敞口式铝锭模箱体铸造及热处理工艺研究

周志勇，孟少峰，白爱琴，陈小花，康 锋

（1.晋西车轴股份有限公司，山西 太原 030027；2.晋西铁路车辆有限责任公司，山西 太原 030027）

敞口式铝锭模箱体是出口某大型铝厂浇注铝锭的模具（如图1），材质是符合美国ASTM标准的A217 WC Modified，属于低合金钢，化学成分见表1，其要求抗拉强度为485Mpa～655Mpa，屈服强度为275Mpa。产品的外形各异，壁厚32mm～55mm，重量约800kg～3000kg。组织要求为回火马氏体，铁素体含量不能超过5%。表面粗糙度要求符合SCRATA标准的A1级（内表面）和A2级（外表面）标准。气孔和针孔要求符合C1级（内表面）和C2级（外表面）标准。皱褶要求符合D1级（内表面）和D2级（外表面）标准。

图1 敞口式铝锭模箱体

1 铸造工艺研究

1.1 铸造工艺设计

铸件结构简单，壁厚较薄，产生冷隔纹、浇不足的可能性较大，表面质量不好控制，经过模拟计算设计出合理的浇注系统、冒口，增设冷铁避免产生缩松等缺陷[1]。

采用酯硬化水玻璃砂工艺造型制芯（如图2），在热节部位放置铬矿砂或冷铁，以消除铸件缩松缩孔缺陷[2]的产生。内浇口用成型陶瓷变径，以提高充型平稳性（如图3所示）。

图2 砂型

图3 浇注系统

1.2 炼钢要求

熔清碳要求大于0.50%，氧化终点碳控制在0.08%～0.10%左右，渣中FeO含量小于0.6%。出钢温度为1595℃～1610℃，浇铸温度为1550℃～1585℃。浇注完后砂箱静置待铸件冷却后开箱清砂，如图4。

表1 A217 WC Modified化学成分

图4 开箱及最终产品

2 热处理工艺

2.1 热处理方案制定

根据产品结构特点、外形尺寸及金相组织和力学性能的标准要求，热处理方法为淬火+高温回火。淬火加热温度设定为900℃±15℃。采用L9（34）正交试验[3]对其他因素进行工艺试验。……