1、铸造铝合金ZL1 14A的热处理工艺 贺晓军 何智勇 刘 洋 尤逢海 吴 凯 (北京航星机器制造有限公司，北京100013) 文摘对铸造铝合金ZL114A开展热处理试验，研究了固溶温度、固溶时间、淬火水温、时效温度和时效 时间等工艺参数对力学性能的影响，比较了铸态和固溶热处理后的组织变化，并优选出最佳的热处理工艺制 度，540Cx14 h水冷(55)+155Cx75 h空冷，为后续的工业化生产提供了参考。 关键词ZL114A，热处理，工艺参数，组织，力学性能 Heat Treatment Process of ZL1 14A Cast Aluminum Alloy He Xiaojun He
2、Zhiyong Liu Yang You Fenghai Wu Kai (Beijing Hangxing Machinery Co，Ltd，Beijing 100013) Abstract The effect of solution temperature，holding time，quenching water temperature，aging temperature and time on the mechanical property of ZL1 14A was investigated by heat treatment experimentsThe microstructur
3、e of ZL1 14A before and after heat treatment was comparedThe desirable heat treatment process was optimized：540C x l4h water quenching(55C)+155C x75hair cooling，and could be the reference for the following industrial production Key words ZL1 14A，Heat treatmen，Processing parameter，Microstructure，Mech
4、anical property 0 引言 zu114A具有良好的铸造工艺性能、较好的力学、 抗腐蚀和焊接性能，已广泛应用于我国航空航天等领 域 J。随着产品性能指标的提高，对ZLll4A合金的 综合性能尤其是塑性，提出了更高的要求。ZL114A合 金通过固溶时效热处理，可以提高材料的综合力学性 能。目前，国内学者已研究不同工艺参数对Zll14A合 金的铸造工艺、抗腐蚀和焊接性能的影响 j，但尚未 见对其固溶时效热处理工艺进行系统研究 J，尤其是 各热处理工艺参数对ZL1 14A合金组织与力学性能的 综合影响。本文通过热处理试验研究了固溶温度、固 溶时间、淬火水温、时效温度和时效时间等工艺参数对
5、 力学性能的影响，比较了铸态和热处理后组织的变化， 并提出了最佳的热处理工艺制度。 1实验 11材料 材料为同一炉批号的铸造铝合金ZL1 14A，其实 测的化学成分如表1所示，该成分符合HB5480 标 准的相应要求。 表1 ZLll4A合金的实测化学成分 Tab1 Tested chemical compositions of ZLll4A alloy wt Cu Si Fe Mg Mn Ti Be Zn A1 01 72 02 056 O1 O14 007 01 base 12试验方法 试验材料在抽底式铝合金淬火炉进行淬火，在烘 箱进行时效处理。调整其热处理工艺参数，分析不同 工艺参数对Z
6、L114A合金的力学性能和组织的影响， 具体的热处理试验方案见表2。 表2 ZLll4A合金的热处理试验方案 Tab2 Heat treatment processes of ZLll4A alloy 拉伸性能实验采用直径为10 mm的标准试样， 在室温下通过CMT5504型电子万能试验机依据GB T22812o1O要求进行拉伸性能实验。表2中的每 种试验方案各取三根测试样，测定其平均抗拉强度和 收稿日期：20130503 作者简介：贺晓军，1976年出生，高级工程师，主要从事金属材料及热处理工艺研究。Email：13621397236139con 一92一 宇航材料工艺http：wwwyhc
7、lgycon 2013年第3期 5 5 5 5 5 5 5 ) 1 5 5 4 4 4 6 8 4 4 4 4 4 4 加 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 m 24时效温度的影响 ZL114A合金采用相同的固溶处理制度：固溶温度 为5402，保温时间为14 h，在55水中进行淬火冷 却，采用150、155和160oC等时效温度和75 h时效保 温时间进行试验。图5为不同时效温度对ZL114A合 金力学性能的影响。由图5可知，随着时效温度升高， 其抗拉强度和延伸率均呈现先升高后降低的变化规 律。显然，ZL114A合金的综合力学性能在155oC时为
8、最好，在l60时效时，其延伸率低于8。 喜 越 骥 图5不同时效温度对ZL114A合金力学性能的影响 Fig5 Mechanical property VS a ng temperature ofZL114A alloy 25时效时间的影响 ZL114A合金采用相同的固溶处理制度：固溶温 度为540oC，固溶时间为14 h，在55水中进行淬火 冷却，采用155oC时效温度，分别在75、9和11 h下 进行试验，然后在空气中冷却。图6为不同时效时间 对ZL114A合金力学性能的影响。由图6可知，随着 时效时间的延长，其强度呈先降低后升高的变化规 律，而延伸率则逐渐降低。在时效时间为9和11 h
9、时，其延伸率均低于8。因此，ZL114A合金的时效 时间取75 h为宜。 日 罢 骥 时效时间Il 静 制 图6不同时效时间对ZL114A合金力学性能的影响 Fig6 Mechanical property VS aging time of ZL1 14A alloy 94- 26综合分析 表3为ZL114A合金不同热处理试验方案下的 力学性能比较，其具体的性能结果见表3。由表3可 知，ZL114A合金在11种不同热处理试验方案下的抗 拉强度均大于320 MPa，而第2、7、8和9方案下的延 伸率均低于8，综合考虑强度和塑性的要求以及工 业化生产的需要，建议ZL114A合金采用如下的热处 理制
10、度：固溶温度为540oC，固溶时间为14 h，淬火水 温为55C，时效温度为155(2，时效时间为75 h。 表3不同热处理工艺方案对应的强度和塑性 Tab3 Tensile strength and plasticity of ZLll4A alloy after different heat treatments 3结论 基于热处理工艺试验的结果，优选出最佳热处理 工艺制度如下：540x14 h水冷(55)+155C x75 h空冷。 参考文献 1张建兵平秀民高强度铝合金铸造及热处理工艺 J航天制造技术，2003，12(6)：35-38 2张德恩新型高强度铸造铝合金的热处理工艺研究 J贵州
11、科学，2009，27(3)：20-22 E3武文成，郝启堂，李强砂型低压铸造铸件充型及凝固 过程的研究EJ特种铸造及有色合金，2011，31(5)：436-438 4何国强，郑进城，李卫超，等时效制度对ZLll4A 合金腐蚀性能的影响J腐蚀与防护，2009，30(1)：50-52 5王志敏，顾兰，李宏伟，等铝合金ZL114A的激光 焊接工艺J宇航材料工艺，2007，37(4)：55-57 6李卫超固溶温度和时间对ZL114A合金组织的影 响J机械工程材料，2008，32(11)：25-27 7HB5480-91高强度铝合金优质铸件 (编辑李洪泉) 宇航材料工艺http：wwwyhelgytom 2013年第3期
