Combination of hot plastic deformation and T6 heat treatment for enhancing mechanical properties of an A356 alloy

ABSTRACT

This study evaluates the relationship between solution heat treatment and hot plastic deformation before aging treatment and its effect on A356 alloys’ mechanical properties and microstructural features. The study employed tensile tests, Vickers microhardness tests, and electron microscopy analysis. The results show that hot plastic deformation before the solution treatment leads to higher elongation, ultimate tensile stress, and yield strength values, which can be attributed to modifications in eutectic Si particles (spheroidisation, aspect ratio and roundness). On the other hand, hot plastic deformation after the solution treatment mainly affects the elongation of the alloy. This effect is due to the fracture of eutectic Si particles and the formation of cracks and voids between these particles, which facilitate crack nucleation. Thus, the combination of hot plastic deformation and subsequent solution treatment significantly improves the mechanical properties of the A356 alloy. The observed changes in microstructure and mechanical behaviour provide valuable insights for optimising the material's properties and refining an established process in the automotive wheel industry.

Cette étude évalue la relation entre le traitement thermique de mise en solution et la déformation plastique à chaud avant le traitement de vieillissement et son effet sur les propriétés mécaniques et les caractéristiques microstructurales des alliages A356. L’étude a utilisé des essais de traction, des essais de microdureté Vickers et une analyse par microscopie électronique. Les résultats montrent que la déformation plastique à chaud avant le traitement de mise en solution conduit à des valeurs plus élevées d’élongation, de résistance ultime à la traction et de limite d’élasticité, qui peuvent être attribuées à des modifications des particules de Si eutectiques (sphéroïdisation, rapport d’aspect et rondeur). D’un autre côté, la déformation plastique à chaud après le traitement de mise en solution affecte principalement l’élongation de l’alliage. Cet effet est dû à la fissuration des particules de Si eutectiques et à la formation de fissures et de vides entre ces particules, ce qui facilite l’amorce de fissure. Ainsi, la combinaison de la déformation plastique à chaud et du traitement subséquent de mise en solution améliore de manière significative les propriétés mécaniques de l’alliage A356. Les changements observés dans la microstructure et le comportement mécanique fournissent des connaissances précieuses pour optimiser les propriétés du matériau et affiner un processus établi dans l’industrie des roues automobiles.

KEYWORDS:

• Hot deformation
• precipitation hardening
• A356 alloys
• casting
• aging treatment

Acknowledgments

JDFM CVU 663406 would like to thank CONACYT for the doctoral scholarship. K. Campos-Venegas, C. Ornelas-Gutierrez, and F. G. Nevarez-Vargas greatly appreciated their help with SEM and TEM characterisation and chemical analysis.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

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