一种铝合金轴套热处理工艺
<P> 轴套是<A title=点击进入齿轮，齿轮加工产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/111312/1.html"><FONT color=#cc3300>齿轮</FONT></A>泵的主要零件之一，装在高速运转的<A title=点击进入齿轮，齿轮加工产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/111312/1.html"><FONT color=#cc3300>齿轮</FONT></A>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。</P><P> 表1铝锡合金成分w(%)</P><TABLE border=1><TBODY><TR><TD align=middle>Sn</TD><TD align=middle>Ni</TD><TD align=middle>Cu</TD><TD align=middle>Si</TD><TD align=middle>Ti</TD><TD align=middle>Mn</TD><TD align=middle>Fe</TD><TD align=middle>Al</TD></TR><TR><TD align=middle>5.5～
7</TD><TD align=middle>0.5～
1.3</TD><TD align=middle>0.7～
1.3</TD><TD align=middle>0.7～
1.3</TD><TD align=middle>0.3</TD><TD align=middle>0.1～
0.2</TD><TD align=middle>0.7</TD><TD align=middle>余量</TD></TR></TBODY></TABLE>
<P> 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。</P>
<P> 原热<A title=点击进入热处理、表面处理产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2613/1.html"><FONT color=#cc3300>处理</FONT></A>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：</P>
<P> (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。</P>
<P> (2)工艺生产时间长，达16h之多，生产效率低，能耗大。</P>
<P> 为了寻求一个合理的热<A title=点击进入热处理、表面处理产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2613/1.html"><FONT color=#cc3300>处理</FONT></A>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。</P>
<P> 表2铝合金<A title=点击进入热处理、表面处理产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2613/1.html"><FONT color=#cc3300>处理</FONT></A>工艺、组织和硬度</P><P><TABLE border=1><TBODY><TR><TD align=middle> 热处理工艺</TD><TD align=middle>硬度</TD><TD align=middle>组织状况</TD></TR><TR><TD align=middle> 铸 态</TD><TD align=middle>66～70</TD><TD align=middle> Al-Sn共晶体呈块状</TD></TR><TR><TD align=middle>铸态（自然时效）</TD><TD align=middle>72～76</TD><TD align=middle> Al-Sn共晶体呈块状</TD></TR><TR><TD align=middle>515℃×6h水冷
＋180℃×8h空冷</TD><TD align=middle>70～74</TD><TD align=middle> Al-Sn共晶体严重过烧</TD></TR><TR><TD align=middle>300℃×8h空冷</TD><TD align=middle>70～76</TD><TD align=middle> Al-Sn共晶体轻度过烧</TD></TR><TR><TD align=middle>250℃×7h空冷</TD><TD align=middle>70～76</TD><TD align=middle> Al-Sn共晶体呈断网状</TD></TR><TR><TD align=middle>180℃×8h空冷</TD><TD align=middle>70～76</TD><TD align=middle> Al-Sn共晶体呈网状</TD></TR></TBODY></TABLE>
</P><P> 表3经不同工艺处理后铝合金的性能</P><TABLE border=1><TBODY><TR><TD align=middle>热处理工艺</TD><TD align=middle>σ<SUB>b</SUB>／MPa</TD><TD align=middle>δ（％）</TD></TR><TR><TD align=middle>515℃×6h水冷＋180℃×8h空冷</TD><TD align=middle>85</TD><TD align=middle>3.6</TD></TR><TR><TD align=middle>250℃×7h空冷</TD><TD align=middle>125</TD><TD align=middle>4.2</TD></TR></TBODY></TABLE><P>
</P><P> 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。</P>
<P> 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%。</P>
<P> 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。</P>
<P> 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。</P>
<P> 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。-【MechNet】</A></P>
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