鋁合金壓鑄廠常用的熱處理技術(shù)匯總

鋁合金壓鑄廠通過(guò)對(duì)模具鋼表面的加熱、冷卻而改變表層力學(xué)性能。表面淬火是表面熱處理的主要內(nèi)容，其目的是獲得高硬度的模具表面層和有利的內(nèi)應(yīng)力分布，以提高鋁合金壓鑄模具的耐磨性能和抗疲勞性能。

對(duì)模具鋼表面進(jìn)行強(qiáng)化的金屬熱處理工藝。廣泛用于既要求表層具有高的耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度和較大的沖擊載荷，又要求整體具有良好的塑性和韌性的鋁合金壓鑄模具等。表面熱處理分為表面淬火和化學(xué)熱處理兩大類。

表面淬火

通過(guò)不同的熱源對(duì)模具配件進(jìn)行快速加熱，當(dāng)鋁合金壓鑄模具表層溫度達(dá)到臨界點(diǎn)以上（此時(shí)鋁合金壓鑄模具心部溫度處于臨界點(diǎn)以下）時(shí)迅速予以冷卻，這樣鋁合金壓鑄模具表層得到了淬硬組織而心部仍保持原來(lái)的組織。為了達(dá)到只加熱鋁合金壓鑄模具表層的目的，要求所用熱源具有較高的能量密度。根據(jù)加熱方法不同，表面淬火可分為感應(yīng)加熱（高頻、中頻、工頻）表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電子束表面淬火等。鋁合金壓鑄廠應(yīng)用最多的一般為感應(yīng)加熱和火焰加熱表面淬火。

化學(xué)熱處理

將模具配件置于含有活性元素的介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入鋁合金壓鑄模具表層或形成某種化合物的覆蓋層，以改變表層的組織和化學(xué)成分，從而使鋁合金壓鑄模具的表面具有特殊的機(jī)械或物理化學(xué)性能。通常在進(jìn)行化學(xué)滲的前后均需采用其他合適的熱處理，以便最大限度地發(fā)揮滲層的潛力，并達(dá)到鋁合金壓鑄模具心部與表層在組織結(jié)構(gòu)、性能等的最佳配合。根據(jù)滲入元素的不同 ，化學(xué)熱處理可分為滲碳 、滲氮、滲硼、滲硅、滲硫、滲鋁、滲鉻、滲鋅、碳氮共滲、鋁鉻共滲等。

接觸電阻加熱淬火

通過(guò)電極將小于5伏的電壓加到鋁合金壓鑄模具上，在電極與鋁合金壓鑄模具接觸處流過(guò)很大的電流，并產(chǎn)生大量的電阻熱，使鋁合金壓鑄模具表面加熱到淬火溫度，然后把電極移去，熱量即傳入鋁合金壓鑄模具內(nèi)部而表面迅速冷卻，即達(dá)到淬火目的。

這一方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，易于自動(dòng)化，鋁合金壓鑄模具畸變極小，不需要回火，能顯著提高鋁合金壓鑄模具的耐磨性和抗擦傷能力，但淬硬層較薄（0.15～0.35mm）。顯微組織和硬度均勻性較差。所以這種辦法在鋁合金壓鑄廠應(yīng)用范圍不廣。

電解加熱淬火

將模具配件置于酸、堿或鹽類水溶液的電解液中，模具配件接陰極，電解槽接陽(yáng)極。接通直流電后電解液被電解，在陽(yáng)極上放出氧，在模具配件上放出氫。氫圍繞模具配件形成氣膜，成為一電阻體而產(chǎn)生熱量，將模具配件表面迅速加熱到淬火溫度，然后斷電，氣膜立即消失，電解液即成為淬冷介質(zhì)，使模具配件表面迅速冷卻而淬硬。常用的電解液為含 5～18%碳酸鈉的水溶液。電解加熱方法簡(jiǎn)單，處理時(shí)間短，加熱時(shí)間僅需5～10s，生產(chǎn)率高，淬冷畸變小，適合于鋁合金壓鑄廠加工小的模具配件。

激光熱處理

激光在熱處理中的應(yīng)用研究始于70年代初，隨后即由試驗(yàn)室研究階段進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用階段。當(dāng)經(jīng)過(guò)聚焦的高能量密度 (10W/cm)的激光照射鋁合金壓鑄模具表面時(shí)，鋁合金壓鑄模具表面在百分之幾秒甚至千分之幾秒內(nèi)升高到淬火溫度。由于照射點(diǎn)升溫特別快，熱量來(lái)不及傳到周?chē)慕饘伲虼嗽谕Ｖ辜す庹丈鋾r(shí)，照射點(diǎn)周?chē)慕饘俦闫鸫憷浣橘|(zhì)的作用而大量吸熱，使照射點(diǎn)迅速冷卻，得到極細(xì)的組織，具有很高的力學(xué)性能。如加熱溫度高至使金屬表面熔化，則冷卻后可以獲得一層光滑的表面，這種操作稱為上光。

激光加熱也可用于局部合金化處理，即對(duì)鋁合金壓鑄模具易磨損或需要耐熱的部位先鍍一層耐磨或耐熱金屬，或者涂覆一層含耐磨或耐熱金屬的涂料，然后用激光照射使其迅速熔化，形成耐磨或耐熱合金層。在需要耐熱的部位先鍍上一層鉻，然后用激光使之迅速熔化，形成硬的抗回火的含鉻耐熱表層，可以大大提高工件的使用壽命和耐熱性。

電子束熱處理

70年代開(kāi)始研究和應(yīng)用。早期用于薄鋼帶、鋼絲的連續(xù)退火，能量密度最高可達(dá)10W/cm。電子束表面淬火除應(yīng)在真空中進(jìn)行外，其他特點(diǎn)與激光相同。當(dāng)電子束轟擊金屬表面時(shí)，轟擊點(diǎn)被迅速加熱。電子束穿透材料的深度取決于加速電壓和材料密度。

電子束在很短時(shí)間內(nèi)轟擊表面，表面溫度迅速升高，而基體仍保持冷態(tài)。當(dāng)電子束停止轟擊時(shí)，熱量迅速向冷基體金屬傳導(dǎo)，從而使加熱表面自行淬火。為了有效地進(jìn)行"自冷淬火"，整個(gè)模具配件的體積和淬火表層的體積之間至少要保持5∶1的比例。表面溫度和淬透深度還與轟擊時(shí)間有關(guān)。電子束熱處理加熱速度快，奧氏體化的時(shí)間僅零點(diǎn)幾秒甚至更短，因而工件表面晶粒很細(xì)，硬度比一般熱處理高，并具有良好的力學(xué)性能，提升鋁合金壓鑄廠的效益。