铝合金轴套热处理工艺

时间：2013-04-16 19:26:39 来源：作者：

轴套是齿轮泵的主要零件之一，装在高速运转的齿轮两端起轴承支撑作用。它必须有足够的强度和良好的耐磨性。为了保证零件的性能要求，我厂采用非标准铝锡合金，其成分如表1所列。

表1　铝锡合金成分　w（％）

Sn	Ni	Cu	Si	Ti	Mn	Fe	Al
5.5～ 7	0.5～ 1.3	0.7～ 1.3	0.7～ 1.3	0.3	0.1～ 0.2	0.7	余量

　　Cu的作用是强化基体。Sn可形成较软的低熔点Al-Sn共晶体，增加耐磨性。
　　原热处理工艺为515℃固溶6h水冷，180℃时效8h空冷。这种工艺存在两个问题：
　　（1）　Al-Sn共晶体过烧　加入锡形成含锡为99.5%的Al-Sn共晶体，其熔点为229℃。当工件加热到515℃时，Al-Sn共晶体过烧，淬火冷却时形成复熔球团。在形成复熔球团过程中，一方面晶界氧化，使晶粒强度下降，另一方面又产生了许多显微空隙，使晶粒界面能增加，金属的强度降低，在使用过程中易过早失效。
　　（2）　工艺生产时间长，达16h之多，生产效率低，能耗大。
　　为了寻求一个合理的热处理工艺，进行了工艺性能对比试验。试验工艺与结果见表2及表3。

表2　铝合金处理工艺、组织和硬度

热处理工艺	硬度	组织状况
铸　态	66～70	Al-Sn共晶体呈块状
铸态（自然时效）	72～76	Al-Sn共晶体呈块状
515℃×6h水冷＋180℃×8h空冷	70～74	Al-Sn共晶体严重过烧
300℃×8h空冷	70～76	Al-Sn共晶体轻度过烧
250℃×7h空冷	70～76	Al-Sn共晶体呈断网状
180℃×8h空冷	70～76	Al-Sn共晶体呈网状

表3　经不同工艺处理后铝合金的性能

热处理工艺	σ_b／MPa	δ（％）
515℃×6h水冷＋180℃×8h空冷	85	3.6
250℃×7h空冷	125	4.2

　　由金相观察和力学性能试验数据可以看出，250℃×7h处理工艺比较理想。Al-Sn共晶体呈断网状沿晶界分布，一方面Al-Sn共晶体分布比较均匀，保证有良好的耐磨性，另一方面Al-Sn共晶体没有分割基体，使合金有较好的塑性和韧性。采用250℃×7h处理工艺可以得到较高硬度，是因为该合金含 Cu量较少，金属模冷却速度快，在铸造冷却过程中，已保证Cu熔入固溶体，起到了淬火作用。通过自然时效提高了硬度，也证明了这一点。
　　250℃×7h空冷工艺比515℃×6h水冷＋180℃×8h空冷工艺的抗拉强度提高47%。
　　250℃×7h空冷工艺温度稍高于Al-Sn共晶体的熔点，是为了在不使共晶体过烧的前提下，通过较短的保温时间得到Al-Sn共晶体的断网状分布。
　　在工艺试验的基础上进行了小批量（400件）试生产，经硬度、金相检查和试验台做产品出厂试验，均全部合格。
　　该工艺于1996年正式投产至今，已生产轴套几十万只，全部合格。工效提高1.3倍，一年可节约资金约7万元，节电超过8万kW.h。

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