[01613434]一种外层40Cr钢内层6061铝合金不等厚复合环件制造方法

外层40Cr钢内层6061铝合金复合环件,能够将40Cr钢的强韧性、耐磨性与铝合金的质轻、耐腐蚀性、可焊接性、优良的导电导热性有机结合,可达到零部件性能多样化和减重的效果,其所具有的物理、化学以及力学性能都比单一金属材料环件优越得多,逐渐成为贵重单金属环件的替代产品,作为轻量化连接、传动构件在汽车、化工和军事装备行业具有广泛应用价值;目前国内外生产该类复合环件的方法主要是采用机械嵌套同心贴合组装两个单一金属环形锻坯,再利用辗环机进行热辗扩,使其产生直径扩大、壁厚减薄、截面轮廓成形的连续局部塑性变形,该方法存在辗扩前制坯工序繁多,包括开坯、镦粗和冲孔以及多次加热工序,制坯设备投资巨大,辗扩过程稳定性差,能源和材料浪费严重,仅仅适用于直径小、内外层等壁厚的复合环件生产;当制造内层6061铝合金壁厚较大、外层40Cr壁厚较小的不等厚复合环件时,如果采用现有的制造方法极易导致壁厚较薄一侧发生翘曲、边裂,内外层接触界面无原子扩散结合,几乎只为机械结合界面,冶金熔触结合效果与质量很差,应力集中严重,并且仅仅依赖于辗扩过程的温度和进给速度等参数控制无法充分抑制脆性的中间化合物FeAl、FeAl3、Fe2Al5生成,使得双金属接触界面开裂倾向较大,降低了复合环件的结合强度,恶化了其服役性能。 本发明是在国家自然科学基金面上项目“基于离心铸坯的双金属环件热辗扩成形基础理论与关键技术”（No.51875383）和广西自然科学基金“基于短流程铸辗复合成形的6061铝合金环件热辗扩过程控形控性一体化调控”（No.2018GXNSFBA281056）的资助下完成。 本发明为有效克服现有技术存在的缺点,提供一种外层40Cr钢内层6061铝合金不等厚复合环件制造方法,1)在离心浇铸机上浇注外层40Cr钢,浇注温度为1540~1560℃,待外层40Cr钢温度降至580~600℃时开始浇注内层6061铝合金,浇注温度为650~670℃,浇注时间为8~12s;2)随金属模具铸型缓冷至室温,出模;3)双级均匀化处理;4)不等厚复合环形毛坯热辗扩：根据外层和内层不等厚的特点,按照3个阶段控制进给参数;5)退火处理。 本发明将40Cr钢的强韧性、耐磨性与铝合金的质轻、耐腐蚀性、可焊接性、优良的导电导热性有机结合,通过制造内层6061铝合金壁厚较大、外层40Cr壁厚较小的不等厚复合环件,可以达到零部件性能多样化和整体减重的效果;并且本发明给出了合适的浇注速度、辗扩温度、不同辗扩阶段的进给速度和进给量等工艺参数,可以抑制脆性的中间化合物FeAl、FeAl3、Fe2Al5生成,使得双金属接触界面开裂倾向小,交界面具有较高的冶金熔触结合性能,能够提高复合环件的组织稳定性、表面耐磨性和结合强度,制造工艺流程短,节能节材,节省设备投资,生产效率高。