C5M4铝镁合金铸件热处理工艺探索
铝合金镁合金热处理工艺的比较研究
铝合金镁合金热处理工艺的比较研究铝合金和镁合金是现代工业中常见的金属材料，在汽车、航空、航天以及电子等领域都有广泛应用。
然而，这两种材料在使用过程中会遇到很多问题，例如强度不足、耐腐蚀性差等。
因此，需要进行热处理处理来改变这些材料的组织结构和性能特点。
本文将对铝合金和镁合金的热处理工艺进行比较研究，以探究哪种材料的热处理效果更好。
一、铝合金的热处理工艺铝合金是由铝、铜、锰、镁、硅等元素组成的合金，具有轻weight、高强度、高耐腐蚀性和良好的可加工性等特点。
铝合金通过热处理可以改善其强度和硬度，提高其耐腐蚀性和可加工性。
铝合金的热处理工艺包括固溶退火、时效处理和淬火等步骤：1.固溶退火：在480℃左右的温度下进行加热处理，使铝合金的固溶体中溶解其他元素，形成均匀的单相固溶体。
该过程可以增加铝合金的可加工性和塑性。
2.时效处理：在固溶退火后，将铝合金加热至100-200℃，使合金中的固溶体分解，形成脆性和硬度较高的质体。
该过程可以提高铝合金的强度和硬度。
3.淬火处理：在铝合金表面形成一层较硬的表面层，以提高铝合金的磨损耐用度。
二、镁合金的热处理工艺镁合金是由镁、铝、锌、锶、锗等元素组成的合金，具有轻weight、高比强度、高耐腐蚀性和良好的可加工性等特点。
镁合金也需要进行热处理来改变其组织结构和性能特点。
镁合金的热处理工艺一般包括固溶退火、时效处理、淬火和强化等步骤：1.固溶退火：在400-500℃的温度下进行加热处理，使镁合金中的固溶体达到均匀的状态。
2.时效处理：在固溶退火后，在100-250℃的温度下对镁合金进行时效处理，使镁合金中的固溶体分解，形成脆性和硬度较高的质体。
3.淬火：该步骤可使镁合金表面形成一层较硬的表面层，以提高其耐磨性。
4.强化：将镁合金固溶体中的氢、氧、氮等元素去除，使镁合金的组织结构更加致密，且具有良好的塑性和可加工性。
三、铝合金与镁合金热处理的比较1.机械性能比较铝合金的热处理可以大大提高其强度和硬度，但会降低其可塑性和韧性。
铝合金铸件的热处理
铝合金铸件的热处理铝合金铸件的热处理是指按某一热处理规范，控制加热温度、保温时间和冷却速度，改变合金的组织，其主要目的是：提高力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。
铝合金铸件的热处理工艺可以分为如下四类：1 退火处理将铝合金铸件加热到较高的温度，一般约为300 ℃左右，保温一定的时间后，随炉冷却到室温的工艺称为退火。
在退火过程中固溶体发生分解，第二相质点发生聚集，可以消除铸件的内应力，稳定铸件尺寸，减少变形，增大铸件的塑性。
2 固溶处理固溶处理把铸件加热到尽可能高的温度，接近于共晶体的熔点，在该温度下保持足够长的时间，并随后快速冷却，使强化组元最大限度的溶解，这种高温状态被固定保存到室温，该过程称为固溶处理。
固溶处理可以提高铸件的强度和塑性，改善合金的耐腐蚀性能。
固溶处理的效果主要取决于下列三个因素：（1）固溶处理温度。
温度越高，强化元素溶解速度越快，强化效果越好。
一般加热温度的上限低于合金开始过烧温度，而加热温度的下限应使强化组元尽可能多地溶入固溶体中。
为了获得最好的固溶强化效果，而又不便合金过烧，有时采用分级加热的办法，即在低熔点共晶温度下保温，使组元扩散溶解后，低熔点共晶不存在，再升到更高的温度进行保温和淬火。
固溶处理时，还应当注意加热的升温速度不宜过快，以免铸件发生变形和局部聚集的低熔点组织熔化而产生过烧。
固溶热处理的悴火转移时间应尽可能地短，一般应不大于15s，以免合金元素的扩散析出而降低合金的性能。
（2）保温时间。
保温时间是由强化元素的溶解速度来决定的，这取决于合金的种类、成分、组织、铸造方法和铸件的形状及壁厚。
铸造铝合金的保温时间比变形铝合金要长得多，通常由试验确定，一般的砂型铸件比同类型的金属型铸件要延长20%-25% 。
（3）冷却速度。
淬火时给予铸件的冷却速度越大，使固溶体自高温状态保存下来的过饱和度也越高，从而使铸件获得高的力学性能，但同时所形成的内应力也越大，使铸件变形的可能性也越大。
镁合金的热处理工艺与力学性能改善
镁合金的热处理工艺与力学性能改善镁合金作为一种轻量化材料，在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。
然而，镁合金在实际应用中存在一些问题，如低强度、低韧性和不良的耐腐蚀性能。
因此，研究镁合金的热处理工艺，以提高其力学性能，具有重要意义。
本文将介绍镁合金的热处理工艺以及力学性能改善的方法。
热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程，改变其晶体结构和性能的方法。
对于镁合金的热处理，主要包括固溶处理、时效处理和变形加工。
首先，固溶处理是指将镁合金加热到高温区，使合金中的固态溶质元素溶解在镁基体中，然后快速冷却。
这一步骤能够消除合金中的析出相和晶界相，提高合金的强度和塑性。
同时，通过调节固溶温度和时间，还可以控制合金的晶粒尺寸，从而进一步提高其力学性能。
其次，时效处理是在固溶处理后将镁合金再次加热到较低的温度，保持一定的时间，使合金中的溶质元素重新析出形成弥散的析出相。
时效处理可以提高镁合金的强度和硬度，同时还能增加合金的韧性和耐腐蚀性能。
不同类型的镁合金需要在不同的时效温度和时间下进行处理，以获得最佳的力学性能。
最后，变形加工是通过机械或热加工使镁合金发生塑性变形，从而改变其晶体结构和力学性能。
常用的变形加工方式包括挤压、拉伸、压缩等。
通过变形加工，可以使晶粒细化，提高材料的塑性，并改善其力学性能。
除了热处理工艺，还有其他一些方法可以改善镁合金的力学性能。
例如，合金化是通过添加适量的合金元素，如锆、铝、锡等，来改善镁合金的强度和韧性。
同时，采用纳米颗粒强化技术和表面改性技术，也可有效增强镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。
总结起来，镁合金的热处理工艺和力学性能改善涉及到固溶处理、时效处理、变形加工以及其他一些方法的综合应用。
通过合理选择和控制这些工艺参数，可以显著提高镁合金的强度、塑性和耐腐蚀性能，满足实际工程应用的需求。
进一步的研究和探索，将有助于推动镁合金材料的发展与应用。
C5M4铸铝合金T6热处理工艺
（ ％）
Ｐ ｂ Ｓ ｎ
拉强度和伸长率 均较低。由金相 图２ 可看出 ，此时
强化 相 相 （ Ｍｇ Ａ， ）沿 晶界分布 ，与分析一致 。
随着固溶加 热温度的升高 ， 相溶解到基体 中也越 多 ，时效后沿 晶界分布越少 ，割离基体能力减弱 ， 所以宏观上表现 出材料抗拉强度和伸长率随着温度 升高均提高。
要 想 很好 地利 用 模 拟 工具 也 需要 一 定的 力 学 知识 。
２ ． 二维 与三维有 限元
图１ ａ 所 示 为横 断 面 的 形状 呈 圆形 的 回转 对称 零
件 ，对纵断面的右半部分进行解析就可以得轴对称 变形。在二维平面上可以分析计算的问题称二维变
３ ２ ２ ｌ １
检测试棒的力学性能 ，选择试验数据的平均值作为 该次试验的数据 结果 。固溶处理在Ｓ Ｘ － ５ — １ ２ 型小箱
式 电阻炉 进 行 ，时 效 处理 在 Ｓ Ｘ ２ － ４ — １ ０ 型 小 箱式 炉 进
行 ，试样拉伸在Ｃ ＭＴ ５ １ ０ ５ 微 机控制 电子万能试验 机上进行 。
∞ 如
∞ ∞ ∞
∞ Ｏ
形 。在二维变形中，如板材轧制那样轧板在宽度方 向具 有同样变形的情况 ，称为平面变形 ，板材拉深 试验时在板厚方向无压力作用的情况称为平面应 力 变形。大多数冷锻零件具有轴对称形状 ，因此 ，二 维变形问题的解析具有广泛的应用范 围是非常重要
的
如果把模拟的作用定义为帮 助技术人员完成设
对 固溶 处 理加 热 温 度 和 保温 时 间 、时效 处 理 加
热温度和保温时 间４ 个工艺参数进行了试验研究 。
２ ． 固溶处理加热温 度的研 究
试 验选 取 了从 ４ ０ ０ ～５ ９ ０ ￣ Ｃ区 间 １ ０ 个 不 同温 度 进
铝合金压铸制品热处理工艺优化
铝合金压铸制品热处理工艺优化铝合金压铸制品是工业生产中常见的一种制品，其具有重量轻、强度高等优势，因此广泛应用于各个领域。
然而，由于铝合金压铸制品的制造过程中存在一些缺陷和不足，比如会出现缩孔、气孔等问题，并且铝合金材料的耐热性较差，因此需要经过一系列的热处理来提高其性能。
本文主要探讨铝合金压铸制品的热处理工艺优化问题。
一、铝合金压铸缺陷分析铝合金压铸制品一般都会出现一些缺陷，其中最常见的是缩孔、气孔和热裂纹等。
缩孔：由于铝合金的缩孔率较大，同时在压铸过程中存在着快速凝固和收缩的情况，因此很容易出现铝合金压铸制品的缩孔问题。
一般来说，缩孔的产生原因主要是铸造温度过高或过低、合金成分不合适、浇注系统不合理等。
气孔：铝合金压铸制品还容易产生气孔问题，主要是由于铝合金的气溶胶溶解度较小，同时压铸过程中也会产生气体溶解和析出的情况，因此就会在制品中产生气孔。
其产生原因可能是浇注速度过快、温度不合适、压射机构不同调整等因素。
热裂纹：铝合金压铸制品的热裂纹问题主要是由于其在加热和快速冷却的过程中会出现温度梯度和残留应力，从而导致裂纹的产生。
热裂纹的产生原因可能是热处理过程的温度和时间设置不适当，以及铝合金压铸制品的形状和尺寸等因素。
二、铝合金压铸制品热处理工艺铝合金压铸制品的热处理是指在一定的时间和温度下对其进行加热和冷却处理，以使其性能得到提高。
铝合金压铸制品的热处理一般分为两种方式，即固溶处理和时效处理。
固溶处理：固溶处理是指将铝合金压铸制品加热到一定温度下，保温一段时间后再进行快速冷却。
固溶处理可以消除铝合金压铸制品内部的缩孔和气孔等问题，并且提高其强度和塑性。
时效处理：时效处理是指将固溶处理后的铝合金压铸制品在一定的温度和时间下进行保温处理，以调节其晶体结构和物理性能。
时效处理可以提高铝合金压铸制品的硬度和耐蚀性，同时还可以消除热裂纹。
三、为了进一步提升铝合金压铸制品的质量和性能，需要对其热处理工艺进行优化。
铸造合金铝合金热处理工艺流程
铸造合金铝合金热处理工艺流程英文版Casting Alloy: Aluminum Alloy Heat Treatment ProcessAluminum alloys, with their lightweight, corrosion resistance, and high strength-to-weight ratio, are widely used in various industrial applications. To achieve desired mechanical properties, heat treatment processes are crucial. This article delves into the heat treatment process of casting aluminum alloys.1. Solution Heat TreatmentThe first step is solution heat treatment, also known as solid solution treatment. In this process, the alloy is heated to a high temperature, typically above the solidus line, to allow the soluble components to completely dissolve into the matrix. This homogenizes the alloy and removes internal stresses. The alloy is then quickly cooled to room temperature, usually by water quenching, to retain the dissolved components in the solid solution.2. Aging TreatmentAfter solution heat treatment, the alloy undergoes aging treatment. This process involves heating the alloy to a lower temperature for a prolonged period, allowing the dissolved components to precipitate and form strengthening phases. The type and temperature of aging treatment depend on the alloy composition and desired mechanical properties.3. Stress Relief AnnealingDuring the casting and subsequent processing, residual stresses can develop in the alloy. To relieve these stresses, stress relief annealing is performed. The alloy is heated to a temperature below the recrystallization temperature, held for a period, and then cooled slowly. This process reduces internal stresses without significantly altering the mechanical properties.ConclusionThe heat treatment of casting aluminum alloys involves multiple steps, each designed to optimize specific properties. Solution heat treatment homogenizes the alloy, aging treatmentenhances mechanical strength, and stress relief annealing mitigates residual stresses. By carefully controlling these processes, manufacturers can achieve aluminum alloys with consistent and reliable performance.中文版铸造合金：铝合金热处理工艺流程铝合金因其轻质、耐腐蚀和高强度重量比而在各种工业应用中广泛使用。
镁合金的热处理工艺与力学性能优化
镁合金的热处理工艺与力学性能优化在当今工业领域中，镁合金由于其优异的力学性能和较低的密度而备受关注。
然而，镁合金的综合性能受到热处理工艺的影响，在工业应用中具有重要意义。
本文将探讨镁合金的热处理工艺及力学性能优化的方法。
一、热处理工艺的基本原理热处理是指通过加热和冷却等工艺操作，改变材料的显微组织和力学性能。
对于镁合金而言，主要包括固溶处理和时效处理两个阶段。
1. 固溶处理固溶处理是指通过加热镁合金到一定温度，使其固解体中的非稳定相或析出相溶解于基体中，形成固溶体。
镁合金的固溶温度通常在450℃-500℃范围内，时间取决于合金的成分和厚度。
2. 时效处理时效处理是在固溶处理完成后，将材料进行特定温度下的保温处理，以实现析出相的形成和析出相粒子尺寸的增长。
时效温度通常在100℃-250℃之间，时间也根据合金的具体需求进行调控。
二、热处理对力学性能的影响热处理对镁合金的力学性能有着显著影响，主要体现在以下几个方面：1. 强度与硬度通过适当的固溶处理和时效处理，能够提高镁合金的抗拉强度和硬度。
适当的固溶处理有助于消除合金中的组织缺陷，提升结晶度和强度，而时效处理则能进一步提高合金的硬度。
2. 韧性在热处理过程中，通过调控固溶温度和时效时间，可以使镁合金中析出相的尺寸和分布均匀化，从而提高合金的韧性。
均匀分布的析出相能够限制晶界滑移和裂纹扩展，从而提高镁合金的抗拉伸性能。
3. 耐蚀性适当的热处理工艺能够改善镁合金的耐蚀性能。
通过固溶处理和时效处理可以调控合金中的析出相含量和类型，进而改善合金的耐蚀性能。
例如，合金中的镁铝相能够提高合金的耐蚀性。
三、力学性能优化的方法为了优化镁合金的力学性能，可以采取以下几种方法：1. 优化热处理工艺参数通过调节固溶和时效处理的温度、时间和冷却速率等工艺参数，可以获得适合特定应用需求的镁合金。
不同合金成分对应不同的热处理参数，因此需要对不同合金进行个性化的热处理优化。
2. 添加合金元素通过添加适量的合金元素，如铝、锌、锰等，可以调节镁合金的相结构、晶粒尺寸和析出相的类型，从而优化合金的力学性能。
铝合金高压铸造中的热处理工艺优化
铝合金高压铸造中的热处理工艺优化摘要：铝合金高压铸造是一项重要的制造工艺，在汽车、航空航天、电子等众多领域广泛应用。
热处理工艺在铝合金高压铸造中起着至关重要的作用，直接影响铸件的性能和质量。
探讨了铝合金高压铸造中的热处理工艺优化方法，以提高铸件的性能和降低生产成本。
本研究的结果表明，合理的热处理工艺可以显著改善铝合金高压铸造件的力学性能、抗腐蚀性能和尺寸稳定性。
热处理工艺优化对于提高铝合金高压铸造的质量和竞争力具有重要意义。
关键词：铝合金、高压铸造、热处理工艺、优化、性能。
一、引言铝合金高压铸造是一种关键的金属加工技术，广泛应用于众多工业领域，如汽车制造、航空航天、电子设备等。
在这些领域中，要求铝合金铸件具备高强度、轻量化、优异的耐腐蚀性以及良好的机械性能。
为了满足这些要求，热处理工艺在铝合金高压铸造中起着至关重要的作用。
通过热处理，可以调整铝合金的组织和性能，从而实现对铸件性能的优化。
热处理工艺的优化对于提高铝合金高压铸造件的性能和质量具有重要意义。
二、热处理工艺的基本原理热处理是一种通过控制温度、时间和冷却速度来改变材料的微观结构和性能的工艺。
在铝合金高压铸造中，热处理工艺的基本原理是通过精确的热处理参数控制，来调整铸件的晶粒结构和组织，以达到优化性能的目标。
以下是热处理工艺的基本原理：1.固溶处理（Solutionizing）：固溶处理是铝合金高压铸造中的第一步热处理工艺。
在这个过程中，铝合金铸件被加热到合金中的溶解温度，以将合金中的固溶元素（通常是硅、镁、铜等）溶解到铝的晶格中。
这可以改善合金的强度和硬度，也有助于去除合金中的内部应力和缺陷。
固溶温度和保温时间的选择对于合金性能的调控至关重要。
2.淬火（Quenching）：在固溶处理完成后，铸件需要迅速冷却到室温，这个过程称为淬火。
淬火可以实现合金元素的均匀分布，并防止它们重新析出。
冷却速度的选择对于铸件的最终性能有着重要的影响，通常采用水、空气或油等介质进行淬火，以实现所需的硬化效果。
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C5M4铝镁合金铸件热处理工艺探索
作者：韩明涛易天平许松桔
来源：《中国高新技术企业》2015年第22期
摘要：高铁牵引电机传动端盖和非传动端盖的材料为C5M4T6铸造铝镁合金。
国内科技文献关于C5M4材料相关报道很少，株洲联诚集团有限责任公司在高铁牵引电机传动端盖和非传动端盖的国产化研发过程中，对铸件的热处理工艺进行了大量的试验，总结得出C5M4材料最佳的热处理工艺，并应用于批量生产，产品质量稳定，取得了较好的效果。
关键词：C5M4铝镁合金；热处理；固溶温度；固溶时间；力学性能文献标识码：A
中图分类号：TG242 文章编号：1009-2374（2015）21-0082-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.21.041
1 C5M4材料化学成分及机械性能要求
与铝合金AC7A相比，C5M4抗拉强度与延伸率均有一定提高（砂型铸造AC7A抗拉强度≥140MPa，延伸率≥6%），C5M4主要强化相为Al8Mg5和Al2Cu强化相，与镁元素的含量相比，铜元素的含量差一个数量等级，故本文对Al2Cu强化相不做更多讨论。
2 C5M4铸态组织
铝-镁二元相图如图1所示，镁在铝中最小溶解度为1.9%，最大溶解度为17.4%。
富镁部分铝和镁形成β（Al8Mg5）相，在450℃发生共晶反应L→α+β。
C5M4含镁量为3.5～4.5%，根据铝-镁相图，组织转变为L→α+L→α→α+β。
合金α液态冷却至T1（约650℃）时，开始从L相中析出α相，直至T2（约580℃）时，L相全部转化为α相；T2～T3（约250℃）间，合金为单一α相，随温度下降组织不发生变化；温度下降至T3以下时，从α相析出相，直至室温组织为α相、β相两相共存。
图2为C5M4铸态组织，基体为α固溶体，质点相为Al8Mg5，均匀分布在α基体中，沿晶界有聚集现象。
Al8Mg5是脆性化合物，会降低合金的力学性能，并且Al8Mg5电极电位低，抗电化学腐蚀性较差，需要通过热处理，使Al8Mg5相完全溶入基体，使合金呈过饱和状态，得到固溶强化效果，提高合金力学性能、抗蚀性能。
3 C5M4铝镁合金铸件热处理工艺试验
参照铝硅合金和铝镁合金的处理工艺，我们初步制订C5M4T6热处理工艺如下：
3.1 实验方法
实验采用同一批次砂型铸造标准铝合金试棒，在SSXF-5-12A炉中按照不同热处理工艺进行热处理，然后在UTM5305拉伸试验机上进行拉伸实验，并磨制金相试样，在4XC金相显微镜下观察金相组织。
3.2 实验结果
3.3 实验分析
3.3.1 T6热处理对C5M4组织和性能的影响。
图3为C5M4经过T6热处理（固溶
530℃×4h水淬，时效200℃×4h空冷）后的金相组织，Al8Mg5相固溶入基体，数量减少，残留相体积也较小，晶界处黑色块状为Mg2Si。
C5M4加热至530℃时形成单相α固溶体，温度下降至T3以下时，析出β相，由于镁和铝原子的扩散速度慢，冷速稍快就能抑制β相的析出，在室温时得到过饱和单相固溶体。
过饱和固溶体有自发分解的倾向，分解过程叫脱溶。
单一α相抗腐蚀性较好，通过热处理，即便有β相残留，在电化学腐蚀中β相电极电位更低，不断被腐蚀，最后仍为单一α相，使腐蚀终止。
在金相制备过程中，铸态试样在0.5%氢氟酸水溶液腐蚀下，20min左右能显示出晶界，而经过T6热处理后，需要40min以上才能显示出清晰晶界，也从侧面说明了：（1）T6热处理后合金抗腐蚀性能有较大提高；（2）晶界处聚集的α相大部分固溶进入了α相。
3.3.2 固溶温度过高对组织和力学性能的影响。
比较编号20141014、20141015、20141016、20141017，可以看出，在固溶时间、时效温度与时间不变的情况下，合金的机械性能随固溶温度的上升而上升，在530℃附近达到峰值，随后随着温度上升机械性能下降，在590℃时试棒接近熔点，局部发生熔化，已无法进行机械性能试验，固溶温度高于560℃时，抗拉强度和屈服强度均开始下降。
在实际生产过程中，如果加热炉炉温不均匀，局部区域温度过高，很容易发生产品机械性能不合格的现象。
我们将试样20141016和试样20141017在金相显微镜下观察，明显发现了过烧组织，金相图片如图4所示：
相比于试样20141016，试样20141017经过590℃固溶处理后过烧组织更为明显，大部分晶界出现三角复熔，β（Al8Mg5）质点相更少，试棒表皮出现褶皱，试棒部分出现熔化，力学性能严重恶化。
3.3.3 固溶时间过长对组织和力学性能的影响。
对比编号20141015、20141020、20141021、20141022，在固溶温度、时效温度与时间不变的情况下，合金的强度随固溶时间的上升而上升，在4h后上升趋于平缓，保温8h后合金强度明显下降。
固溶时间相较于固溶温度对试棒力学性能的影响较小，在固溶时间超过8h后，试棒的抗拉强度和屈服强度开始下降，观察试样20141022，金相组织有轻微的过烧特征。
3.3.4 时效时间过长对组织和力学性能的影响。
对比编号20141015、20141023、20141024、20141027，在固溶温度与时间不变的情况下，随着时效时间的增加合金的抗拉强度和屈服强度缓慢上升，延伸率缓慢下降，在时效超过4小时后，强度和延伸率基本变化不大。
从表3中可以看出，时效时间过长不会导致合金力学性能明显下降，金相组织也没有出现过烧特征。
4 结论
（1）C5M4铸态组织为α固溶体基体和Al8Mg5相质点，通过固溶处理人工时效，使
Al8Mg5溶入基体，得到固溶强化效果，提高合金力学性能、抗蚀性能。
（2）过烧会使组织出现复熔球和三角复熔晶界，严重影响合金的力学性能。
（3）C5M4材料固溶处理的温度相比较于固溶处理的时间对材料的力学性能影响更大，实际生产中热处理炉跑温或炉温不均匀同样对产品材质性能影响很大。
C5M4的最佳固溶处理温度为530℃～540℃；最佳固溶时间为4～6小时；时效温度200℃±5℃，其热处理的性价比最佳。
参考文献
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作者简介：韩明涛（1966-），女，湖南浏阳人，株洲联诚集团有限责任公司工程师，研究方向：铸造技术。
（责任编辑：秦逊玉）。