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鋁合金輪轂熱處理之固溶處理工藝
輪轂，是輪胎內(nèi)廓用以支撐輪胎的圓桶形、中心裝配在軸上的部件。常見的汽車輪轂有鋼質(zhì)輪轂及鋁合金質(zhì)輪轂。鋼質(zhì)輪轂的強(qiáng)度高，常用于大型載重汽車；但鋼質(zhì)輪轂質(zhì)量重，外形單一，不符合如今低碳、時(shí)尚的理念，正逐漸被鋁合金輪轂替代。本文介紹合金質(zhì)輪轂的固溶熱處理工藝。
鋁合金輪轂具有以下性能要求：1)材質(zhì)、形狀和尺寸正確合理，能充分發(fā)揮輪胎的功能，與輪胎互換，具有國際通用性；2)行駛時(shí)，縱、橫向振擺小，失衡量與慣性矩?。?)在輕量化的前提下，具有足夠的強(qiáng)度、剛度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性；4)與軸、輪胎的可分離性好；5)具有優(yōu)良的耐久性；6)其制造工藝能達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、成本低、多品種、可大規(guī)模生產(chǎn)等要求。
為滿足鋁合金輪轂的這些性能要求，在熱處理過程中就需嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行。熱處理的過程控制和熱處理爐自動(dòng)化控制水平影響著鋁合金輪轂的熱處理質(zhì)量。
鋁合金輪轂的熱處理工藝中的固溶處理
車輪轂熱處理工藝中的固溶處理是將車輪轂件升溫到固溶線以上的單相區(qū)域，使溶質(zhì)全部溶入α基體中，而成為單一固溶相。但所選取的溫度不得超過共晶溶解溫度，否則沿晶界將有溶解現(xiàn)象，在淬火后，會(huì)形成很脆的膜，會(huì)降低輪轂的力學(xué)性能。在固溶溫度的上下限之內(nèi)，溫度取得越高，其原子擴(kuò)散速度愈快，溶質(zhì)溶入α基地中愈完全，過飽和析出的量也就愈大，人工時(shí)效時(shí)，析出硬化的硬化效果也就愈好，反之則愈差。
決定輪轂熱處理中固溶處理的，則需要足以讓溶質(zhì)原子全部溶入α基體，因而有其最短時(shí)間性的限制，時(shí)間如果太長(zhǎng)則會(huì)造成晶粒過度成長(zhǎng)并且浪費(fèi)能源，故應(yīng)選取一最合理的時(shí)間，另外熱處理物件的形狀，厚度及加熱介質(zhì)的不同，會(huì)影響熱處理爐加熱速率及均勻性，也都需列入考量之中。
輪轂中Al-Mg-Si合金之T6處理程序中的固溶處理，其主要目的是為了要溶解鑄造時(shí)析出的粗大Mg2Si、使鑄件均質(zhì)化及改變共晶Si形狀。所以固溶溫度要接近共晶溫度，但不得超過，以避免晶界溶解，而造成力學(xué)性能的降低。一般而言，固溶處理時(shí)間溫度A356.2合金的影響情形為，在520℃或530℃時(shí)，其抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率歲固溶時(shí)間的增加而增加。在540℃其抗拉強(qiáng)度及延伸率在很短時(shí)間即可達(dá)到******值后，然后鑄件降低。但是抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度變化率不大，而在伸長(zhǎng)率方面，530℃固溶處理12小時(shí)，即可達(dá)到18%的延伸率；但于540℃時(shí)只需2小時(shí)即可達(dá)到此值。沖擊強(qiáng)度隨固溶溫度及時(shí)間的增加而增加，若有540℃固溶處理9小時(shí)沖擊強(qiáng)度可達(dá)******值。在520℃固溶處理，其硬度值的變化不大，總之，只有抗拉強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率受固溶處理?xiàng)l件的影響較大。在經(jīng)濟(jì)考慮上，降低固溶處理的時(shí)間是可行的，因?yàn)樵贏l-Si-Mg合金中，Si與Mg的偏析并不嚴(yán)重，因此只要很短的時(shí)間即可完成均勻化及Mg2Si固溶到α基地中，如果適當(dāng)?shù)奶砑幼冑|(zhì)劑（如Sr、Na、Sb），即可在不損害力學(xué)性能的情況下，降低固溶時(shí)間。
溶質(zhì)元素在樹枝狀凝固組織中的偏析，會(huì)損壞材料的力學(xué)性能。因此固溶處理時(shí)可以兼顧使材料達(dá)到均勻化的目的，而降低合金元素偏析的現(xiàn)象。均勻化所需要的時(shí)間長(zhǎng)短取決于固溶溫度及固溶時(shí)間，在鑄造狀態(tài)，樹枝狀組織的中央部分，其含Si量最高，因?yàn)檫@個(gè)原因，造成此區(qū)域有較高的溫度，造成Si在樹枝狀組織的固溶度亦較大。對(duì)于鎂的偏析現(xiàn)象，則較為輕微。通常在550℃的固溶溫度，維持30分鐘即可使熱處理鑄件達(dá)到均勻化的要求，一般而言，均勻化的時(shí)間愈長(zhǎng)，鋁合金的伸長(zhǎng)率會(huì)愈好，因?yàn)楣簿i會(huì)愈圓滑。
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