[发明专利]Al－Si合金活塞材料双温热处理工艺

说明书

所属技术领域

本发明涉及金属材料的热处理方法，尤其涉及Al-Si合金活塞材料的热处理人工时效工艺。

背景技术

现有的Al-Si合金活塞材料的热处理采用单温热处理工艺。铸造后利用铸造余热直接淬火或铸造后在井式加热炉重新加热淬火，淬火后在井式时效炉进行人工时效处理，时效固定于某一温度(例如：220℃)进行一定时间保温(例如：8小时)完成人工时效处理。时效后出炉进行自然冷却，完成活塞材料的热处理全过程。通过热处理淬火+人工时效改善活塞各项性能指标，使之达到工艺要求。这种方法的缺点是人工时效过程长，生产成本高，热处理周期长，能耗高。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的处理工艺，使合金活塞材料的性能提高且可人为控制，生产成本降低。

本发明的目的是这样达到的：

一种Al-Si合金活塞材料双温热处理工艺，铸造后利用铸造余热直接淬火或铸造后在井式加热炉重新加热淬火，淬火后在井式时效炉进行人工时效处理，其特征在于：人工时效处理实行双温时效过程，第一温度段低温170℃，保温3小时，完成第一温度段的时效，继续升温至第二温度段高温260℃，保温1小时，随后出炉进行空冷，完成活塞材料的热处理全过程。

本发明的优点是：

双温热处理通过调整人工时效过程的二个温度段的温度，调整合金活塞的性能。与单温时效工艺相比，合金活塞的性能达到更高要求。同时节约能源，生产成本降低，热处理生产能力提高，热处理成本降低，设备维修费用减少。与单温热处理工艺比较，双温热处理工艺的热处理周期约缩短46％。

附图说明

图1为活塞铸造余热直接淬火单温热处理工艺曲线图。

图2为活塞在井式加热炉重新加热淬火单温热处理工艺曲线图。

图3为活塞铸造余热直接淬火双温热处理工艺曲线图。

图4为活塞在井式加热炉重新加热淬火双温热处理工艺曲线图。

具体实施方式

如附图3或4所示，Al-Si合金活塞材料双温热处理工艺过程是铸造后利用铸造余热直接淬火或铸造后在井式加热炉重新加热淬火，淬火后在井式时效炉进行人工双温时效处理。双温人工时效热处理均采用第一温度段温度170℃(正负5℃)，保温3小时，第二温度段温度260℃(正负5℃)，保温时间1小时。随后出炉进行空冷，完成活塞材料的热处理全过程。通过淬火+双温人工时效处理工艺，使Al-Si合金活塞材料达到工艺要求的各项性能指标。

Al-Si合金材料活塞双温热处理后性能指标如下：硬度：HB100～130；抗拉强度：σb≥196MPa，σ300℃≥100MPa；线膨胀系数：α室温-200℃≤21×10^-6/℃，α室温-300℃≤22×10^-6/℃；体积稳定性：δ≤0.025％D。

人工时效第一温度段时效保证活塞材料达到较高的硬度、强度；第二温度段时效保证活塞各项性能达到活塞工艺要求性能指标。通过调整第二温度段的温度时间可以提高活塞的某些性能指标，满足Al-Si合金活塞材料达到更高的工艺要求。同时提高热处理生产能力，节约能源，降低生产成本，减少设备维修费用。与单温热处理工艺比较，双温热处理工艺的热处理周期约缩短46％。

如附图1或2示出单温热处理的传统工艺。Al-Si合金活塞材料单温热处理工艺过程是铸造后利用铸造余热直接淬火或铸造后在井式加热炉重新加热淬火，淬火后在井式时效炉进行人工时效处理。采用单温热处理的合金活塞的性能指标如下：硬度：HB100～130；抗拉强度：σb≥196MPa，σ300℃≥100MPa；线膨胀系数：α室温-200℃≤21×10^-6/℃，α室温-300℃≤22×10^-6/℃；体积稳定性：δ≤0.03％D。

若要提高保证活塞某些性能只能采用延长活塞人工时效时间的办法。因此，目前Al-Si合金材料活塞单温热处理工艺人工时效过程长，生产成本高，热处理周期长，能耗高。