仝!舍S舍:舍S舍:全:舍:金:-
~试验研究~
舍:舍!金:全:金S舍:舍:全:r
Mg含量对ADCl2铝合金组织及性能的影响
石锦罡1”,姚辉1一,陈名海2,刘
宁1,李清文2
215123)
(1.合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009;2.中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州
摘要:通过加入不同量的镁元素,研究了镁在铝硅铜系ADCl2压铸铝合金中的强化作用及强化机制。结
果表明,当Mg含量小于1.0%时,ADcl2合金的铸态和T6态强度均随Mg含量的增加而提高;而Mg含量高于1.0%时,合金的强度下降。该合金的强化机制主要为形成适量的M舻Si强化相和细化共晶硅相并不偏聚;过量镁则形成较多的M92Si相偏聚于晶界,导致其强度降低。
关键词:镁;ADCl2铝合金;显微组织;力学性能中图分类号:TGl46.2+1
文献标识码:A
on
文章编号:1008一1690(2011)04.0048—05
Effbctof】VIagnesiumContent
ofADCl2
Mmicrostructure
Ming—hai2,UU
andProperties
AlumilliumAllov
Nin91,LI
SHIJin-gan91’2,YAOHur,CHENQing—wen2
(1.SchoolofMateIialsScienceandEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,AnhuiChina;
2.SuzhouInstituteofNano—techandNaJlo—bionics,ChineseAcademyofSciences,Suzhou215123,JiangsuChina)
Abstr神t:7111estren射heningofADC12A1一Si—Cu
sedes
aluminumdie—castingalloyresultingfromaddition
of
magnesiumanditsstren殍heningmechanismwere
incast
or
invest培ated.The
resultsshowthatthestren昏hofADCl2alloy
content
T6treatmentconditionincreaseswiththeincreaseofmagnesium
magnesium
content
thatislowerthan1.0%,whereas
Thealloyis
principally
thestren舒hdecreaseswiththeincreaseof
thatisaboVe1.0%.
stI.en昏henedbyfonnationofsuitableamountofM92Siphaseandrefinementsegregation.
ExcessiVemagnesiumenablemoreM韶Siphase
to
ofeutecticsiliconphasewithout
fo瑚and
to
segregateatgrainbounda打es,resulting
indecreaseinstren群hofthealloy.
Keywords:magnesium;ADCl2aluminumalloy;microstmcture;mechanicalproperty
压铸铝合金自1914年投入商业化生产以来,得到了快速的发展。目前工业用压铸铝合金主要有Al—si、Al—Mg、A1.si—cu、Al-si-Mg等系列。压铸铝合金具有较高的比强度、抗蚀性能和良好的铸造性能,以及良好的导电导热性能等,广泛应用于汽车、家电及航空航天领域。随着汽车工业的发展,对于汽车零部件等力学性能要求高的压铸件,仅靠目前的压铸铝合金难以满足生产需求。为了提高压铸销合金的力学性能,扩大压铸铝合金的应用范围,国内外研究人员均一直致力于新型压铸铝合金的开发,主要集中于合金成分的优化和新型压铸铝合金的
收稿日期:2010—12—20
开发‘m]。
Al—si—cu系合金具有良好的铸造性能和中等的力学性能,其耐磨性、气密性、机加工性能和高温性能均较好,广泛应用于汽车变速箱、发动机壳体、气阀、家电零部件及高科技电子产品和高温环境下的
航空器件上,但难以满足要求较高强度零部件的要
求,为此开发一种新的适合压铸并可固溶处理的高强度铝合金显得尤为迫切p1。对于高强压铸铝合金,除了要求有高的力学性能外,还要求具备良好的
压铸性能及能够热处理强化。Mg是A1.Si合金的主
要强化元素,可与Si形成M咎si相,尤其是经热处
作者简介:石锦罡(1984一),男,陕西横山人,硕士研究生,主要从事压铸铝合金及其复合材料研究。联系电
话:0512—62872552技项目(SWG0905)
’48・
15850114849,E—mail:Jgshi2009@sinano.ac.cn
基金项目:江苏省产学研联合创新项目(BY2009129),江苏省企业博士创新项目(SBl(200930216),苏州市科
《热处理》
201
1年第26卷第4期
理后形成大量的M霉si强化相,从而有效提高合金的性能”J。研究表明,Mg能抑制Fe相的有害作用”“。本文研究了在经细化、变质处理的ADcl2铝合金中添加一定量的Mg元素对其组织和力学性
能的影响。
n(A1)+si二元共晶,由于还有液相存在并且其中cu的浓度增高,最后为I—m(A1)+si+A12cu三元共品反应。由于合金中存在杂质Fe,所以将有a(A1)+si+B(A19Fe2si2)三元共晶或0l(AJ)+si+A12cu+B(A19Fe2si2)四元共晶中的一个相。合金中加入了
少量的Mn后将形成骨骼状的AlMnFesi相”1。
1试验
1.1材料与设备
试验用原材料为苏州渭塘压铸厂生产的ADcl2铝合金和镁含量为95%的Mg—Al中问合金,ADcl2铝合金经光谱分析仪(ARuN2000)检测,其主要成分为:84.83%Al,12.1%si,1.58%cu,0.3%Mn,O.15%Ti,O.445%Fe。试验所用没备主要有
添加Mg元素后,由图1(b)~图1(e)可以看出,随着Mg含量的增加,除白色条块状物增多外,发现树枝状的共晶si的聚集单位面积逐渐缩小;当Mg含量达到1.o%时(图1d),基体Al与共晶si分布趋于有序。图1(e)表明,基体中直接分布的白色条状物明显增多,对其进行能谱分析发现,其中的元素含有Al、cu、Mg、Mn、si和Fe等,这与文献[7]研究含Mn弥散颗粒在Al—Mg—si—Mn铝合金均匀化过程中的析出分布研究结果一合金元素主要偏聚在晶界附近的结论是一致的。由于合金在金属型浇铸,发生不平衡结晶,凝固后的组织中M鼯si与A12cu和si同时出现,M92si相可能是由于不平衡结晶时包晶反应不能充分进行,反应不完全而残留的,也可能是不发生包晶反应,而由L一“(A1)+si+M92si三元共晶反应形成M92si。m于cu含量较高,所以
在降温过程中在505℃也会有l—Ⅵ(A1)+si+A12cu
sPz-25中频感应熔炼炉,KsxQ岳14保护气氛箱式
电炉,DHG.9146A鼓风干燥箱,Quan【a400FEc场发射扫描电子显微镜,HB—s3000数显布氏硬度汁,INsTRoN3365万能材料试验机等。1.2试验过程
首先在中频感应炉进行熔炼,在750℃时加入晶粒细化剂和变质剂,10min后扒渣处理再用钟罩将Mg合金压人坩埚底部,保证加入的Mg合金的收得率;然后保温20mjn后降温至7lo℃,用金属型浇铸试棒。试棒的热处理为啊处理:530oc×10h+175℃×8h。然后检测抗拉强度、硬度,并进行显微组织及能谱分析。
+w四元共晶反应。由于合金基体中存在杂质Fe,
故可形成B(A19Fe2si2)、N(A17cu2Fe)和A18FeM昏si6相。另外,在合金中加入了Mn元素,所以最终也会形成AlFeMnsj相”1。在Mg含量逐渐增多的过程
2结果与分析
2.1
Mg含量对ADCl2铝合金显微组织的影响图l所示为不同Mg含量的ADcJ2合金的显
中M鼯si逐渐增多,并且w相与AlKFeM昏si6相也增多”o。Mg的加入量在J.0%以下时,随着Mg的加入,有助于细化共晶Si相,并能克服共晶si相的偏
聚。形成的M鼯si相多分布于共晶si相与d(A1)的交界处;当Mg的加入量大于1.0%时,生成的M串si
微组织。图1(a)未添加Mg元素,可以看出组织为
黑色基体、聚集在一起的灰色树枝状物及少量连接树枝状物与基体的灰色块状物。能谱分析表明,主要元素含有Al、si、cu、Fe和Mn等。根据非平衡凝固原理,合金凝固过程中首先结晶出“(m)及L—
与共晶si相、A12cu柏及A19Fe2si2等相聚集在一起,形成较大的不规则块状物分布于“(A1)晶界。
《热处理》2011年第26卷第4期
49
图1
Mg添加量对铸态ADCl2铝合金显微组织的影响(SEM)
LI『11
SFM『n『(H)H【rLl{hlH^nfn^一t;1sI、1)(’I2ah¨111n
HlIf}、ⅥI“1(1jfTf-IPllclllagllrsIIIlll{¨¨【t、11I_
2.2热处理对含镁ADCl2铝合金显微组织的影响图2所示为添加不同量Mg元素的ADcl2合金经拍处理后的sEM组织,工艺参数为525℃×h。不含Mg的合金(图2(a))中
部分较大的块状及球状金属间化合物分布于基体Al中,也有部分分布在基体的晶界,少量的亚微米级灰色颗粒分布于基体Al中。EDs分析显示,其主要成分为含有si、Mn、cu元素的铝基固溶体。在固溶处理时大量的合金元素固溶于基体中,部分si相则因为含量多而未能全部溶人基体。另外,A19cuMmsi相由于其高温稳定性好而未能融人基体中”…。含Mg量为0.4%的组织(图2(b))中白色块状物与球状物明显增多,其分布趋于沿晶界分布,同时在基体中或晶界处出现了少量的短棒状物相,并发现细小的亚微米级颗粒明显增多,分布于基体中。EDs分析表明,其块状物成分与图2(a)相同,短棒状物成分除含有块状物元素外,还有很少量的Mg元素。当Mg含量达到o.8%时,如图2(c)所示,块状物与球状物明显细化,同时出现条状物,能谱显示条状物除含有Al、si、cu和Mn等元素外,均
10h+175℃×8
含有Mg元素,部分块状物中也含有少量Mg元素;Mg含量达到1.0%时,球状物与块状物进一步细化,同时条状物明显增多,其分布明显沿基体晶界分
布,EDs能谱分析结果为含有№元素的块状物比
图2(c)中的明显增多。条状物成分与图2(c)相似,均含有Mg元素。图2(e)中,当Mg含量达到1.2%时,球状物和块状物明显减少,而条状物与棒状物明显增多,其分布也不均匀,能谱分析结果显示,其中的元素有Al、si、cu、Mn及Mg等。在Mg含量增大的同时,形成的M帮si相相应增多,在固溶处理时融人基体的部分也相应增多”1。文献[10]指出,含Mn的u相固溶时在先析出的M鼯Si相上形核析出,然后再分解出弥散的Al(MnFe)si颗粒。当Mg含量较高时,基体中存在含Fe、Mn、Mg、si、cu等元素的化合物。这是因为,一方面随Mg量的增多使得在固溶温度下无法溶解更多的M拳Si等相,另一方面由于材料本身的成分在铸造成型时形成了一些不能固溶于基体的高熔点相,如A112cuMn2.A112Fe3si,A19Fe2si2,A17cu2Fe等”1,而这些相叉以一种或几种相聚集的形式存在。
《热处理》2011年第26卷第4期
图2
Mg添加量对T6处理后ADcl2铝合金显微组织的影响(SEM)
ng2
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(a)(J%Mg;(JJ)04啊Mg;(t)O8%Mg;(cI)lO啊Mg;(P)l
2曙Mg
2.3力学性能
热处理的合金的抗拉强度较未添加Mg而经过同样
图3为金属型浇铸的AI)c12铝合金抗拉强度
热处理的合金提高了43.6%,布氏硬度值提高了
随Mg添加量的变化曲线。从图中可以发现,未经48.3%。
热处理的合金抗拉强度随Mg含量的增加而逐渐升高,在Mg含量达到1.o%时,抗拉强度达到最大值274.60MPa,较未添加Mg的合金提高了9.2%;Mg含量继续增加时其强度下降。经过热处理的合金抗拉强度也是随着Mg含量的增加而增大,同样在Mg含量为1.O%时达到最大值355.4lMPa,比未添加Mg元素、经过热处理的合金提高了14.7%;随后Mg含量继续增加时,其抗拉强度下降。
图4
Mg含量对ADcl2铝合金硬度的影响
I?194
、1amIl川1‘1I
hn…t’刚)1'AI)(:12
d…州川…l
8
在未经过处理的ADcl2铝合金中加入Mg,当
si含量较高时,与A】-si系合金中的sj形成M零sj相,M92si的硬度与弹性模量比铝高,所以随着Mg含量的增加材料巾M92si相增多,从而合金的拉伸
强度与硬度均增加。而当№含量达到1.2%时,
图3Mg含量对ADCl2台金抗拉强度的影响其抗托强度下降是由于形成的M器si较多,而在F唔3
V鲥ation0ftensiks吨“gthnf^DCl2alloy
M鼯si较多时其形貌也由原来的块状转变为条状,从wiIllmagrlesiumcontenL
而割裂基体损害其抗拉强度“。经过热处理后,除图4为合金硬度值随Mg添加量的变化曲线。了A12cu及Mn的强化相固溶于基体中,在随着Mg从图中可以发现,未经热处理的合金硬度值随着Mg含量增加的同时,形成的M器si也开始大量地固溶含量的增多而逐渐增加,在Mg含量为1.2%时硬于基体中,从而更大地发挥固溶一沉淀强化效果,同度达到124HB,较未添加Mg元素的合金硬度提高时在合金元素Mg增多时,随着Mg的扩散,Mn在基了25.3%;而经过热处理的合金硬度值也是随着体中扩散更容易实现”…,从而弥散强化的程度愈Mg含量的增多而增加,在Mg含量为1.0%时达到大,所以随着Mg的增加材料的抗拉强度及硬度均最大值143HB,较未添加Mg元素的合金提高了增大。在Mg含量达到1.2%时由于Mg含量较高,21.2%,随后开始下降。总之,添加Mg元素并经过
容易在基体中形成富Mg区,形成的M昏si也难于固
《热处理》
2011年第26卷第4期
。5l
~工艺一
影响w6M05Cr4V2高速钢淬硬层深度的因素
陆红妹,陈顺民,张岸,赵唯
(上海工具厂有限公司,上海
200093)
摘要:介绍了影响W6M05c14V2高速钢淬硬层深度的因素,包括含碳量,合金元素铬、钨、钼,淬火介质以
及工件尺寸。简述了提高这种钢淬硬层深度的方法。关键词:高速钢;淬硬层;硬度
中图分类号:TGl42.45
文献标识码:B
文章编号:1008—1690(2011)一04.0052一04
FactorsInnuencingHardenedCaseThicknessof
V%M06Cr4V2HSS
Wei
LUHong.mei,CHENGShun—min,ZHANGAn,ZHAO
(Shanghai
Abstract:Thefactorsinnuencingcarboncontent,aUoyingelementssuchBesides,themeasures
to
ToolWorksCo.,Ltd.,Shanghai
case
200093,China)
HSSwere
intmduced,including
hardened
as
thicknessofW6M05C4V2
chromium,tungstenandmolybdenum,quenchingmediumandpartsize.
case
increasethehardenedthicknessofW6M05C14V2HSS
were
brienydescribed.
Keywords:HSS;hardenedcase;hardness
盒客盒盒客客客盒客盍盍客套采客穴杂客客客套套套客套叠叠叠套盎盎盎盎盒盎客盎盒套盎盎盎盒客客套客套盘套盎盎盒盒会客盎盎盘盒盒客客套盒盒客套盎盒盒盒盎度盒盒套客客盒客套客套客盒盒盆盒盆盒客
溶,而基体中的M鼯si等金属化合物相倾向与
A112CuMn2,All2Fe3Si,A19Fe2Si2,A17Cu2Fe等不能固溶的高熔点化合物聚集在晶界边缘,从而不能有效
属,2007,(3):63击5.
参考文献
[1]余冬梅.中国铝合金压铸业的发展及现状[J].世界有色金
传递载倚,造成力学性能的下降,这与图2相吻合。3
[2]黄晓锋,田载友,朱凯,等.压铸铝合会及压铸技术的研究进
展[J].热加工工艺,2008,(37):137一140.
结论
(1)对于ADcl2铸造铝合金,Mg加入量小于
[3]MyTi姗Brochu,Yves
fatiguestren殍h
of
VeⅡ℃man,Fnlnk
mold
Ajersch,eta1.Highcyclerheoc船taluminum357
pe瑚anent
and
alloy[J].Imemational[4]Rana
G,zhouJ
a
J0umal0f
Fatigue,2叭O,(32):1233—1242.
1.0%时,其力学性能随Mg含量的增加而增加;Mg的加入有助于细化共晶si相,并能克服共晶Si相的偏聚。形成的M挈si相多分布于共晶Si相与理(A1)
的交界处。
E,wangQG.PrecipitatesandtensilefI。acture
sand
cast
mechanisminA356aluminum
alloy[J].JoumaJ
0f
materi址sprocessingtechn0109y,2008,(207):46-52.
[5]MaeH,Tengx,BaiY.compari帅nofductilefracturepmpenies0f
sand
mold哪metal
(2)Mg含量大于1.o%时,合金力学性能随Mg含量增加而降低,组织中M咎Si,共晶si相,
A12Cu,Al(MnFe)si等相聚集在一起分布于仪(A1)晶界,固溶处理也难以完全消除。所以ADcl2铝合金的Mg含量应为1.0%。
(3)Mg的加入可以形成大量的M92Si强化相,
aluminumcastings:mold’[Jj.IntemationaJ
JoumalofSolidsandStructures,2008,(45):1430—1444.
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和性能的影响[J].江苏科技大学学报(自然科学版),2009,
23(5):392—394.
[8]龚磊清,金长庚,刘发信,等.铸造铝合金金相图谱[M].长沙:
中南工业大学出版社。1987.
同时在Mg含量小于1.0%时,Mg的加入可以促进材料内部合金元素的扩散,从而大大提高材料的力
学性能;在Mg含量为1.0%、经T6处理后合金抗拉强度达到355.41MPa,硬度达到143HB,较未添加
[9]Muz如rzeren.
properties
in
E如ct
of
c叩peraIldsilicon
content0n
mechanicalPmcessing
Al—cu—si—Mg
alloys[J].
Materials
Technolog)r,2005,(169):292.298.
[10]LIu
Hong,zHA0
on
Gang,uuChun—ming.Efkcts0fmagnesium
of
Al—Mg-si—cu
Mg元素未经过T6处理的合金分别提高了43.6%
和48.3%。
content
phaseconstituentsauoys[J].Tran8.
Nonferrous
Met.SOC.China。2006,(16):376.381.
・52・
《热处理》
201
1年第26卷第4期
Mg含量对ADC12铝合金组织及性能的影响
作者:作者单位:
石锦罡, 姚辉, 陈名海, 刘宁, 李清文, SHI Jin-gang, YAO Hui, CHEN Ming-hai, LIU Ning, LI Qing-wen
石锦罡,姚辉,SHI Jin-gang,YAO Hui(合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009;中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州 215123), 陈名海,李清文,CHEN Ming-hai,LI Qing-wen(中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州,215123), 刘宁,LIU Ning(合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥,230009)热处理
Heat Treatment2011,26(4)
刊名:英文刊名:年,卷(期):
1. 余冬梅 中国铝合金压铸业的发展及现状[期刊论文]-世界有色金属 2007(03)
2. 黄晓锋;田载友;朱凯 压铸铝合金及压铸技术的研究进展[期刊论文]-热加工工艺 2008(37)
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4. Rana G;Zhou J E;Wang Q G Precipitates and tensile fracture mechanism in a sand cast A356 aluminum alloy 2008(207)5. Mae H;Teng X;Bai Y Comparison of ductile fracture properties of aluminum castings:Sand mold vs metal mold 2008(45)6. 丁惠麟;辛智华 实用铝、铜及其合金金相热处理和失效分析 2007
7. 金云学;付学慧;郭宇航 Mg含量对过共晶铝硅合金组织和性能的影响[期刊论文]-江苏科技大学学报(自然科学版) 2009(05)8. 龚磊清;金长庚;刘发信 铸造铝合金金相图谱 1987
9. Muzaffer Zeren Effect of copper and silicon content on mechanical properties in Al-Cu-Si-Mg alloys[外文期刊] 2005(169)10. LIU Hong;ZHAO Gang;LIU Chun-ming Effects of magnesium content on phase constituents of Al-Mg-Si-Cu alloys[期刊论文]-Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2006(16)
引用本文格式:石锦罡. 姚辉. 陈名海. 刘宁. 李清文. SHI Jin-gang. YAO Hui. CHEN Ming-hai. LIU Ning. LI Qing-wen Mg含量对ADC12铝合金组织及性能的影响[期刊论文]-热处理 2011(4)
仝!舍S舍:舍S舍:全:舍:金:-
~试验研究~
舍:舍!金:全:金S舍:舍:全:r
Mg含量对ADCl2铝合金组织及性能的影响
石锦罡1”,姚辉1一,陈名海2,刘
宁1,李清文2
215123)
(1.合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009;2.中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州
摘要:通过加入不同量的镁元素,研究了镁在铝硅铜系ADCl2压铸铝合金中的强化作用及强化机制。结
果表明,当Mg含量小于1.0%时,ADcl2合金的铸态和T6态强度均随Mg含量的增加而提高;而Mg含量高于1.0%时,合金的强度下降。该合金的强化机制主要为形成适量的M舻Si强化相和细化共晶硅相并不偏聚;过量镁则形成较多的M92Si相偏聚于晶界,导致其强度降低。
关键词:镁;ADCl2铝合金;显微组织;力学性能中图分类号:TGl46.2+1
文献标识码:A
on
文章编号:1008一1690(2011)04.0048—05
Effbctof】VIagnesiumContent
ofADCl2
Mmicrostructure
Ming—hai2,UU
andProperties
AlumilliumAllov
Nin91,LI
SHIJin-gan91’2,YAOHur,CHENQing—wen2
(1.SchoolofMateIialsScienceandEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,AnhuiChina;
2.SuzhouInstituteofNano—techandNaJlo—bionics,ChineseAcademyofSciences,Suzhou215123,JiangsuChina)
Abstr神t:7111estren射heningofADC12A1一Si—Cu
sedes
aluminumdie—castingalloyresultingfromaddition
of
magnesiumanditsstren殍heningmechanismwere
incast
or
invest培ated.The
resultsshowthatthestren昏hofADCl2alloy
content
T6treatmentconditionincreaseswiththeincreaseofmagnesium
magnesium
content
thatislowerthan1.0%,whereas
Thealloyis
principally
thestren舒hdecreaseswiththeincreaseof
thatisaboVe1.0%.
stI.en昏henedbyfonnationofsuitableamountofM92Siphaseandrefinementsegregation.
ExcessiVemagnesiumenablemoreM韶Siphase
to
ofeutecticsiliconphasewithout
fo瑚and
to
segregateatgrainbounda打es,resulting
indecreaseinstren群hofthealloy.
Keywords:magnesium;ADCl2aluminumalloy;microstmcture;mechanicalproperty
压铸铝合金自1914年投入商业化生产以来,得到了快速的发展。目前工业用压铸铝合金主要有Al—si、Al—Mg、A1.si—cu、Al-si-Mg等系列。压铸铝合金具有较高的比强度、抗蚀性能和良好的铸造性能,以及良好的导电导热性能等,广泛应用于汽车、家电及航空航天领域。随着汽车工业的发展,对于汽车零部件等力学性能要求高的压铸件,仅靠目前的压铸铝合金难以满足生产需求。为了提高压铸销合金的力学性能,扩大压铸铝合金的应用范围,国内外研究人员均一直致力于新型压铸铝合金的开发,主要集中于合金成分的优化和新型压铸铝合金的
收稿日期:2010—12—20
开发‘m]。
Al—si—cu系合金具有良好的铸造性能和中等的力学性能,其耐磨性、气密性、机加工性能和高温性能均较好,广泛应用于汽车变速箱、发动机壳体、气阀、家电零部件及高科技电子产品和高温环境下的
航空器件上,但难以满足要求较高强度零部件的要
求,为此开发一种新的适合压铸并可固溶处理的高强度铝合金显得尤为迫切p1。对于高强压铸铝合金,除了要求有高的力学性能外,还要求具备良好的
压铸性能及能够热处理强化。Mg是A1.Si合金的主
要强化元素,可与Si形成M咎si相,尤其是经热处
作者简介:石锦罡(1984一),男,陕西横山人,硕士研究生,主要从事压铸铝合金及其复合材料研究。联系电
话:0512—62872552技项目(SWG0905)
’48・
15850114849,E—mail:Jgshi2009@sinano.ac.cn
基金项目:江苏省产学研联合创新项目(BY2009129),江苏省企业博士创新项目(SBl(200930216),苏州市科
《热处理》
201
1年第26卷第4期
理后形成大量的M霉si强化相,从而有效提高合金的性能”J。研究表明,Mg能抑制Fe相的有害作用”“。本文研究了在经细化、变质处理的ADcl2铝合金中添加一定量的Mg元素对其组织和力学性
能的影响。
n(A1)+si二元共晶,由于还有液相存在并且其中cu的浓度增高,最后为I—m(A1)+si+A12cu三元共品反应。由于合金中存在杂质Fe,所以将有a(A1)+si+B(A19Fe2si2)三元共晶或0l(AJ)+si+A12cu+B(A19Fe2si2)四元共晶中的一个相。合金中加入了
少量的Mn后将形成骨骼状的AlMnFesi相”1。
1试验
1.1材料与设备
试验用原材料为苏州渭塘压铸厂生产的ADcl2铝合金和镁含量为95%的Mg—Al中问合金,ADcl2铝合金经光谱分析仪(ARuN2000)检测,其主要成分为:84.83%Al,12.1%si,1.58%cu,0.3%Mn,O.15%Ti,O.445%Fe。试验所用没备主要有
添加Mg元素后,由图1(b)~图1(e)可以看出,随着Mg含量的增加,除白色条块状物增多外,发现树枝状的共晶si的聚集单位面积逐渐缩小;当Mg含量达到1.o%时(图1d),基体Al与共晶si分布趋于有序。图1(e)表明,基体中直接分布的白色条状物明显增多,对其进行能谱分析发现,其中的元素含有Al、cu、Mg、Mn、si和Fe等,这与文献[7]研究含Mn弥散颗粒在Al—Mg—si—Mn铝合金均匀化过程中的析出分布研究结果一合金元素主要偏聚在晶界附近的结论是一致的。由于合金在金属型浇铸,发生不平衡结晶,凝固后的组织中M鼯si与A12cu和si同时出现,M92si相可能是由于不平衡结晶时包晶反应不能充分进行,反应不完全而残留的,也可能是不发生包晶反应,而由L一“(A1)+si+M92si三元共晶反应形成M92si。m于cu含量较高,所以
在降温过程中在505℃也会有l—Ⅵ(A1)+si+A12cu
sPz-25中频感应熔炼炉,KsxQ岳14保护气氛箱式
电炉,DHG.9146A鼓风干燥箱,Quan【a400FEc场发射扫描电子显微镜,HB—s3000数显布氏硬度汁,INsTRoN3365万能材料试验机等。1.2试验过程
首先在中频感应炉进行熔炼,在750℃时加入晶粒细化剂和变质剂,10min后扒渣处理再用钟罩将Mg合金压人坩埚底部,保证加入的Mg合金的收得率;然后保温20mjn后降温至7lo℃,用金属型浇铸试棒。试棒的热处理为啊处理:530oc×10h+175℃×8h。然后检测抗拉强度、硬度,并进行显微组织及能谱分析。
+w四元共晶反应。由于合金基体中存在杂质Fe,
故可形成B(A19Fe2si2)、N(A17cu2Fe)和A18FeM昏si6相。另外,在合金中加入了Mn元素,所以最终也会形成AlFeMnsj相”1。在Mg含量逐渐增多的过程
2结果与分析
2.1
Mg含量对ADCl2铝合金显微组织的影响图l所示为不同Mg含量的ADcJ2合金的显
中M鼯si逐渐增多,并且w相与AlKFeM昏si6相也增多”o。Mg的加入量在J.0%以下时,随着Mg的加入,有助于细化共晶Si相,并能克服共晶si相的偏
聚。形成的M鼯si相多分布于共晶si相与d(A1)的交界处;当Mg的加入量大于1.0%时,生成的M串si
微组织。图1(a)未添加Mg元素,可以看出组织为
黑色基体、聚集在一起的灰色树枝状物及少量连接树枝状物与基体的灰色块状物。能谱分析表明,主要元素含有Al、si、cu、Fe和Mn等。根据非平衡凝固原理,合金凝固过程中首先结晶出“(m)及L—
与共晶si相、A12cu柏及A19Fe2si2等相聚集在一起,形成较大的不规则块状物分布于“(A1)晶界。
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49
图1
Mg添加量对铸态ADCl2铝合金显微组织的影响(SEM)
LI『11
SFM『n『(H)H【rLl{hlH^nfn^一t;1sI、1)(’I2ah¨111n
HlIf}、ⅥI“1(1jfTf-IPllclllagllrsIIIlll{¨¨【t、11I_
2.2热处理对含镁ADCl2铝合金显微组织的影响图2所示为添加不同量Mg元素的ADcl2合金经拍处理后的sEM组织,工艺参数为525℃×h。不含Mg的合金(图2(a))中
部分较大的块状及球状金属间化合物分布于基体Al中,也有部分分布在基体的晶界,少量的亚微米级灰色颗粒分布于基体Al中。EDs分析显示,其主要成分为含有si、Mn、cu元素的铝基固溶体。在固溶处理时大量的合金元素固溶于基体中,部分si相则因为含量多而未能全部溶人基体。另外,A19cuMmsi相由于其高温稳定性好而未能融人基体中”…。含Mg量为0.4%的组织(图2(b))中白色块状物与球状物明显增多,其分布趋于沿晶界分布,同时在基体中或晶界处出现了少量的短棒状物相,并发现细小的亚微米级颗粒明显增多,分布于基体中。EDs分析表明,其块状物成分与图2(a)相同,短棒状物成分除含有块状物元素外,还有很少量的Mg元素。当Mg含量达到o.8%时,如图2(c)所示,块状物与球状物明显细化,同时出现条状物,能谱显示条状物除含有Al、si、cu和Mn等元素外,均
10h+175℃×8
含有Mg元素,部分块状物中也含有少量Mg元素;Mg含量达到1.0%时,球状物与块状物进一步细化,同时条状物明显增多,其分布明显沿基体晶界分
布,EDs能谱分析结果为含有№元素的块状物比
图2(c)中的明显增多。条状物成分与图2(c)相似,均含有Mg元素。图2(e)中,当Mg含量达到1.2%时,球状物和块状物明显减少,而条状物与棒状物明显增多,其分布也不均匀,能谱分析结果显示,其中的元素有Al、si、cu、Mn及Mg等。在Mg含量增大的同时,形成的M帮si相相应增多,在固溶处理时融人基体的部分也相应增多”1。文献[10]指出,含Mn的u相固溶时在先析出的M鼯Si相上形核析出,然后再分解出弥散的Al(MnFe)si颗粒。当Mg含量较高时,基体中存在含Fe、Mn、Mg、si、cu等元素的化合物。这是因为,一方面随Mg量的增多使得在固溶温度下无法溶解更多的M拳Si等相,另一方面由于材料本身的成分在铸造成型时形成了一些不能固溶于基体的高熔点相,如A112cuMn2.A112Fe3si,A19Fe2si2,A17cu2Fe等”1,而这些相叉以一种或几种相聚集的形式存在。
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图2
Mg添加量对T6处理后ADcl2铝合金显微组织的影响(SEM)
ng2
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(a)(J%Mg;(JJ)04啊Mg;(t)O8%Mg;(cI)lO啊Mg;(P)l
2曙Mg
2.3力学性能
热处理的合金的抗拉强度较未添加Mg而经过同样
图3为金属型浇铸的AI)c12铝合金抗拉强度
热处理的合金提高了43.6%,布氏硬度值提高了
随Mg添加量的变化曲线。从图中可以发现,未经48.3%。
热处理的合金抗拉强度随Mg含量的增加而逐渐升高,在Mg含量达到1.o%时,抗拉强度达到最大值274.60MPa,较未添加Mg的合金提高了9.2%;Mg含量继续增加时其强度下降。经过热处理的合金抗拉强度也是随着Mg含量的增加而增大,同样在Mg含量为1.O%时达到最大值355.4lMPa,比未添加Mg元素、经过热处理的合金提高了14.7%;随后Mg含量继续增加时,其抗拉强度下降。
图4
Mg含量对ADcl2铝合金硬度的影响
I?194
、1amIl川1‘1I
hn…t’刚)1'AI)(:12
d…州川…l
8
在未经过处理的ADcl2铝合金中加入Mg,当
si含量较高时,与A】-si系合金中的sj形成M零sj相,M92si的硬度与弹性模量比铝高,所以随着Mg含量的增加材料巾M92si相增多,从而合金的拉伸
强度与硬度均增加。而当№含量达到1.2%时,
图3Mg含量对ADCl2台金抗拉强度的影响其抗托强度下降是由于形成的M器si较多,而在F唔3
V鲥ation0ftensiks吨“gthnf^DCl2alloy
M鼯si较多时其形貌也由原来的块状转变为条状,从wiIllmagrlesiumcontenL
而割裂基体损害其抗拉强度“。经过热处理后,除图4为合金硬度值随Mg添加量的变化曲线。了A12cu及Mn的强化相固溶于基体中,在随着Mg从图中可以发现,未经热处理的合金硬度值随着Mg含量增加的同时,形成的M器si也开始大量地固溶含量的增多而逐渐增加,在Mg含量为1.2%时硬于基体中,从而更大地发挥固溶一沉淀强化效果,同度达到124HB,较未添加Mg元素的合金硬度提高时在合金元素Mg增多时,随着Mg的扩散,Mn在基了25.3%;而经过热处理的合金硬度值也是随着体中扩散更容易实现”…,从而弥散强化的程度愈Mg含量的增多而增加,在Mg含量为1.0%时达到大,所以随着Mg的增加材料的抗拉强度及硬度均最大值143HB,较未添加Mg元素的合金提高了增大。在Mg含量达到1.2%时由于Mg含量较高,21.2%,随后开始下降。总之,添加Mg元素并经过
容易在基体中形成富Mg区,形成的M昏si也难于固
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。5l
~工艺一
影响w6M05Cr4V2高速钢淬硬层深度的因素
陆红妹,陈顺民,张岸,赵唯
(上海工具厂有限公司,上海
200093)
摘要:介绍了影响W6M05c14V2高速钢淬硬层深度的因素,包括含碳量,合金元素铬、钨、钼,淬火介质以
及工件尺寸。简述了提高这种钢淬硬层深度的方法。关键词:高速钢;淬硬层;硬度
中图分类号:TGl42.45
文献标识码:B
文章编号:1008—1690(2011)一04.0052一04
FactorsInnuencingHardenedCaseThicknessof
V%M06Cr4V2HSS
Wei
LUHong.mei,CHENGShun—min,ZHANGAn,ZHAO
(Shanghai
Abstract:Thefactorsinnuencingcarboncontent,aUoyingelementssuchBesides,themeasures
to
ToolWorksCo.,Ltd.,Shanghai
case
200093,China)
HSSwere
intmduced,including
hardened
as
thicknessofW6M05C4V2
chromium,tungstenandmolybdenum,quenchingmediumandpartsize.
case
increasethehardenedthicknessofW6M05C14V2HSS
were
brienydescribed.
Keywords:HSS;hardenedcase;hardness
盒客盒盒客客客盒客盍盍客套采客穴杂客客客套套套客套叠叠叠套盎盎盎盎盒盎客盎盒套盎盎盎盒客客套客套盘套盎盎盒盒会客盎盎盘盒盒客客套盒盒客套盎盒盒盒盎度盒盒套客客盒客套客套客盒盒盆盒盆盒客
溶,而基体中的M鼯si等金属化合物相倾向与
A112CuMn2,All2Fe3Si,A19Fe2Si2,A17Cu2Fe等不能固溶的高熔点化合物聚集在晶界边缘,从而不能有效
属,2007,(3):63击5.
参考文献
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结论
(1)对于ADcl2铸造铝合金,Mg加入量小于
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fatiguestren殍h
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VeⅡ℃man,Fnlnk
mold
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1.0%时,其力学性能随Mg含量的增加而增加;Mg的加入有助于细化共晶si相,并能克服共晶Si相的偏聚。形成的M挈si相多分布于共晶Si相与理(A1)
的交界处。
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sand
cast
mechanisminA356aluminum
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sand
mold哪metal
(2)Mg含量大于1.o%时,合金力学性能随Mg含量增加而降低,组织中M咎Si,共晶si相,
A12Cu,Al(MnFe)si等相聚集在一起分布于仪(A1)晶界,固溶处理也难以完全消除。所以ADcl2铝合金的Mg含量应为1.0%。
(3)Mg的加入可以形成大量的M92Si强化相,
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同时在Mg含量小于1.0%时,Mg的加入可以促进材料内部合金元素的扩散,从而大大提高材料的力
学性能;在Mg含量为1.0%、经T6处理后合金抗拉强度达到355.41MPa,硬度达到143HB,较未添加
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・52・
《热处理》
201
1年第26卷第4期
Mg含量对ADC12铝合金组织及性能的影响
作者:作者单位:
石锦罡, 姚辉, 陈名海, 刘宁, 李清文, SHI Jin-gang, YAO Hui, CHEN Ming-hai, LIU Ning, LI Qing-wen
石锦罡,姚辉,SHI Jin-gang,YAO Hui(合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009;中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州 215123), 陈名海,李清文,CHEN Ming-hai,LI Qing-wen(中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州,215123), 刘宁,LIU Ning(合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥,230009)热处理
Heat Treatment2011,26(4)
刊名:英文刊名:年,卷(期):
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引用本文格式:石锦罡. 姚辉. 陈名海. 刘宁. 李清文. SHI Jin-gang. YAO Hui. CHEN Ming-hai. LIU Ning. LI Qing-wen Mg含量对ADC12铝合金组织及性能的影响[期刊论文]-热处理 2011(4)