定义：固溶处理就是把铸件加热到尽量高的温度（靠近于共晶的熔点），在该温度下保持足够长的时间，并随即迅速冷却。2．2．2目的：提高铸件的强度和塑性，改善合金的耐腐蚀性能。2．3时效处理：2．3．1定义：时效处理就是将铸件加热到某一温度，保温一定期间后出炉，在空气中缓慢冷却到室温的工艺。2．3．2分类：2．3．2．1不完全人工时效：它是采用比较低的时效温度或较短的保温时间，目的是为了获得优良的综合力学性能，即比较高的强度，良好的塑性和韧性。2．3．2．2完全人工时效：它是采用较高的时效温度和较长的保温时间。目的：获得最大的硬度，即得到最高的抗拉强度。2．3．2．3过时效：它是加热到更高温度下进行。目的：得到好的抗应力腐蚀性能或比较稳定的组织和几何尺寸。3

热处理状态代号及意义参见下表：表1

热处理状态代号、名称及特点代号热处理状态名称目的T1人工时效提高硬度，改善加工性能，提高ZL104、ZL105等合金的强度。T2退火消除内应力，消除机加工引起的加工硬化，提高尺寸稳定性及增长合金的塑性。T4固溶处理提高强度和硬度，获得最高的塑性及良好的抗蚀性能。T5固溶处理+不完全人工时效用以获得足够高的强度，并保持有高的塑性，但抗蚀性下降。T6固溶处理+完全人工时效用以获得最高的强度，但塑性及抗蚀性减少。T7固溶处理+稳定化回火提高尺寸稳定性和抗蚀性，保持较高的力学性能。T8固溶处理和软化回火获得尺寸的稳定性，提高塑性，但强度减少。4

热处理工艺参数参见表2：

表2

常用铝合金（铝硅系）热处理规范合金代号状态铸件壁厚mm固溶处理人工时效使用设备保温温度（℃）保温时间（t）冷却介质及温度（℃）使用设备保温温度（℃）保温时间（t）冷却介质ZL101T2

////75型井式炉300±102~4空冷T5

1#75型井式炉503±102~6水20~10075型井式炉150±102~4空冷2#75型井式炉510±10箱式回火炉T6

1#75型井式炉503±102~6水20~10075型井式炉163±103~5空冷2#75型井式炉510±10箱式回火炉175±103~5空冷ZL102T2

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300±102~4空冷ZL104T1

////75型井式炉163±105~10空冷箱式回火炉175±105~10空冷T6

1#75型井式炉478±102~6水20~10075型井式炉163±105~10空冷2#75型井式炉473±10箱式回火炉175±105~10空冷ZL107T5≤101#75型井式炉458±106~8水20~10075型井式炉160±106~8空冷2#75型井式炉465±10箱式回火炉175±106~8空冷T5>101#75型井式炉465±106~8水20~10075型井式炉160±106~8空冷2#75型井式炉472±10箱式回火炉175±106~8空冷T6≤101#75型井式炉458±106~10水20~10075型井式炉160±106~8空冷2#75型井式炉450±10箱式回火炉175±106~10空冷T6>101#75型井式炉465±106~10水20~10075型井式炉160±106~10空冷2#75型井式炉460±10箱式回火炉175±106~10空冷ZL111T1

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175±105~10空冷T6

1#75型井式炉490±10500±102~42~4/水60~100

/175±10/3~5/空冷2#75型井式炉490±10500±102~42~4/水60~100/175±10/3~5/空冷CF105002T1

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175±105~10空冷注：表中未注明规定的，表达可通用于任何状况。

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热处理操作要点：5．1热处理用炉的准备：5．1．1检查热处理用炉及辅助设备。如供电系统、空气循环用风扇，自控仪表及热电偶插放位置与否正常、合格。5．1．2检查在正常工作条件下，炉膛各处温差与否在规定范围（±5℃）内。5．1．3起重设备与否正常、可靠。5．2装炉：5．2．1待处理的铸件应按合金牌号、外廓尺寸、铸件壁厚及热处理规范进行分类。5．2．2检查铸件质量的单铸试棒，应与同炉浇注的铸件同炉热处理。5．2．3中小型铸件用专门的框架构成一批，一起装炉。大型铸件应单个放在专用架上装炉。5．3加热及保温：5．3．1送电加热时，应同步开动风扇和控温仪表。5．3．2加热应当缓慢（一般为100℃/h）。对复杂铸件，应在较低温度下装炉（300℃如下），并使加热至淬火温度的时间为2小时左右。5．3．3在保温期间，应定期校正炉膛工作区域温度。5．3．4由于某种原因导致中断保温，在短期不能恢复工作时，应将铸件出炉淬火。在排除故障后，再次装炉继续升温进行热处理，其总的保温时间应稍许延长。5．4出炉冷却：5．4．1保温结束后，用吊车或其他装置将铸件迅速出炉，淬入规定冷却介质中冷却。5．4．2淬火转移时间是指从铸件吊起到铸件所有淬入介质中，总的时间最佳不超过15S。5．5铸件变形的校正：5．5．1铸件变形应在淬火后立即校正，矫正模具和工具应在淬火前事先准备。5．5．2根据铸件特点和变形状况选择对应的矫正措施，矫正时用力不适宜过猛，要缓慢均匀。5．6时效操作：5．6．1需进行人工时效的铸件，应在淬火后尽快进行。5．6．2装炉时，炉温不得超过时效温度。5．6．3将自动控温仪表定温，然后送电加热，开动风扇。5．6．4保温时间到后，断开电源。5．7反复热处理：当热处理的铸件力学性能不符合规定期，可进行反复热处理，反复热处理的保温时间可酌情缩短，另一方面数不得超过两次。5．8技术安全及其他：5．8．1进行热处理操作时，操作者不得离开现场，切实注意观测温度和设备运转状况，穿戴好防护用品，做好原始记录。5．8．2在装炉和出炉前，必须切断电源。6

热处理质量检查：6．1检查措施及项目：6．1．1目视检查：观测工件的表面状况，目的在于发现与否有共晶体的析出物引起的表面起泡、氧化变黑以及翘曲变形和裂纹等。6．1．2尺寸检查：检查铸件的变形程度，尺寸与否符合规定的精度等级。6．1．3荧光检查：表面裂纹、铸造缺陷：气孔、缩孔、夹渣和疏松等。6．1．4力学性能检查：检查单铸试棒或铸件本体的抗拉强度、伸长率或硬度与否符合技术原则>原则规定。6．1．5金相检查：取试样，检查与否过烧和强化相与否溶解完全等。6．2热处理缺陷及消除措施：6．2．1热处理缺陷分类：力学性能不合格、淬火不均匀、变形、裂纹及过烧。6．2．2热处理缺陷产生的原因及消除措施见表4：表4

热处理缺陷及其消除措施缺陷类型形成原因消除措施力学性能不合格：体现为退火状态δ5偏低；固溶处理状态бb和δ5不合格；时效后的бb和δ5不合格。1.铸件退火时，退火温度偏低或保温时间局限性，或冷却速度太快；2.固溶处理时，温度过低或保温时间不够或淬火转移时间过长或淬火水温过高；3.不完全人工时效和完全人工时效温度偏高或时间过长而导致бb高而δ5不合格，温度低而时间短使бb低而δ5偏高；4.合金化学成分的偏差，如重要成分偏上限。1.再次退火，提高温度，或者延长保温时间，或严格随炉冷却；2.将固溶温度提高到上限范围，或延长保温时间，尽量缩短淬火转移时间，或在保证淬火不变形不开裂的状况下减少淬火水温，或更换淬火介质，用“CL-1”有机淬火介质；3.再次固溶处理后调整时效的温度和时间；4.根据详细化学成分，反复热处理时调整热处理规范，并对下批铸件调整化提成分。淬火不均匀：表目前铸件厚大部位拉伸性能低，硬度低，甚至不合格。铸件局部加热和冷却不均，如厚大部位和薄小的部位加热和冷却不一，厚、大部位热透慢，冷却慢。1.重新进行热处理，使厚大部位处在炉内的高温区，或延长保温时间；2.使厚大部位先下水冷却；3.更换淬火介质，改用有机淬火介质。4.铸件上涂涂料，使得均匀加热和冷却。变形：表目前热处理及随即的机械加工中铸件出现的形状和尺寸变化。1.加热速度过快；2.冷却太剧烈；3.壁厚差大；4.装料措施不妥，下水方式不对。1.减少升温速度；2.更换冷却介质，或提高介质温度或采用等温淬火；3.壁厚或壁薄部位涂涂料；4.采用合适夹具，选择对的的下水方向；5.选择最合适的化学成分。裂纹：表目前经热处理后的铸件上出现裂纹，或者肉眼可见，或者荧光检查发现。1.加热速度过快；2.淬火冷却太剧烈；3.壁厚差大；4.装料措施不对；5.化学成分不对的，如ZL205A合金Cd含量偏高。1.减少升温速度；2.更换冷却介质，或提高介质温度或采用等温淬火；3.壁厚或壁薄部位涂涂料；4.采用合适夹具，选择对的的下水方向；5.选择最合适的化学成分。过烧：体现为铸件局部熔化产生表面结瘤；力学性能,尤其是δ5下降；金相组织中出现复熔物等。1.低熔点杂质元素含量偏高，如Al-Cu系合金中的Si和Mg偏高；2.不均匀地加热和加热过快，使工件局部加热温度超过过烧温度；3.工件区的温度局部超过过烧温度；4.测量和控温仪表失灵，使炉内温度过高。1.选用合格炉料；2.选用合理的升温速度；3.分段加热；4.定期校测炉内各加热区的温度，使之不不小于±5℃，个别偏高的部位不予装料；5.定期校正仪表，保证测温和控温精确无误。7

有关记录7．1

《热处理操作原始记录》-004-01

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定义及其目的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度，升到某一对应温度下保温一定期间以一定的速度冷却，变化其合金组织。其重要目的是：提高力学性能，增强耐腐性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。2

热处理工艺分类2．1退火：2．1．1定义：退火就是将铝合金铸件加热到较高温度（一般300℃左右），保温一定期间，随炉冷却到室温的工艺。2．1．2目的：消除内应力，稳定尺寸，减少变形，增大塑性。2．2固溶处理：2．2．1定义：固溶处理就是把铸件加热到尽量高的温度（靠近于共晶的熔点），在该温度下保持足够长的时间，并随即迅速冷却。2．2．2目的：提高铸件的强度和塑性，改善合金的耐腐蚀性能。2．3时效处理：2．3．1定义：时效处理就是将铸件加热到某一温度，保温一定期间后出炉，在空气中缓慢冷却到室温的工艺。2．3．2分类：2．3．2．1不完全人工时效：它是采用比较低的时效温度或较短的保温时间，目的是为了获得优良的综合力学性能，即比较高的强度，良好的塑性和韧性。2．3．2．2完全人工时效：它是采用较高的时效温度和较长的保温时间。目的：获得最大的硬度，即得到最高的抗拉强度。2．3．2．3过时效：它是加热到更高温度下进行。目的：得到好的抗应力腐蚀性能或比较稳定的组织和几何尺寸。3

热处理状态代号及意义参见下表：表1

热处理状态代号、名称及特点代号热处理状态名称目的T1人工时效提高硬度，改善加工性能，提高ZL104、ZL105等合金的强度。T2退火消除内应力，消除机加工引起的加工硬化，提高尺寸稳定性及增长合金的塑性。T4固溶处理提高强度和硬度，获得最高的塑性及良好的抗蚀性能。T5固溶处理+不完全人工时效用以获得足够高的强度，并保持有高的塑性，但抗蚀性下降。T6固溶处理+完全人工时效用以获得最高的强度，但塑性及抗蚀性减少。T7固溶处理+稳定化回火提高尺寸稳定性和抗蚀性，保持较高的力学性能。T8固溶处理和软化回火获得尺寸的稳定性，提高塑性，但强度减少。4

热处理工艺参数参见表2：

表2

常用铝合金（铝硅系）热处理规范合金代号状态铸件壁厚mm固溶处理人工时效使用设备保温温度（℃）保温时间（t）冷却介质及温度（℃）使用设备保温温度（℃）保温时间（t）冷却介质ZL101T2

////75型井式炉300±102~4空冷T5

1#75型井式炉503±102~6水20~10075型井式炉150±102~4空冷2#75型井式炉510±10箱式回火炉T6

1#75型井式炉503±102~6水20~10075型井式炉163±103~5空冷2#75型井式炉510±10箱式回火炉175±103~5空冷ZL102T2

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300±102~4空冷ZL104T1

////75型井式炉163±105~10空冷箱式回火炉175±105~10空冷T6

1#75型井式炉478±102~6水20~10075型井式炉163±105~10空冷2#75型井式炉473±10箱式回火炉175±105~10空冷ZL107T5≤101#75型井式炉458±106~8水20~10075型井式炉160±106~8空冷2#75型井式炉465±10箱式回火炉175±106~8空冷T5>101#75型井式炉465±106~8水20~10075型井式炉160±106~8空冷2#75型井式炉472±10箱式回火炉175±106~8空冷T6≤101#75型井式炉458±106~10水20~10075型井式炉160±106~8空冷2#75型井式炉450±10箱式回火炉175±106~10空冷T6>101#75型井式炉465±106~10水20~10075型井式炉160±106~10空冷2#75型井式炉460±10箱式回火炉175±106~10空冷ZL111T1

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175±105~10空冷T6

1#75型井式炉490±10500±102~42~4/水60~100

/175±10/3~5/空冷2#75型井式炉490±10500±102~42~4/水60~100/175±10/3~5/空冷CF105002T1

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175±105~10空冷注：表中未注明规定的，表达可通用于任何状况。

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热处理操作要点：5．1热处理用炉的准备：5．1．1检查热处理用炉及辅助设备。如供电系统、空气循环用风扇，自控仪表及热电偶插放位置与否正常、合格。5．1．2检查在正常工作条件下，炉膛各处温差与否在规定范围（±5℃）内。5．1．3起重设备与否正常、可靠。5．2装炉：5．2．1待处理的铸件应按合金牌号、外廓尺寸、铸件壁厚及热处理规范进行分类。5．2．2检查铸件质量的单铸试棒，应与同炉浇注的铸件同炉热处理。5．2．3中小型铸件用专门的框架构成一批，一起装炉。大型铸件应单个放在专用架上装炉。5．3加热及保温：5．3．1送电加热时，应同步开动风扇和控温仪表。5．3．2加热应当缓慢（一般为100℃/h）。对复杂铸件，应在较低温度下装炉（300℃如下），并使加热至淬火温度的时间为2小时左右。5．3．3在保温期间，应定期校正炉膛工作区域温度。5．3．4由于某种原因导致中断保温，在短期不能恢复工作时，应将铸件出炉淬火。在排除故障后，再次装炉继续升温进行热处理，其总的保温时间应稍许延长。5．4出炉冷却：5．4．1保温结束后，用吊车或其他装置将铸件迅速出炉，淬入规定冷却介质中冷却。5．4．2淬火转移时间是指从铸件吊起到铸件所有淬入介质中，总的时间最佳不超过15S。5．5铸件变形的校正：5．5．1铸件变形应在淬火后立即校正，矫正模具和工具应在淬火前事先准备。5．5．2根据铸件特点和变形状况选择对应的矫正措施，矫正时用力不适宜过猛，要缓慢均匀。5．6时效操作：5．6．1需进行人工时效的铸件，应在淬火后尽快进行。5．6．2装炉时，炉温不得超过时效温度。5．6．3将自动控温仪表定温，然后送电加热，开动风扇。5．6．4保温时间到后，断开电源。5．7反复热处理：当热处理的铸件力学性能不符合规定期，可进行反复热处理，反复热处理的保温时间可酌情缩短，另一方面数不得超过两次。5．8技术安全及其他：5．8．1进行热处理操作时，操作者不得离开现场，切实注意观测温度和设备运转状况，穿戴好防护用品，做好原始记录。5．8．2在装炉和出炉前，必须切断电源。6

热处理质量检查：6．1检查措施及项目：6．1．1目视检查：观测工件的表面状况，目的在于发现与否有共晶体的析出物引起的表面起泡、氧化变黑以及翘曲变形和裂纹等。6．1．2尺寸检查：检查铸件的变形程度，尺寸与否符合规定的精度等级。6．1．3荧光检查：表面裂纹、铸造缺陷：气孔、缩孔、夹渣和疏松等。6．1．4力学性能检查：检查单铸试棒或铸件本体的抗拉强度、伸长率或硬度与否符合技术原则>原则规定。6．1．5金相检查：取试样，检查与否过烧和强化相与否溶解完全等。6．2热处理缺陷及消除措施：6．2．1热处理缺陷分类：力学性能不合格、淬火不均匀、变形、裂纹及过烧。6．2．2热处理缺陷产生的原因及消除措施见表4：表4

热处理缺陷及其消除措施缺陷类型形成原因消除措施力学性能不合格：体现为退火状态δ5偏低；固溶处理状态бb和δ5不合格；时效后的бb和δ5不合格。1.铸件退火时，退火温度偏低或保温时间局限性，或冷却速度太快；2.固溶处理时，温度过低或保温时间不够或淬火转移时间过长或淬火水温过高；3.不完全人工时效和完全人工时效温度偏高或时间过长而导致бb高而δ5不合格，温度低而时间短使бb低而δ5偏高；4.合金化学成分的偏差，如重要成分偏上限。1.再次退火，提高温度，或者延长保温时间，或严格随炉冷却；2.将固溶温度提高到上限范围，或延长保温时间，尽量缩短淬火转移时间，或在保证淬火不变形不开裂的状况下减少淬火水温，或更换淬火介质