鋁合金軸套熱處理工藝

時(shí)間：2013-04-16 19:26:39 來源：作者：

軸套是齒輪泵的主要零件之一，裝在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪兩端起軸承支撐作用。它必須有足夠的強(qiáng)度和良好的耐磨性。為了保證零件的性能要求，我廠采用非標(biāo)準(zhǔn)鋁錫合金，其成分如表1所列。

表1　鋁錫合金成分　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的作用是強(qiáng)化基體。Sn可形成較軟的低熔點(diǎn)Al-Sn共晶體，增加耐磨性。
　　原熱處理工藝為515℃固溶6h水冷，180℃時(shí)效8h空冷。這種工藝存在兩個(gè)問題：
　　（1）　Al-Sn共晶體過燒　加入錫形成含錫為99.5%的Al-Sn共晶體，其熔點(diǎn)為229℃。當(dāng)工件加熱到515℃時(shí)，Al-Sn共晶體過燒，淬火冷卻時(shí)形成復(fù)熔球團(tuán)。在形成復(fù)熔球團(tuán)過程中，一方面晶界氧化，使晶粒強(qiáng)度下降，另一方面又產(chǎn)生了許多顯微空隙，使晶粒界面能增加，金屬的強(qiáng)度降低，在使用過程中易過早失效。
　　（2）　工藝生產(chǎn)時(shí)間長，達(dá)16h之多，生產(chǎn)效率低，能耗大。
　　為了尋求一個(gè)合理的熱處理工藝，進(jìn)行了工藝性能對比試驗(yàn)。試驗(yàn)工藝與結(jié)果見表2及表3。

表2　鋁合金處理工藝、組織和硬度

熱處理工藝	硬度	組織狀況
鑄　態(tài)	66～70	Al-Sn共晶體呈塊狀
鑄態(tài)（自然時(shí)效）	72～76	Al-Sn共晶體呈塊狀
515℃×6h水冷＋180℃×8h空冷	70～74	Al-Sn共晶體嚴(yán)重過燒
300℃×8h空冷	70～76	Al-Sn共晶體輕度過燒
250℃×7h空冷	70～76	Al-Sn共晶體呈斷網(wǎng)狀
180℃×8h空冷	70～76	Al-Sn共晶體呈網(wǎng)狀

表3　經(jīng)不同工藝處理后鋁合金的性能

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

　　由金相觀察和力學(xué)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，250℃×7h處理工藝比較理想。Al-Sn共晶體呈斷網(wǎng)狀沿晶界分布，一方面Al-Sn共晶體分布比較均勻，保證有良好的耐磨性，另一方面Al-Sn共晶體沒有分割基體，使合金有較好的塑性和韌性。采用250℃×7h處理工藝可以得到較高硬度，是因?yàn)樵摵辖鸷?Cu量較少，金屬模冷卻速度快，在鑄造冷卻過程中，已保證Cu熔入固溶體，起到了淬火作用。通過自然時(shí)效提高了硬度，也證明了這一點(diǎn)。
　　250℃×7h空冷工藝比515℃×6h水冷＋180℃×8h空冷工藝的抗拉強(qiáng)度提高47%。
　　250℃×7h空冷工藝溫度稍高于Al-Sn共晶體的熔點(diǎn)，是為了在不使共晶體過燒的前提下，通過較短的保溫時(shí)間得到Al-Sn共晶體的斷網(wǎng)狀分布。
　　在工藝試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了小批量（400件）試生產(chǎn)，經(jīng)硬度、金相檢查和試驗(yàn)臺(tái)做產(chǎn)品出廠試驗(yàn)，均全部合格。
　　該工藝于1996年正式投產(chǎn)至今，已生產(chǎn)軸套幾十萬只，全部合格。工效提高1.3倍，一年可節(jié)約資金約7萬元，節(jié)電超過8萬kW.h。

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