鋁合金壓鑄廠常用的熱處理技術(shù)匯總

鋁合金壓鑄廠通過對模具鋼表面的加熱、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。

對模具鋼表面進(jìn)行強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

通過不同的熱源對模具配件進(jìn)行快速加熱，當(dāng)鋁合金壓鑄模具表層溫度達(dá)到臨界點以上（此時鋁合金壓鑄模具心部溫度處于臨界點以下）時迅速予以冷卻，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)點是設(shè)備簡單，操作方便，易于自動化，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?。?.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，電解槽接陽極。接通直流電后電解液被電解，在陽極上放出氧，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。電解加熱方法簡單，處理時間短，加熱時間僅需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，隨后即由試驗室研究階段進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用階段。當(dāng)經(jīng)過聚焦的高能量密度 (10W/cm)的激光照射鋁合金壓鑄模具表面時，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。由于照射點升溫特別快，熱量來不及傳到周圍的金屬，因此在停止激光照射時，照射點周圍的金屬便起淬冷介質(zhì)的作用而大量吸熱，使照射點迅速冷卻，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，其他特點與激光相同。當(dāng)電子束轟擊金屬表面時，轟擊點被迅速加熱。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，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間有關(guān)。電子束熱處理加熱速度快，奧氏體化的時間僅零點幾秒甚至更短，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。