文：林本钊
摘　要　对双金属镶铸件压铸铝合金汽缸设计要求T6热处理一事提出讨论,认为技术上存在问题,经济上不合算,使用上也不必要,属于不合理要求。

关键词　摩托车;汽缸;T6热处理

摩托车发动机是摩托车动力所在,至关重要;其中汽缸又是发动机的主要零件之一。常用的摩托车汽缸是双金属镶铸件,外面是带散热片的铝合金,包铸着一个硼钛或高磷铸铁的耐磨缸套。某一型号摩托车汽

缸,选用压铸铝合金Y112,技术要求要进行T6热处理。

现对Y112合金要求T6热处理一事进行探讨。

1　铝合金T6热处理的目的和用途

铝合金T6热处理是对合金进行淬火和完全人工时效处理。目的是获得高强度和高硬度,且经完全时效,强化相质点有一定程度的聚集,能改善铸件组织,消除铸造带来的组织和内应力缺陷,使合金组织有较平衡的状

态,使汽缸等在长时间的工作温度和应力作用下,组织和性能都较稳定,满足其使用性能。理论上含铜的铝合金一般可进行热处理强化,其中含有时效强化相CuAl2。这在金属工艺学、金属材料和热处理等教材中也

有讲述。如含铜量4%的铝合金,在退火状态下的组织为化合物CuAl2加α固溶体。淬火加热的温度一般在515~525℃(548℃,CuAl2开始熔化)。若温度太低,固溶效果不好,时效处理后强度不高;温度太高又会出现

过烧。一般要加热到515℃左右,进行数小时的长时间保温,使铜相充分溶入固溶体然后淬入水中,得到过饱和固溶体;同时时效时使其析出稳定的(CuAl2)相,形成第二相强化,使合金稳定化。试验表明,含铜量为

4.5%~5.5%的铸造铝合金固溶处理后时效强化最佳。经淬火后时效热处理(T6),产生良好的蠕变抗力,提高其强度、硬度和稳定工件尺寸,适用于制造汽缸体等高温下工作的零件。

经过T6热处理,铝合金塑性稍有下降,但却能获得最大的强度和硬度。不过对摩托车汽缸来说,铁缸套的耐磨性和铝外壳的散热性是主要的。在被选择的铝合金已有较好的强度、硬度情况下(抗拉强度σb=2.4MPa,

硬度HB=85,延伸率δ=1%),还提出用T6热处理进一步强化以达到最大强度和硬度的要求,这在摩托车汽缸的使用上是不必要的。

再者T6热处理铝合金摩托车汽缸,耗时耗电也大,经济上也是不合算的。若采用Y112压铸铝合金经T6热处理气泡报废,损失更大。

对于摩托车的受力件,如用铝合金铸造(普通“低压”铸造)生产的上联板、摩托车轮圈等受力件,尽管使用T4、T5或T6进行淬火处理成本要提高一些,但这些零件装车投入工作时是受力件,对强度和硬度有一定要求,象

这样提出热处理要求,不仅工艺上可能,而且使用上必要。

2　摩托车用Y112压铸铝合金汽缸不能进行T6热处理

2.1　Y112压铸铝合金

Y112铝合金是我国编制的一种压铸(压力铸造,或“高压”铸造)铝合金。Y112是代号,牌号是YZAlSi9Cu4,成分如下:
 
Y112铝合金含铜、镁,特别是铜含量较高,且三元化合物Al2Cu Mg强化相的结构较复杂,引起周围晶体晶格变形较大,其强化效果也越大,能形成合金中的时效强化相,经T6热处理淬火时效取得第二相强化。但不是

普通(“低压”)铸造,而是采用压铸(“高压”)的铝合金汽缸体,一般不进行热处理。故我国有这一压铸铝合金编制,而未见典型的热处理工艺;国外也未见相应成分对应牌号压铸铝合金作热处理工艺的。可见,这一合金的

压铸件一般是不进行热处理而使用的。

2.2　压铸汽缸的热处理试验

如前所述,要使铜达固溶处理后经时效热处理形成第二相强化,需在515~525℃长时间保温后才淬火。本公司生产的170F柴油机汽缸和原装日本进口本田摩托车上拆下的CG125汽缸都是铝合金包铁镶铸件。在生

产实习中,我们见到170F汽缸(整体)和解剖开的CG125汽缸半边铝套进炉,留下半边铝套和铁缸套在炉外,试验情况如下:工件随炉升温,每小时不超过100℃,在515℃±5℃保温2小时,出炉观察并淬入温水中。

本公司170F汽缸:铝合金表面起泡;缸套离层。本田CG125汽缸半边铝套:铝合金表面起泡;入炉半边铝套比不入炉半边增高2.5mm左右。

3.3　理论联系实际,对试验结果作如下分析:

1)不是采取特殊压铸工艺(如真空压铸、充氧压铸、挤压铸)的一般压铸件,由于压射的铝液在高速高压下充型,冲头从压室带进和型腔内原有的气体瞬间来不及排出,这些气体被压缩包容在铸件内,使内部带有小气#p#分页标题#e#

孔。在热处理高温下,因气体热膨胀必然起泡,常使铸件表面不平整或变形,影响其质量。本公司170F柴油机汽缸和日本原装本田CG125摩托车汽缸在热处理T6要求的淬火温度下起泡,说明一般压铸件不宜热处

理。再说当时只进行2小时保温,如果正式T6热处理肯定要超过2小时,那问题更大。同时,铝合金包铁镶铸件由于复合材料热膨胀系数不同,热处理中缸套离层脱开。

2)试验表明,日本原装本田CG125摩托车汽缸属一般压铸件,未经热处理而使用。我们搞国产化,国内同种铝合金压铸件设件不应提出T6热处理摩托车汽缸的要求。

3)试验表明,T6热处理引起嵌镶压铸件尺寸变化,缸套脱套,致使汽缸报废,因此压铸件汽缸不能进行T6热处理。

3　结论

综上论述,可见摩托车压铸铝合金镶铸件汽缸要进行T6热处理的设计要求是不妥的。