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1、1过共晶铸造铝硅合金及加工技术孙玉福刘胜新孙玉福刘胜新郑州大学材料科学与工程学院郑州大学材料科学与工程学院2016.0722铸造铝硅合金的成分、组织及性能过共晶铝硅合金的特点和应用过共晶铝合金的熔炼工艺过共晶铝合金的组织控制过共晶铝硅合金铸造方式过共晶铝硅合金的强化方法过共晶铝硅合金的加工主要内容3概述概述纯铝：优良的导电和电热性能，表面有致密氧化纯铝：优良的导电和电热性能，表面有致密氧化膜，在大气、淡水及氧化性酸类中有一定的耐蚀性。膜，在大气、淡水及氧化性酸类中有一定的耐蚀性。以纯铝为基，添加不同的合金元素，将形成不同以纯铝为基，添加不同的合金元素，将形成不同系列的铝合金。系列的铝合金。4一
2、、铸造铝硅合金的成分、组织及性能一、铸造铝硅合金的成分、组织及性能Al-Si二元相图在在铝铝硅硅合合金金中中加加 Si，能能显显著著改改善善合合金金的的流流动动性性，降降低低合合金金的的热热膨膨胀胀系系数数，减减少少热热裂裂倾倾向向，减减轻轻合合金金比比重重，提提高高耐耐磨磨性性、高高温温强强度度、刚刚度度和和疲疲劳劳强强度度，并并且且减减少少疏松提高气密性。疏松提高气密性。5亚共晶铝硅合金组织亚共晶铝硅合金组织 a a（ a a+ +b b ）过共晶铝硅合金组织过共晶铝硅合金组织b b b b (Si)+共晶体（共晶体（a+ba+b） a a (Al)+共晶体（共晶体（a+ba+b）6一、铸
3、造铝硅合金的成分、组织及性能一、铸造铝硅合金的成分、组织及性能 按合金中Si 含量的多少，该系合金可分为三类：亚共晶(Si10%)，共晶(Si11%13%)和过共晶(Si16%26%)铝硅合金。共晶和亚共晶型铝硅合金通常加入铜、镁、镍、锌等合金元素，需通过热处理提高机械性能，具有较好的力学性能、摩擦性能和使用性能，是中小型内燃机活塞的首选材料，国内常用的该类合金以 ZL108 和 ZL109 为典型代表。7表表1国内外常用活塞铝合金的物理性能国内外常用活塞铝合金的物理性能8铝铝的的塑塑性性大大，不不易易切切削削。随随着着含含硅硅量量的的增增加加，共共晶晶体体的的数数量量增增多多，切切削削性性能
4、能改改善善，但但硅硅相相硬硬度度高高，易易磨磨损损刀刀具具，尤尤其其是是有有粗粗大大共共晶晶硅硅的的过过共共晶晶铝铝硅硅合合金金，通通常常刀刀具具磨磨损损严严重，被加工表面毛糙。重，被加工表面毛糙。含含硅硅量量的的变变化化对对铝铝硅硅合合金金的的组组织织和和性性能能都都会会产产生生影影响响，通通常常随随着着硅硅量量的的增增加加，磨磨损损量量、腐腐蚀蚀量量、线线膨膨胀胀系系数数、密密度和电导率均直线下降。度和电导率均直线下降。初初生生 Si 的的显显微微硬硬度度很很高高为为 HV1000 1300，而而(A l)的的显显微微硬硬度度仅仅为为HV60 100。含含硅硅量量的的变变化化和和是是否否进
5、进行行变变质处理质处理是影响铝硅合金组织和性能的重要因素。是影响铝硅合金组织和性能的重要因素。10共共晶晶型型铝铝硅硅合合金金具具有有优优良良的的铸铸造造性性能能，但但因因力力学学性性能能不不高高，故故常常用用于于压压铸铸、挤挤压压铸铸造造等等高高速速冷冷却却的的铸铸造造方方法法。通通常常铸造铝硅合金需要进行变质处理。铸造铝硅合金需要进行变质处理。 含硅量的变化对铝硅合金力学性能的影响含硅量的变化对铝硅合金力学性能的影响11共晶铝硅合金的缺点共晶铝硅合金的缺点热膨胀系数随着温度升高变化较大，耐磨性较差；热膨胀系数随着温度升高变化较大，耐磨性较差；致致密密性性较较差差，对对于于要要求求尺尺寸寸精
6、精确确的的零零件件不不太太适适合合。如如，当活塞运转温度过高时会出现当活塞运转温度过高时会出现“咬缸咬缸”，发生危险。，发生危险。 近近年年来来，对对汽汽车车发发动动机机的的要要求求越越来来越越高高，共共晶晶合合金金的的热热膨膨胀胀系系数数、耐耐磨磨性性等等性性能能都都不不能能适适合合发发动动机机的的发发展展，因此，过共晶合金得到了快速发展。因此，过共晶合金得到了快速发展。12二、二、过共晶铝硅合金的过共晶铝硅合金的特点特点和应用和应用常常规规凝凝固固组组织织特特点点：由由初初生生Si和和(a a+Si)共共晶晶体体组组成成, 其其中中初初生生 Si 的的显显微微硬硬度度很很高高,为为 HV1
7、000-1300，a a (Al)的的显显微微硬硬度度仅仅为为HV60-100，一一种种软软基基体体上上分分布布着着硬硬质质点点的的理理想想轻轻质耐磨结构材料。生产中均需要变质处理。质耐磨结构材料。生产中均需要变质处理。变质处理变质处理未变质未变质13初初晶晶硅硅形形貌貌可可划划分分为为五五种种基基本本类类型型：八八面面体体等等轴轴晶晶体体、六六边边形形片片状状晶晶体体、包包含含有有不不同同数数目目孪孪晶晶的的等等轴轴晶晶体体、包包含含有放射形孪晶面的星形晶体和球状晶体。有放射形孪晶面的星形晶体和球状晶体。未未经经变变质质处处理理的的初初生生硅硅一一般般呈呈粗粗大大的的板板片片状状、多多角角形
8、形块块状状或或五五瓣瓣星星状状。 随随着着硅硅含含量量的的提提高高，板板片片状状所所占占有有的的比比例例也也越越来来越越高高，初初生生硅硅变变得得十十分分粗粗大大。这这显显著著地地降降低低了了过共晶合金的力学性能和切削加工性能。过共晶合金的力学性能和切削加工性能。使用性能特点：使用性能特点：热热膨膨胀胀系系数数低低、密密度度小小、尺尺寸寸稳稳定定性性好好、导导热热能能力力强强、耐磨、耐蚀等特性，特别适用于制造轻质、耐磨零件。耐磨、耐蚀等特性，特别适用于制造轻质、耐磨零件。14过共晶铝硅合金的性能特点过共晶铝硅合金的性能特点1）铸造性能）铸造性能初初晶晶硅硅析析出出时时放放出出大大量量结结晶晶潜
9、潜热热，常常用用的的过过共共晶晶Al-Si合合金金比比共共晶晶合合金金具具有有更更好好的的流流动动性性。但但Si含含量量大大于于18%以以后后流流动动性性也也会会开开始始下下降降。随随着着合合金金中中硅硅含含量量的的增增加加，合合金金的线收缩率减小。的线收缩率减小。但但随随着着结结晶晶温温度度范范围围的的扩扩大大，一一些些铸铸造造缺缺陷陷也也会会逐逐渐渐显显现现，如如合合金金的的缩缩松松倾倾向向增增大大、气气密密性性降降低低，即铸造性能下降。即铸造性能下降。152）力学性能）力学性能若若没没有有经经过过变变质质处处理理，其其力力学学性性能能很很难难满满足足使使用用性性能能要要求求；若若经经过过
10、合合适适的的变变质质处处理理，合合金金可可以以获获得得满满意意的的机机械械性性能能。随随着着温温度度的的升升高高，合合金金的的强强度度降降低低而而塑塑性性提提高高。在在成成分分选选择择合合适适并并经经过过变变质质处处理理的的条条件件下下，过过共共晶晶 Al-Si 合合金金的高温强度可以超过共晶合金。的高温强度可以超过共晶合金。随随着着含含硅硅量量增增加加，合合金金组组织织中中的的初初晶晶硅硅体体积积百百分分数数增加，从而使合金的耐磨性提高。增加，从而使合金的耐磨性提高。与与共共晶晶型型和和亚亚共共晶晶型型铝铝硅硅合合金金相相比比, 过过共共晶晶 Al-Si 合合金金的的磨磨损损率率仅仅是是共共
11、晶晶Al-Si合合金金的的磨磨损损率率的的0.3-0.5倍倍, 仅仅为亚共晶为亚共晶Al-Si 合金的磨损率的合金的磨损率的 0.1 - 0.2倍。倍。3）耐磨性能）耐磨性能165）过共晶铝硅合金切削加工困难）过共晶铝硅合金切削加工困难 刀刀具具极极易易磨磨损损，加加工工表表面面粗粗糙糙。解解决决的的途途径径是是使使用用金金刚刚石刀具，或在合金成分中加入少量铅和铋。石刀具，或在合金成分中加入少量铅和铋。4）具有高温强度高和尺寸稳定性好等优良特性）具有高温强度高和尺寸稳定性好等优良特性目目前前研研究究主主要要集集中中于于硅硅含含量量在在30%以以下下的的过过共共晶晶合合金金。由由于于超超高高硅硅
12、铝铝合合金金具具有有良良好好的的导导热热性性能能、可可控控的的线线膨膨胀胀系系数数而被应用于电子封装材料。而被应用于电子封装材料。纯纯铝铝 的的热热膨膨胀胀系系数数高高达达 23.610-6 / ,而而纯纯硅硅 的的热热膨膨胀胀系系数数仅仅为为(2.8-7.2) 10- 6/ ,因因此此高高硅硅铝铝合合金金材材料料的的低低热热膨膨胀胀性主要是硅的贡献。性主要是硅的贡献。17应用领域应用领域航天、航空、交通运输、机械加工等，尤其是在汽车行航天、航空、交通运输、机械加工等，尤其是在汽车行业得到广泛的应用。近几年来在电子封装壳体中的应用受到业得到广泛的应用。近几年来在电子封装壳体中的应用受到越来越多
13、的关注。越来越多的关注。目目前前过过共共晶晶Al-Si合合金金主主要要用用于于发发动动机机活活塞塞、缸缸套套、转转子子、刹刹车车盘盘、缸缸体体及及其其他他轻轻质质耐耐磨磨零零件件。国国外外已已生生产产出出高高性性能能的的过过共共晶晶Al-Si合合金金活活塞塞、缸缸套套。随随着着发发动动机机向向高高速速、大大功功率率、大压缩比方向发展，这类合金应用将会越来越广泛。大压缩比方向发展，这类合金应用将会越来越广泛。18电子封装用高硅铝合金盒子电子封装用高硅铝合金盒子19目目前前过过共共晶晶 Al-Si 合合金金在在国国内内的的应应用用主主要要是是摩摩托托车车、汽汽车车发发动机活塞材料动机活塞材料，部分
14、企业已将过共晶，部分企业已将过共晶 Al-Si 合金投入应用。合金投入应用。如如：重重庆庆建建设设机机床床厂厂熔熔炼炼 ZAS23 型型过过共共晶晶Al-Si合合金金，生生产产JS50和和CY80 摩摩托托车车活活塞塞。福福建建冶冶金金工工艺艺研研究究所所用用 FYZL-03 型型过过共共晶晶 Al-Si 合合金金生生产产的的 S195 型型柴柴油油机机活活塞塞，与与 ZL108 活活塞塞比比较较，排排气气温温度度降降低低了了1020，当当负负载载增增大大5%时时，燃燃油油消消耗率降低了耗率降低了1.96.5g/Kwh。国国外外除除制制作作铸铸造造活活塞塞外外，还还替替代代灰灰铸铸铁铁，应应用
15、用于于发发动动机机的的气气缸缸盖盖、油油泵泵外外壳壳和和排排气气管管。如如：美美国国的的A390、德德国国的的KS280、KS282等等，已已经经进进入入批批量量生生产产阶阶段段。另另外外，相相关关的的合合金牌号还有德国的金牌号还有德国的 MAHLF138。在在日日本本，摩摩托托车车活活塞塞已已经经全全部部选选用用这这种种材材质质的的合合金金，并并扩扩大大应应用用于于载载重重汽汽车车，在在小小轿轿车车上上也也有有应应用用。在在澳澳大大利利亚亚，过过共共晶晶 Al-Si合金合金 A390 已用作全铝汽车气缸铸件。已用作全铝汽车气缸铸件。2023三、三、过共晶铝硅合金的过共晶铝硅合金的熔炼工艺熔炼
16、工艺 铝铝合合金金熔熔炼炼内内容容包包括括：配配料料计计算算、炉炉料料处处理理、熔熔炼炼设备选用、熔炼工具处理及熔炼工艺过程控制。设备选用、熔炼工具处理及熔炼工艺过程控制。 熔炼工艺过程控制包括：熔炼工艺过程控制包括： 正正确确的的加加料料顺顺序序、严严格格控控制制熔熔炼炼温温度度和和时时间间、实实现现快快速速熔熔炼炼、效效果果显显著著的的铝铝液液净净化化处处理理及及可可靠靠的的炉炉前前质质量量检测手段。检测手段。 目的及主要任务：目的及主要任务： 合合金金成成分分均均匀匀并并符符合合国国家家标标准准、纯纯净净、气气体体及及杂杂质质含含量量低低、需需要要变变质质处处理理的的合合金金液液变变质质
17、良良好好。主主要要任任务务是是提高合金的纯净度和变质效果。提高合金的纯净度和变质效果。24加料熔化扒渣与搅拌出炉机边保温精炼除气调整成分浇注变质处理变质处理铝合金的熔炼工艺大体过程2525 1）对熔炼炉的要求及比较）对熔炼炉的要求及比较非铁合金熔炼过程中的突出问题：元素容易氧化、合金非铁合金熔炼过程中的突出问题：元素容易氧化、合金易吸气。因此，对熔炼炉的基本要求是：易吸气。因此，对熔炼炉的基本要求是：熔化速度快、时间短、烧损、吸气少；熔化速度快、时间短、烧损、吸气少；熔体表面积与熔体深度比尽可能小；熔体表面积与熔体深度比尽可能小；熔池内温度均匀并易于控制；熔池内温度均匀并易于控制；热效率高、燃
18、料电能消耗低、炉衬寿命长；热效率高、燃料电能消耗低、炉衬寿命长；工艺操作方便、装料及熔炼的所有工序尽可能采用机械工艺操作方便、装料及熔炼的所有工序尽可能采用机械化、自动化；化、自动化；炉体的化学稳定性及各方面能保证所要求的熔体质量。炉体的化学稳定性及各方面能保证所要求的熔体质量。2626火火焰焰反反射射炉炉或或称称倒倒焰焰炉炉：火火焰焰与与铝铝液液直直接接接接触触，依依靠靠强强烈烈热热辐辐射射及及对对流流传传导导作作用用。燃燃料料:天天然然气气、重重油油、煤煤气气; 柴柴油油深深度度一一般般450mm。优优点点是是成成本本低低、产产量量高高、在在严严格格遵遵守守熔熔炼炼、精精炼炼及及浇浇炷炷工
19、工艺艺条条件件下下可可得得到到满满意意的的铸铸锭锭质质量量。缺缺点点是是熔熔池池液液表表面面大大、烧烧损损大大、吸吸气气多多、热热效效率率低低、噪噪声声大大、污染大、温度不易均匀。污染大、温度不易均匀。感感应应炉炉：温温度度和和成成分分均均匀匀、熔熔化化快快、氧氧化化烧烧损损少少、吸吸气气少少（炉炉气气中中的的可可浴浴性性气气体体含含量量低低）、易易于于控控温温、设设备备周周围围温温度度低低等等；缺缺点点：容容易易过过热热而而晶晶粒粒粗粗大大、设设备备造造价价高高、能能源源成本高。成本高。电阻反射炉：适合做保温炉。熔炼的金属质量高、缺点是电阻反射炉：适合做保温炉。熔炼的金属质量高、缺点是容量小
20、、生产率低。容量小、生产率低。27精炼的目的：清除铝液中的气体和各类有害杂质，净化铝液，防止在铸件中形成气孔和夹渣。 2）铝合金的精炼原理铝合金通常在大气中熔炼，当铝液和炉气中的N2、O2、H2O、CO2、CO、H2、CmHn等接触时，会产生化合、化分、溶解、扩散等过程。铝液中气体和夹杂物的来源 Al2O3的化学稳定性极高，熔点高达201515，在铝液中不再分解，是铝铸件中主要的氧化夹杂物。28 在所有的炉气成分中，只有氢能大量地溶解于铝液中。根据测定，存在于铝合金中的气体，氢占85%以上，因而“含气量”可视为“含氢量”的同义词。铝液中的氢和氧化夹杂主要来源于铝液与炉气中水汽的反应。29A、铝
21、和水汽、油污的反应低于250时，铝锭与大气中的水汽接触会产生下列反应Al+H2OAl(OH)3+H2Al(OH)3长在铝锭表面，组织疏松，呈粉末状，对铝锭没有保护作用，俗称铝锈。升温至400左右，铝锈按下式分解:Al(OH)3 Al2O3+H2O 分解产物Al2O3组织疏松，能吸附水汽和氢，混入铝液中，增大气体和氧化夹杂的含量，使铝液质量变坏。30因此铝锭不宜储存在潮湿的库房内或在雨季露天堆放。炉料库应保持清洁，干燥，以防生成铝锈。对已生成铝锈的铝锭，投入熔炉前应彻底清除铝锈，否则即使熔炼工艺操作很严格，也不易获得高质量的铝液。31 各种油污都是由复杂结构的碳氢化合物所组成，与铝液接触后都会发
22、生下列反应，生成氢气4/3mAl+CmHn=1/3mAl4C3+1/2nH2这一反应，也是铝液吸氢的原因之一，故生产中严格禁用沾有油污的炉料直接投入熔池中。事先必须进行“碱洗”处理，清除油污。32B、氢在铝中的溶解度铝液与水汽溶入铝液中，当温度不变且达到平衡时有H=KspH2pH2一氢分压，MPa；H溶于铝中氢的浓度。Ks温度不变时的参数。上式即为有名的Sieverts公式，说明温度不变时，所有双原子的气体溶入铝液时都服从这个公式。如果不服从这个公式，说明气体和铝相互作用，形成化合物。33从从图图中中可可见见，在在铝铝的的熔熔点点温温度度，从从液液态态转转变变为为固固态态时时，氢氢的的溶溶解解
23、度度剧剧烈烈下下降降，在在液液态态铝铝中中的的溶溶解解度度达达0.68mL/(100g)，固固态态铝铝中中只只有有0.036mL/(100g) ，二二者者相相差差达达0.64mL/(100g)，相相当当于于1.73%的的铝铝液液体体积积。以以ppm作作溶溶解解度度单单位位时时，由由于于此此单单位位很很小小，会会造造成成错错觉觉，如如铝铝中中溶溶入入1ppm的的氢氢，等等于于0.0001%铝铝液液质质量量，氢氢的的密密度度为为910-5g/cm3，己己占占有有3.0%的的铝铝液液体体积积，相相当当于于1.14mL/(100g)。34氢在金属液中的溶解度和金属液的蒸气压有关，蒸气压的驱动方向与氢溶
24、入金属液中的驱动方向相反，会阻滞金属液吸氢。当温度到达沸点，金属液的蒸气压为0.1MPa时，氢的溶解度趋于零。但铝的沸点高达2057，在一般熔炼条件700-760下，铝液的蒸气压低于0.0001MPa，因此蒸气压的影响可忽略不计。35C、氧化铝的形态、性能对吸氢的影响根据结构分析，铝及其合金中存在着三种不同形态的无水氧化铝：、和，它们各自的特性列于下表中。36 室温下生成的表面氧化膜由少量结晶形态的-Al2O3和非晶态的Al2O3混合物所组成。随着温度的上升，非晶态Al2O3逐渐转化为-Al2O3和-Al2O3，到铝熔点附近温度，氧化膜厚度达210-1mm，有较高的强度。在铝液表面形成一层致密
25、的氧化膜，隔绝了炉气和铝液的直接接触，阻滞了铝液的氧化和吸气，对铝液能起保护作用。所以，除Al-Mg类合金外，铝合金可直接在大气中熔炼。不必加覆盖剂，这是-Al2O3膜有利的一面。随静置时间的延长，-Al2O3将逐渐全部转化为-Al2O3。37 根据观察结果，氧化膜只有和铝液接触的一面是致密的，和炉气接触的一面却是粗糙、疏松的，存在着大量的直径为510-3mm的小孔，小孔中吸附着水汽和氢，甚至将-Al2O3烧到890-900，仍能吸附少量水汽，只有当温度高于900,-Al2O3完全转化为-Al2O3，才能较完全地脱水。熔炼时搅动铝液，划破连续、均匀地覆盖在铝液表面的氧化膜并卷入铝液中，铝液便和
26、氧化膜小孔中的水汽反应，使铝液进一步氧化，生成氧化夹杂，吸入氢气。这样，-Al2O3膜就起了传递水汽的作用，成为氢和氧化夹杂的载体。这就是-Al2O3膜的两面性。38 -Al2O3和-Al2O3在600-700范围内，吸附水汽和氮的能力最强，因此，铝液中的氢有两种存在形式：溶解氢和吸附在氧化夹杂缝隙中的氢，前者约占90%以上。后者约占10%以下。故铝液中氧化夹杂越多，则含氢量也越高。通常，熔池深处氧化夹杂浓度较高，含氢量也较高。可见铝液中的Al2O3和H2之间存在着密切的孪生关系。39D、合金元素对铝液吸氢的影响对溶解度的影响在pH2=0.1MPa的条件下，测得硅、铜、镁对溶解度影响结果表明，
27、含镁量越高，氢的溶解度越高；硅、铜含量越高，氢的溶解度越低。对氧化膜性能的影响铝液中含镁量高于1%，表面氧化膜即全部由MgO所组成，其组织疏松，对铝液不起保护作用，故Al-Mg类合金必须在熔剂覆盖下进行熔炼。40在改变氧化膜性能方面，最突出的是铍，它比铝轻，富集在铝液表层，优先被氧化，生成的BeO蒸气压很低，非常稳定。此外，BeO的电阻很大，能阻止电子交换过程，防止镁原子透过表面氧化膜和炉气接触，进一步被氧化，因此是一种非常有效的防氧化剂。在ZL301合金中加入Be0.03%-0.07%，就能使氧化速度和纯铝相近，从而保护Al-Mg合金液。加入硫，和镁反应生成MgS，也能成为氧化膜的填充剂，提
28、高氧化膜的保护性能。41E、铝液中析出氢的条件热力学条件热热力力学学条条件件能能表表示示析析出出氢氢的的方方向向和和限限度度。42(2)铝液中形成的气泡上浮至熔池表面气泡上浮速度由Stokes公式估算式中气泡上浮速度，cm/s；R气泡半径，cm；金属液的动力粘度系数，N.s/m2；M金属液重度，g/cm3；B气泡重度，g/cm3。动力学过程铝液析出氢的动力学过程包括下列几个环节。(1)氢气泡的形成43 由于M-B值很大，气泡上浮速度通常不是铝液脱氢过程的限制性环节。在铝液脱氢过程中，扩散却是一个决定脱氢速度的限制环节。氧化夹杂明显降低氢的扩散系数，铝液中的合金元素如硅、镁、铜、钛等都降低氢的扩
29、散系数，尤其是氧化夹杂影响大，阻滞铝液脱氢。铝液由熔池底部向液面造成定向运动，形成对流，则氢扩散系数，扩散速度，促使气泡快速生成、长大的同时，快速上浮至液面而被除去，除气效果。44因此，在生产中可采取下列工艺措施:冷凝除气依靠熔池表面层、坩埚壁的空冷，使铝液产生自然对流；真空处理藉氢气泡上浮带动铝液产生对流；电磁搅拌在熔池内造成强制对流。采取上述工艺措施后，氢在铝液中的扩散不再是脱氢除气的限制环节。此时，氢气泡通过铝液表面氧化膜成为脱氢过程的限制性环节。45(3)气泡通过表面氧化膜逸出脱氢过程的最后阶段是铝液中氢气泡通过表面氧化膜逸出。铝液的表面氧化膜组织致密，强度高。因此，气泡逸出的速度取决
30、于相界面上存在的氧化膜组织。能破碎、溶解表面氧化膜的熔剂，可消除气泡逸出的屏障，提高铝液脱氢速度。如真空处理时，通常覆盖一层熔剂，氧化膜溶入熔剂中，气泡能顺利逸出，使除气效果大大改善。46 在铝液内部，如果氧化夹杂含量高，氢气泡表面被氧化膜包覆，氢气渗入气泡的扩散受阻，同样成为脱氢过程的限制性环节。如果通入惰性气体Ar或不溶于铝液的活性气体Cl2，C2Cl6，CCl4等，则氢气可直接向这些气体所形成的气泡中迁移，然后被气泡带出液面，从而提高除气速度，见右图。47改善除气动力学条件，提高除气速度的有效途径如下:1)尽可能增加气泡数目，增加铝液与气泡间的有效接触比表面积A/V；2)尽可能减小气泡直
31、径，并在不引起铝液表面飞溅的前提下，增大气泡在铝液内的运动速度，即增大搅动度，强化气液表面更新率，增大传质系数k；3)尽可能延长气泡在铝液中上升浮游的路程，以增加气泡在铝液内的停留时间，亦即增加气泡带走氢气的时间t，提高除气效率；4)采用高纯度惰性气体或不溶于铝液的活性气体除气及真空除气，改善除气条件等。483）铝液熔炼工艺按作用机理，精炼工艺可分为吸附精炼和非吸附精炼两大类。A、吸附精炼吸附精炼依靠精炼剂产生吸附氧化夹杂的作用同时清除氧化夹杂及其表面吸附的氢气，达到净化铝液的目的。精炼作用仅发生在吸附界面上，具体又可分为浮游法、熔剂法、过滤法等。49浮游法包包括括8种种方方法法：通通氮氮精精
32、炼炼、通通氩氩精精炼炼、通通氯氯精精炼炼、氯氯盐盐精精炼炼、三三气气混混合合气气精精炼炼、固固体体无无公公害害精精炼炼剂剂、固固体体三三气气精精炼炼块、喷粉精炼。块、喷粉精炼。（1）通氮精炼50通氮温度应控制在710-720，温度过低，降低氢的扩散系数，温度过高，将生成大量AlN夹杂物，同样污染铝液。镁比铝更容易和氮反应，生成Mg3N2夹杂物。 工业用氮气瓶中通常含有微量氧气，并可能含有水分，因此在生产中，为了清除氮气中的水分，在通入铝液之前，应通过储有于燥剂CaCl2、硅胶、分子筛、浓硫酸等的干燥器后再进入铝液中，进行严格脱水处理。51（2）通氩精炼工业用氩气瓶中含氧量较低，在0.005%-
33、0.05%范围内，精炼温度允许提高到760。精炼时，较重的氩气富集在铝熔池表面，能保护铝液防止和炉气反应，故净化效果好。对原始质量较好的铝锭，如大块护料，净化效果和六氯乙烷C2Cl6相近，而对于质量较差的炉料，如回炉料，有时其净化效果还优于C2Cl6。52若使用锶变质后，则必须通氩精炼。操作上变质、精炼可以同步进行，精炼时氩气泡对铝液起搅动作用，加速变质元素的扩散，从而缩短锶变质的潜伏期，提高生产率。惰性气体族中除氩外，氦、氖、氪等都有类似的净化效果，但以氩的价格最便宜，来源较丰富，为工厂所乐用。53 （3）通氯精炼氯不溶于铝液中，但能和铝液及溶于铝液内的氢产生剧烈反应 反应生成物HCl（沸点
34、85)，AlCl3(沸点183)都呈气态，且不溶于铝液，和未参加反应的氯均能起精炼作用，因此净化效果比通氮甚至通氩明显。54 工业用氯气瓶中常掺有水分，影响净化效果。精炼使用的氯气含水量应控制在0.08%以下。随着使用时间的推移，氯气瓶中的含水量将逐渐增加，最终可增加1倍以上，在生产中必须注意。氯是剧毒气体，通氯装置应安放在密封的房间内，以防泄漏。熔炉、坩埚上方应安装通风罩，净化操作环境。其次，通氯后引起合金的晶粒粗大，降低力学性能，故生产中极少采用，已改用氮-氯联合精炼工艺：先通氯，再通氮，以净化通氯管道、设备，保护厂方及车间设备，改善劳动条件。也可用N290%+Cl210%的混合气进行精炼
35、，亦能获得良好的净化效果。55（4）氯盐精炼常用的氯盐有氯化锌ZnCl2，氯化锰MnCl2、六氯乙烷C2Cl6、四氯化碳CCl4，四氯化钛TiCl4等。氯盐精炼时和铝液发生下列反应氯盐精炼的优点是省去了一整套气体发生装置和输送管道，其次，AlCl3的毒性比氯气小得多。氯化锌精炼会引起回炉料中含锌量超标，六氯乙烷中加入1/2-1/3N2SiF6压块，净化效果好同时还有细化合金组织的效果。56（5）三气混合气精炼三种气体是Cl2、CO、N2，配比为15：11：74，经混合后吹入铝液内，与铝液发生下列反应使用三气混合气精炼的净化效果和使用六氯乙烷的相当，而且精炼时间减半，污染程度减轻，但要配置一套复
36、杂的三气发生装置及输送管道。57 （6）固体无公害精炼剂主要成分为煤粉和硝酸盐，压制成块并压入铝液中，发生下列反应精炼时由于反应产物无嗅无味，为工人所乐用，缺点是没有氯、氟等有效成分，净化效果欠理想。无公害精炼剂价格便宜，适用于不重要的中、小型铝铸件。58 （7）固体三气精炼块在无公害精炼剂的基础上，加进适量的C2Cl6组成三气精炼块，提高C2Cl6的利用率，净化效果优于无公害精炼剂，反应产物中除C2Cl4外无嗅无味，能用于较重要的铝铸件。缺点是原材料烘干不彻底，压块前搅拌不均匀时，净化效果不稳定。 （8）喷粉精炼惰性气体氮、氩精炼后期，容器内逐渐积聚水汽和氧，带入铝液中将生成Al2O3，吸附
37、在氮、氩气泡的表面，降低净化效果。59 将将粉粉状状熔熔剂剂和和惰惰性性气气体体一一起起吹吹入入铝铝液液中中，熔熔化化后后可可包包围围在在气气泡泡表表面面，将将氧氧化化膜膜溶溶解解、破碎，提升精炼效果。破碎，提升精炼效果。单管喷吹和旋转喷吹精炼单管喷吹和旋转喷吹精炼60熔剂法熔剂法的机理在于通过吸附、溶解铝液中的氧化夹杂及吸附其上的氢，上浮至液面进入熔渣中，达到除渣、除气的目的。熔剂的作用：覆盖、聚渣和精炼。净化效果好，尤其是熔炼Al-Mg类合金或重熔切削、碎料时，必须采用熔剂法。对熔剂的要求：不与铝液发生化学反应，也不互相溶解；熔点低于精炼温度、流动性好容易在铝液表面形 成 连 续 的 覆
38、盖 层 保 护 铝 液 ， 最 好 熔 点 高 于 浇 注温度，便于扒渣清除；能吸附、溶解、破碎Al2O3夹杂；来源丰富，价格便宜；61常用的熔剂组分有:NaCl、NaF、KCl、Na3AlF6、Na2SiF6、CaF2等，不同组分按不同配比制成的熔剂，有不同的熔点、不同的表面性能及不同的工艺性能，以满足不同的要求。62过滤法过滤精炼由于净化效果好，对于重要的铝铸件，可采用过滤。过滤剂可分为两类，一类是非活性过滤剂，如石墨块、镁屑砖、玻璃纤维等，依靠机械作用清除铝液中的非金属夹杂物。另一类是活性过滤剂，如NaF,CaF2,Na3AlF6等，除机械作用外，主要通过吸附、溶解Al2O3的作用清除氧
39、化夹杂。63稀土精炼稀土与氢形成稳定的REH2，以固体形式吸收铝液中大量的氢，降低含氢量，消除针孔。稀土最佳加入量为2%-3%，加入过多，不但浪费稀土，而且带入氢化夹杂，降低净化效果。稀土加入铝液后，需静置一定时间，使其扩散均匀，达到最佳净化效果，这段时间即为“潜伏期”。最适用的是Al-Si类合金，它在消除针孔的同时细化共晶硅，明显提高合金的力学性能。64B、非吸附精炼依靠其它物理作用的精炼方法，统称为非吸附精炼，分真空和超声波等，特点是同时对全部铝液起精炼作用。真空精炼优点:（1）针孔等级明显改善，合金的力学性能普遍提高10%左右；（2）精炼时不会破坏钠、锶对Al-Si共晶合金的变质作用，可
40、以在变质的同时进行精炼，既能避免变质处理时的二次吸气，又能提高生产率；（3）可以代替高压釜中铸造，同样获得致密的铸件。只适用于批量生产同一牌号的重要铝铸件。65当超声波发生器功率足够时，作用范围可达全部铝液，净化效果好。由于要配备超声波发生器，消耗功率大，故不易在生产中获得推广。66 C、净化效果检测方法炉前检测炉前检测是控制熔炼工艺，保证铸件质量的重要手段。尤其在采用大容量熔炉进行大批量生产时，更为重要。炉前检测的项目主要是含气量和氧化夹杂含量。目前检测的方法很多，应用较普遍的有下列几种:（1）含气量检测u常压凝固试样常压凝固试样的尺寸通常为(40-50)mm(20-30)mm，铸型可用于砂
41、型、耐火砖型、石墨型等。67将铸型预热到200以上，浇入待测的铝液。凝固前用干净铁皮刮去表面氧化膜，观察凝固过程中试样表面形貌的变化。含气量多时，会有小气泡冒出。比较精炼前后凝固试样表面情况，有无小泡冒出，即可判断净化效果。一旦冒泡，说明净化效果差，需重新精炼。 敲开试样断口，如出现白点，则是含气断口。白点有两种：一种呈圆点状，面积不大，彼此不相连，这就是点状针孔的孔穴，孔穴壁光滑，呈球形。另一种呈片状，面积较大，有时连成一片，看不出明显的孔穴，呈棉絮状，这是由网状针孔所形成。68用显徽镜观察，可以看出白点的孔壁由(A1)枝晶所组成，白色。根据断口中有无白点及白点形态、多寡很容易判断净化效果。
42、常压凝固试样一般适用于Al-Si类合金。存在的问题：灵敏度低，当铝液含气量低于0.5mL/(100g)时，不易看到气泡，当雨季下雨时，又会出现反应过敏，净化效果好的铝液也会冒小气泡，易引起误判。69u减压凝固试样将100g左右的铝液倒入小坩埚内，在0.65-6.5MPa压力下凝固，如不冒泡，表面不凸起，则说明含气量低，净化效果好；若试样表面凸起，冒1-2个泡，则净化效果欠佳，需重新精炼；如表面不断冒泡，则说明含气量很高，需采取有效的精炼手段，重新精炼。70u减压凝固标准试样在在设设定定的的凝凝固固条条件件下下，铝铝液液在在标标准准形形状状的的壳壳型型中中凝凝固固，切切去去冒冒口口，然然后后分分
43、别别在在空空气气、水水中中称称重重，然然后后按按下下式式求求得得试样的密度。试样的密度。s s值越大，含气量越低，净化效果越好值越大，含气量越低，净化效果越好。71现现代代化化的的铸铸铝铝车车间间常常用用的的检检测测方方法法。72u氮氢氧测定仪73（2）氧化夹杂检测u污染度测定法适用于铝型材工厂判断第一类氧化夹杂的含量，但对第二类氧化夹杂不易判断。uBr-CH3OH(溴-甲醇)法第二类氧化夹杂太小，既不能采用污染度测定法，也不能采用金相磨片进行观察，只能用化学分析方法。溴-甲醇法分析时间较长，有毒性，Al-Si类合金不适用，不能反映氧化夹杂物在试样中的分布状态。74u定量金相法将试样做成金相磨
44、片，在显微镜下进行观察、分析，并按线分析法进行定量测定，测定视场30-50个，放大200-400倍，在暗场下测定，Al2O3夹杂呈透明亮黄色。u熔剂洗涤法熔剂主要由NCl、KCl、NaF、Na3AlF6等按一定比例混制而成。洗涤完后，将坩埚在炉内冷却至室温，洗涤后铝试样将与熔剂自然分离，经清理后分别称重，计算夹杂物相对量。75成品检测（1）低倍组织检测在铸件不同部位切取试样，经表面精刨后用NaOH 12%水溶液在室温下浸蚀3-5min，显出针孔，即可根据针孔大小、数量按国家有关标准进行评级。 优点：灵敏度高，判断容易，能观察到直观的气孔和其它铸造缺陷、晶粒大小。缺点：破坏零件，不能检验整批零件
45、。 通常在铸造工艺定型前的试制阶段时采用。76（2）X光透照检验优点：不必破坏铸件，可以逐个检查大批量的铸件内的铸造缺陷。缺点：不能看到直观的铸造缺陷；铸件厚度过大或结构复杂，安放底片有困难的部位不能采用；底片质量差时容易误判；要求检测人员有足够的技术水平和丰富的检测经验。77铝合金熔炼小结降低铝铸件废品率的各种工艺措施概括为:防、排、溶。 “防”就是严防水汽及各种含气脏物混入铝液中，发生式有害反应。“排”就是通过精炼，清除氧化夹杂和气体，记住“除渣是除气的基础”。“溶”就是利用快速凝固，或加大凝固时的结晶压力，即提高Vk2、p，使铝液中的氢全部固溶于铝铸件内，不致形成气孔。安排、选择“防”“
46、排“溶”三套工艺措施，应遵循“以防为主”的原则。78 生产实践证明，最有效的精炼方法通常只能使铸件的针孔等级改善1-2级。但如不注意以防为主，会使铝液纯净度大大降低，采取最好的精炼工艺也难以彻底清除气体和氧化夹杂。“溶”的效果很明显，当采用金属型、石墨型、低压铸造、反压铸造、挤压铸造、压铸时，对铝液纯净度的要求可适当放宽。必须落实到具体的熔炼、铸造工艺操作上，只有熔炼操作基本功过硬，才能获得高质量的铝液。每个环节的精细化，即发扬“匠人”精神。79熔炼操作基本功包括：熔炼设备、熔炼工具的准备和精心处理，精炼剂、变质剂，覆盖剂的细心预熔、烘干，正确的搅拌、扒渣操作和小心浇注等等。80四、铝合金组织
47、控制第一类：改变外界条件实现细化； 如如提提高高熔熔体体冷冷却却速速度度、外外力力打打碎碎枝枝晶晶等等方方法法均均可可改改变变熔熔体体的的凝凝固固外外界界条条件件。目目前前工工业业上上常常用用的的方方法法有有喷喷射射沉沉积积法法、机机械械震震动动法法、电电磁磁搅搅拌拌法法、超超声声波振动法等波振动法等第二类：改变熔体的化学成分，形成细化弥散的高熔点化合物，如添加变质剂及微量元素来实现。 组组织织控控制制方方法法目前工业中广泛采用目前工业中广泛采用81变质处理是常用的组织控制手段，在合金成分、冷却速度、凝固时外加力场不变的条件下，在铝液中加入少量添加剂，使金相组织发生明显变化，获得理想的合金组织
48、。第一类：晶粒细化处理，主要用来细化初生相，如(Al)晶粒和初生硅；第二类：共晶体变质，用来改变共晶体的组织，广泛应用于Al-Si共晶合金；第三类：改善杂质相的组织或消除易熔杂质相，如加铍、加锰、加钴等改变粗大的富铁相等。变变质质处处理理821)第一类变质处理(1)(Al)晶粒细化处理常见的晶粒细化剂有钛、硼、锆及稀土金属等，以中间合金或盐类形式加入铝液中。当采用盐类形式时，与铝液发生下列反应83TiAl3， AlB2， TiB2， TiC,，B4C，ZrAl3等均起晶粒细化作用，反应式中的碳来自精炼后的残留碳，或以碳粉形式直接加入铝液中。加入温度取决于中间合金的熔点和成分；一般在800-95
49、0之间。使用盐类细化剂时要选择合适的温度并辅之以搅拌，务使反应完全，提高钛、硼、锆的收得率，又不致使合金液过热。84（2）初晶硅细化处理 工业上广泛应用的初晶娃变质细化主要是磷变质。磷主要以单质磷（赤磷）、磷化物、磷酸盐等形式加入到铝硅合金中。目前常用的变质剂是磷的中间合金，并优化了操作工艺，变质效果良好。日本和德国科学家采用粉末冶金法成形,并经热挤压和热锻研制的Cu-P中间合金。适合感应电磁炉中使用，而不合适在静置炉中使用、且成本高。山东大学刘相法等利用熔铸法得到了一种高效绿色铝硅合金变质剂，即Al-P和Al-P-Si中间合金变质剂，解决了变质过程中的环境污染及生产成本高昂等问题。85熔化温
50、度低，并且无反应渣产生，仅为而且变质效果很稳定和高效。影响细化效果的因素:p最佳含磷量和许多工艺因素有关，如处理温度、浇注温度、合金成分、孕育时间等，应通过试验确定最佳含磷量的范围及其加入量。低于最佳值，则细化不足；过量时会产生“过变质”，使初晶硅粗化。p处理温度 AlP的熔点高于1000，处理温度过低，AlP在铝液中凝聚成团，随温度下降逐渐失去细化作用，处理温度一般高于合金液相120-150，已有正常的细化效果。处理温度过高。将增加气体和夹杂物含量。86p浇注时间 经细化处理的铝液在800-900高温下长期保温，细化效果会因AlP逐渐聚集而衰退。在浇注时间长的条件下，发现细化效果衰退后应用C
51、2Cl6反复精炼，在精炼的同时打散聚集的AlP，重新获得细化效果。变质效果的检验方法一般用金属型浇注试块，打开断口判断细化效果及冶金质量。未变质处理试样，裂纹源穿过板状初晶硅，然后沿基体扩张，导致断裂。断口呈蓝灰色，断口上可以看到粗大发亮的初晶硅片。87变质处理后，初晶硅变为细小颗粒，裂纹穿过(Al)及硅初晶，因而初晶硅亮点较少，分布较均匀，断口颜色较浅。为了提高判断的准确性，应将试样模具控制在150-200范围内，以免因冷却速度不同，引起假象，影响判断的准确性。未变质处理未变质处理变质处理后变质处理后88对于初晶硅的变质处理，国内外还对钠、锶、稀土、钙等元素的作用进行了研究，但目前还没能有公
52、认的结论。但比较一致的结论是若磷变质和钠或锶或钙同时加入时，则将会对磷变质产生毒化作用，即减弱磷对初生硅相的变质效果892)第二类变质处理共晶硅处理合金的力学性能的好坏还与组织中共晶硅的形貌有关，在合金未变质之前，共晶硅通常呈现为粗大的针片状，使得容易在其组织尖端产生应力集中，裂纹容易在此处产生，从而导致合金容易断裂。通过共晶硅变质技术改变共晶硅的形貌和尺寸后合金的力学性能和塑性都会提高。目前对于共晶硅变质普遍采用的变质元素有钠、锶、铋、钡、锑、碲、稀土元素等。903)初生硅和共晶硅双重处理P变质处理只能细化初晶硅，不能同时细化共晶硅。近年来出现了能同时细化初晶硅和共晶硅的变质方法即双重变质，
53、能进一步改善合金的力学性能，尤其是伸长率。对于含硅较低的过共晶铝硅合金，双重变质更显得重要。常见的双重变质组合包括：P和S、P和RE、P和Sr、P和Na、C和P、Ba和P；或多元复合变质剂。91未变质(a)与变质后(b)过共晶 Al-16wt.%Si 合金的显微组织 复合变质剂:1.0wt.%的 Al-P 合金、0.7wt.%氧化钇、0.8wt.%碳化钛92未变质(a)与变质后(b)过共晶 Al-20wt.%Si 合金的显微组织 复合变质剂:1.0wt.%的 Al-P 合金、0.7wt.%氧化钇、0.8wt.%碳化钛93变质处理工艺要点变质处理工艺要点变质处理工艺要点: : 温度、时间、用量及
54、操作方法。温度、时间、用量及操作方法。温度温度 变变质质温温度度过过高高，增增加加铝铝液液氧氧化化、吸吸气气，变变质质效效果果衰衰退退快快，合合金金易易渗渗铁铁；温温度度过过低低，变变质质反反应应慢慢，钠钠的的收收得得率率低，浪费变质剂，变质效果差。低，浪费变质剂，变质效果差。 在在生生产产中中，变变质质温温度度通通常常稍稍高高于于浇浇注注温温度度，此此外外还还应应考考虑虑变变质质效效果果、铝铝液液冶冶金金质质量量，经经过过试试验验来来确确定定变变质质温温度。度。94时间和用量变质温度越高，铝液和变质剂反应速度越快，所需变质时间也越短，具体时间和用量需要针对具体合金通过试验确定。采用“搅拌”法
55、时，搅拌的时间就是变质的时间。操作方法采用“压盐”法时，用压瓢把变质剂压入液面下100-150mm处，经3-5min后，即可取样检验变质效果。95五、过共晶铝硅合金的铸造方式按GBT1173-2013中所述的铸造铝合金方法包括：砂型、金属型铸造、熔模铸造、壳型铸造。实际上，铝合金的铸造方式有多种，根据其成形特点可有不同的名称，如压力铸造、低压铸造、半固态铸造、离心铸造、挤压铸造（液态模锻）等。近年来，国内外学者研究了一些新的能改变硅相形态和分布的改进铸造方法：快速凝固、熔体处理、电磁振荡、固液或液液混合铸造（又称受扩散控制凝固）等。96混合铸造：例如熔炼浇注Al-20%Si铝合金固-液混合铸造
56、：将预热到预定温度的固态ZL102合金或纯铝分别加入到经熔化、精炼除气、除渣后冷却到预定温度的液态Al-25%Si合金熔体中。同时，将测温仪上的热电偶插入熔体内部收集温度数据，待固态材料完全熔化后停置一段时间观察测温仪上的温度数据变化情况，待目标合金熔体各处温度均匀一致，达到预定浇注温度690时，浇注到预热至200金属型模具中成形。97混合铸造：例如熔炼浇注Al-20%Si铝合金液-液混合铸造：将Al-25%Si合金经熔化、精炼、除气、除渣处理达到预定温度，与此同时，将ZL102合金或纯铝处理达到预定温度，之后将Al-25%Si合金熔体倒入到ZL102合金熔体或纯铝熔体中之后的操作与固-液混合
57、铸造所述相同。98挤压铸造：国外的活塞用挤压铸造工艺(液态模锻)将熔体在高压下铸造成活塞形状的毛坯，热处理后再将毛坯车加工成零件。挤压铸造工艺能大幅度提高过共晶硅的性能、细化初生硅的尺寸。郑州大学和中铝郑州研究院对A390过共晶铝硅合金的挤压铸造进行了研究。A390化学成分化学成分99半固态挤压成形沈阳工业大学对过共晶铝硅（20%Si）合金缸套的半固态挤压成形进行了研究。工艺过程：熔炼及电磁搅拌浇注铸锭二次加热成半固态￥挤压成形。100离心铸造：离心铸造铝合金筒形零件相关的国内报道最早时间是1987年。近些年清华大学、重庆大学、吉林大学、山东大学主要针对过共晶铝硅合金活塞的离心铸造工艺进行了比
58、较多的研究。合金成分主要是过共晶铝硅合金或铝硅镁合金。铝硅合金中：Si20%;铝硅镁合金中：Si19%-23%、Mg3%-5%。101102外层中间层内层外层中间层内层离心铸造离心铸造Al-20%Si合金缸套显微组织合金缸套显微组织103104105106高高硅硅铝铝合合金金缸缸套套材材料料，合合金金要要求求含含硅硅量量为为18%26%，再再添添加加铁铁、镍镍、锰锰、铬铬、铜铜以以及及镁镁等等强强化化元元素素，以以及及微微量量弥弥散散强强化化元元素素如如钛钛、钒钒、锆锆等等通通用用的的合合金金化化元元素素，添添加加稀稀土土合合金金元元素素也也是是近近年年来来的的发发展展趋趋势势。这这类类合合金
59、金合合金金化化元元素素含量极高，为含量极高，为27%30%，难以采用铸造方法直接成型。，难以采用铸造方法直接成型。107六、过共晶铝硅合金的固溶强化方法 固溶处理目的: 使使第第二二相相溶溶解解并并形形成成过过饱饱和和固固溶溶体体，铸铸件件组组织织均均匀匀化化、粗粗大大针针状状共共晶晶硅硅相相的的粒粒状状化化，为为合合金金的的时时效效处理做准备。主要是处理做准备。主要是Cu、Mg等的固溶强化作用。等的固溶强化作用。要要选选择择恰恰当当的的固固溶溶温温度度和和时时间间，为为了了获获得得最最大大的的固固溶溶效效果果，通通常常选选取取的的固固溶溶温温度度尽尽可可能能在在共共晶晶温温度度附附近近，但但
60、不不能能发发生生过过烧烧。固固溶溶时时间间也也不不能能过过长长，否否则则不不但但不不能能使使共共晶晶球化或粒状化，反而使其组织进一步粗化。球化或粒状化，反而使其组织进一步粗化。强强化化方方法法主主要要是是固固溶溶处处理理和和时时效效，其其中中用用的的最最普普遍的是遍的是T6处理处理，即，即固溶处理完全人工时效固溶处理完全人工时效。108时效处理时效处理的目的：消除工件的内应力,稳定组织和尺寸,改善机械性能等。可分为四类：自然时效、不完全人工时效、完全人工时效和过时效。根据时效次数的多少可分为：单级时效和多级时效。时效过程中加热温度和加热时间是影响合金强化效果的主要因素。提高温度使合金时效过程加
61、快、降低温度使合金时效过程减慢、时效温度过高使合金软化、温度不够又达不到人工时效析出的效果。109七、过共晶铝硅合金的加工 采用珩磨加工、表面化学腐蚀加工、激光刻蚀、镀铬、等离子涂层等技术加工缸套工作面。对于机加工而言，必须使用超硬刀具，目前主要包括金刚石刀具和立方氮化硼刀具两类。110PCD刀具具有硬度高、耐磨性好、脆性小等优良的综合性能。精加工过共晶铝硅合金首选的超硬刀具，应是PCD刀具。据报道采用PCD刀具精加工LH92型稀土铝硅合金活塞精加工中的应用，不但一次加工成品合格率高,而且产品尺寸精度高,形状、位置公差小,产品质量得到可靠保证。111化学腐蚀加工化学腐蚀加工采采用用碱碱蚀蚀法法
62、，即即将将高高硅硅铝铝合合金金缸缸套套工工作作面面上上的的铝铝腐腐蚀蚀掉掉，留留下下凸凸起起的的初初晶晶硅硅颗颗粒粒和和化化合合物物硬硬质质点点。此此项项表表面面加加工工技技术术能能够够最最大大化化发发挥挥组组织织中中的的硅硅颗颗粒粒和和化化合合物物质质点点的的高高硬硬度度高高耐耐磨磨性性的的技技术术特特点点，其其技技术术关关键键点点是是控控制制好好腐腐蚀蚀层层的深度、硬质点相的凸起高度。的深度、硬质点相的凸起高度。德德国国已已将将腐腐蚀蚀层层深深度度控控制制在在35m，是是率率先先工工程程化化应应用用的的国国家家。该该技技术术适适用用于于中中过过共共晶晶铝铝硅硅合合金金缸缸体体孔孔以以及及含含硅硅18%26%的高硅铝合金缸套工作面加工的高硅铝合金缸套工作面加工。 文中所使用的资料主要来源于陆文华等主编的铸造合金及其熔炼和网络上公开发表的文献，在此向作者表示敬意！115115谢谢！
