談汽車輪轂鋁合金熱處理工藝的優化范文

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摘要：汽車輪轂作為汽車行駛部件之一，輪轂的性能也對汽車安全行駛起到決定性作用。文章對汽車鋁合金輪轂特性進行概述，并對鋁合金輪轂熱處理工藝進行分析，通過固溶處理和時效處理兩方面對輪轂熱處理機理進行分析，并通過試驗得出鋁合金輪轂在特定溫度、恒溫時間和時效時間下的最佳性能。

關鍵詞：汽車輪轂；新型鋁合金；熱處理工藝

引言

當前經濟社會的不斷發展，汽車作為交通工具之一，其輪轂性能質量對汽車的舒適度、安全性能具有一定影響。在新型鋁合金材質的生產下，其與傳統的鋼制輪轂相比，導熱性能和質量均超出鋼制輪轂，同時具有良好的吸震能力，且通過熱處理工藝可有效加強鋁合金材料的強度和硬度等，可有效增強鋁合金輪轂的使用壽命。

1汽車鋁合金輪轂特性概述

汽車輪轂作為一種旋轉型零件，對汽車的輪軸起到連接作用，以保證汽車可正常行駛，在技術的不斷優化下，當前輪轂已成為功能型零件，起到承載重量、動力傳輸、散熱等作用。為保證汽車行駛的安全性能，輪轂作為承受部件，應具備高強度、高精度和輕質等性能，進而提升汽車的穩定性。在材料和技術的支持下，鋁合金材質輪轂的出現，以其質量優勢、強度優勢等在部分實行領域中替代傳統的鋼制輪轂，汽車通過鋁合金輪轂的使用，可提升汽車駕駛的舒適性。

2鋁合金輪轂熱處理工藝

鋁合金在初期鑄造過程中，其內部應力和穩定性較差，未能滿足汽車的駕駛需求，需通過熱處理工藝對鋁合金進行加工，提升鋁合金部件的力學性能，以滿足汽車不同狀態下的駕駛形態。鋁合金輪轂通過熱加工處理，可提升材質的硬度、抗拉強度等，在溫度的合理控制下，保證鋁合金材質的失塑性不受影響，進而提升鋁合金的安全性能。同時經過溫度的加熱可清除材質加工過程中的多余內應力，并可材質進行均勻性受力，以保證相變過程中的產生的作用力與之相抵消，熱處理工藝也可對微觀粒子的特性進行優化，避免材質產生區域性偏析組織。

3鋁合金輪轂熱處理機理工藝探討

3.1固溶處理

固溶處理作為鋁合金輪轂的熱處理方式之一，其是將鋁合金材料進行加熱，直至溫度達到高溫單相區，并保持此恒溫狀態，使合金材料中包含的溶質元素進行溶解，對固液體進行元素填充，使固溶狀態下材料所含有元素達到飽和狀態。合金材料在進行加熱過程中，合金液體當達到溫度臨界點時，將產生共晶反應，在溫度的變化下，易產生晶體混合物，在恒溫控制下，可使合金內元素充分反應，使其均勻散布到材料中，使其生成致密晶體，進而提升合金材料堅固性。在進行固溶處理時，合金材料所包含元素的溶解效率與溫度的升高呈正比，為保證一定溫度下的最高溶解度，應依據合金材料屬性，對溫度進行合理操控，進而提升能源的利用率。當鋁合金中含有硅元素和鎂元素時，其固性溫度的范圍在570~690℃之間，為避免熱處理工藝溫度過高發生燒穿的現象，應將固溶溫度控制在570℃之內。而在進行6101鋁合金熱處理時，可對溫度進行提升，其在590℃時也可進行正常工作，但在進行短時間加工時，相對于硅鎂元素合金對熱處理工藝需求較高。熱處理工藝中的固溶強化可提升合金材質強度，其是將合金元素的進行飽和度融合，在溫度的影響下，使合金材料內部晶格的容納性增加，通過合金元素注入到晶格中，在體積不變的情況下，使晶格的空間位置發生錯變，晶格錯變過程中將產生內應力與其空間內作用力產生交集，材料內部的溶質原子將產生空間作用力來防止晶格產生錯變現象，在晶格與溶質原子之間的作用力下，使材料內部的性能得到增強。淬火處理是將固溶材料進行相位淬火，將固溶溫度淬煉到固溶溫度基線以下，進而使合金材料具有過飽和形態，同時應將淬火時間控制在一定范圍內，防止材料的析出量包含超出一定范圍的平衡相，進而降低材料基體的飽和度，增加時效處理的難度。

3.2時效處理

當固液材料在恒溫條件或者室溫自然冷卻下，材料的硬度、鋼性等將逐漸增強，當材料溫度與室溫相一致時，此時材料的硬度和鋼性將達到最大值，但同時材料的塑性也隨之降低，其形變量程度在冷卻到室溫條件下降將降到最低，此過程為時效強化過程。鋁合金材料在進行熱處理時，其主要變現為固溶性材質的飽和及分解的過程應，一般以基體共格區、過渡相、平衡相為主，在固溶階段，合金材料內部的晶體以球狀融合的方式，按照相位進行生長，在時間維度的作用下，晶體與材料基體形成過渡相，此時兩者以共格的方式存在于相位中。鋁合金材質在恒溫狀態下完成固溶材料的分解過程時，其相位狀態的轉變具有一定的邏輯性，在特定的溫度和時間維度下，鋁合金材料的溶解性具有較大差異。因此在進行時效強化處理時，一般將溫度控制在90℃以下，依據溫度可分為自然時效和人工時效，自然時效，是指在室溫條件下進行冷卻，以保證材料的屈服強度、硬度、鋼性等達到最大，一般情況下，自然時效的最大影響范圍以材料置于室溫條件下的3.5h之內效果最大。人工時效與自然時效相一致，以單級處理為主，但經過單次處理，材料內部組織穩定性較低，因此依據材料特性可進行多次時效處理，以提升鋁合金材料的性能。

4汽車輪轂新型鋁合金熱處理工藝優化研究

4.1固溶熱處理工藝

A356鋁合金是汽車輪轂常見的材料之一，其具有質量輕、硬度高、強度大等特性，當A356鋁合金材料中加入錳元素（Mg）進行熱處理強化時，通過固溶熱處理可將鋁合金材料中的硅錳元素融合到固溶材料中，在淬火冷卻過程中，使高溫狀態下固溶材料可進行飽和溶解。為保證鋁合金固溶材料的溫度為恒定值，且需與材料的固相溫度相符，當兩者溫度維度相重疊時，此時固溶效果最優。但此過程中，應嚴格控制溫度，令其低于元素的固相溫度，防止燒穿現象的產生。同時為保證材料的強化強度，需對其進行時間段內的溫控分析，通過溫度與時間的測量，對鋁合金材料的硬度及強度進行分析。本次實驗以520℃、525℃、530℃、535℃為固溶溫度，并將固溶恒溫時間分別設置為2.5h、3.5h、4.5h、5.5h，水溫度控制在70℃~80℃。整體試樣編號如表1所示。在進行輪轂熱處理時，應按照編號對其進行編排，并平放在置物架上，將時間和產品規格進行備注，同時工作人員應依據輪轂的擺放位置，進行信息批注，保證結果的完整性。工作人員進行具體操作時，應確保實驗樣品的添加順序，且應對溫度進行校對，嚴格規劃好時間，使鋁合金輪轂在恒溫條件下進行試驗，同時在進行淬火時，應注意溫度與水位的控制，使介質可充分與材料發生反應。在將1號樣品放入到爐內時，應保證爐內無任何雜質，且時間顯示器為0，當溫度達到設定溫度時，將2.3.4號試驗樣品依次放到恒溫區域內，當時間達到2號試驗樣品的額定時間時，將3.4號進入下一循環，以此類推。為保證材料內的相液在空間維度內呈最大值，應對試驗樣品進行淬火處理，此時將水體溫度維持在70℃，并保證材料的出爐與入水時間小于25s，同時應在恒溫水體中放入180s，以保證此時的性能達到最大。

4.2時效熱處理工藝

時效熱處理作為材料內部相位的轉變過程，通過溶質原子與晶格之間的作用力，在溶質原子的離散型擴散下，使材料基體可進行高密度分散。在過渡相的作用下，通過共格狀態的形成可實現鋁合金材料的強化相，在平衡相狀態下，與外界溫度有關，此時不共格的形式使相體作用降低。由此可知，在不同工藝的時效處理下，析出相的值量也具有較大差異，對材料之間的影響較大。因此可對材料進行時效溫度、恒溫時間等兩方面的探討，將溫度分別控制在135℃、145℃、155℃、165℃、175℃、185℃，并將保溫時間分別設定為1.5h、2.5h、3.5h、4.5h、5.5h，且每組溫度和時間試樣樣品為5組，此時將溫度在530℃，恒溫時間為4.5h下的鋁合金材料進行試驗，并對材料進行拉伸測試，以得出鋁合金材料的硬度和強度范圍。通過試驗表明，鋁合金材料在低溫時效下，抗拉力在持續溫度下，先增強后減弱，且在3.5h時達到峰值，鋁合金材料的硬度與延展率與時效時間呈反比，且在155℃溫控時間在3.5h之內為最佳強度。

5結語

綜上所述，文章對汽車鋁合金輪轂的特性及處理工藝進行分析，并從固溶處理和時效處理兩方面對鋁合金熱處理工藝進行研究。以溫度和時間對鋁合金材料進行分段試驗，從內部結構變化對實際影響效果進行比對，通過試驗結果得出最佳處理節點，以保證鋁合金輪轂性能達到最大化。

參考文獻

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作者：李愛娜 單位：陽江職業技術學院