一種降低鋁合金變形後殘餘應力、淬火變形不均勻性的方法
2023-10-11 16:43:59
專利名稱：一種降低鋁合金變形後殘餘應力、淬火變形不均勻性的方法
技術領域：
本發明涉及一種降低鋁合金變形後殘餘應力、淬火變形不均勻性的方法，適用於熱處理可強化鋁合金板材生產，有色金屬材料加工工程技術領域。
背景技術：
熱處理可強化鋁合金(6X X X、2X X X、7X X X)，由於其具有高強、高韌、質輕、耐蝕等的優點，在航空航天、交通運輸領域得到廣泛使用。變形鋁合金材料常採用軋制變形獲得所需尺寸形狀的構件，合金軋制後進行淬火處理時，由於表面與芯部冷卻速率的不同，在熱應力作用下，變形不均勻，易產生淬火殘餘應力。淬火殘餘應力不僅影響產品尺寸精度，而且在後續時效處理中，鋁基體中應力集中處畸變程度較大，能量較高，易形成彌散分布的納米/亞微米第二相，彌散析出相的分布、尺寸、密度嚴重影響合金的力學性能。此外，·固溶熱處理時，材料中變形儲能的釋放，基體組織會發生回復/再結晶，從而影響基體的晶粒大小與取向分布。殘餘應力存在使得合金再結晶程度不一，板材不均勻性增加。目前，常規熱處理中，板材淬火殘餘引入現象普遍存在，當具有殘餘應力的材料加工成零件時，材料的切除打破了內應力的原有平衡狀態，達到一個新平衡狀態，從而導致零件變形和扭曲，不僅降低零件的精度，嚴重時致使零件報廢，而且降低零件疲勞壽命、耐蝕性等應用性能。對材料進行預拉伸或預壓縮，使淬火材料發生3 5%左右的塑性變形，從而消減殘餘應力，預拉伸或預壓縮後進行時效處理，可得到強度高、殘餘應力低的高性能鋁合金材料。但預拉伸法僅能用於形狀簡單、對稱好的板材或型材，並且需要增加拉伸機等設備；而預壓縮法儘管能用於非規則形狀構件，但需要特定的壓模，在工程實際應用中，需要較高的成本。當採用預拉伸或預壓縮消減鋁合金材料淬火殘餘應力時，由於板材芯層與表層的組織不均勻性引起的屈服強度差異會降低消減殘餘應力的效果。
發明內容
本發明的目的在於提高一種新型的可熱處理強化鋁合金板材熱處理成形方法，該方法的目的在於採用軋制後退火處理，溫軋校平板材，固溶-淬火，預變形處理後時效，有效降低鋁合金板材的殘餘應力，降低了板材淬火變形不均勻性，提高板材成形尺寸精度，保證成形質量。為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是，一種降低鋁合金變形後殘餘應力、淬火變形不均勻性的方法，將變形處理後的鋁合金板材進行退火處理，然後進行溫軋整平，整平後再對板材進行固溶淬火，淬火後對板材進行時效。所述的方法，所述的退火處理為將鋁合金板材在300_350°C下保溫O. 5_4h。所述的方法，進行溫軋整平時的壓下量為鋁合金板材總厚度的3-5%。所述的方法，進行溫軋整平的壓下時每次的壓下量為鋁合金板材總厚度的O. 5%
所述的方法，所述的固溶淬火的方式為採用空氣爐固溶後放入水中水淬，或者採用鹽浴爐固溶後放入水中水淬，或者採用空氣爐固溶後再使用輥底爐噴淋水淬。 所述的方法，在淬火後，再對板材進行預變形處理，然後進行時效。所述的方法，所述的預變形處理為對鋁合金板材在水平的板材延伸方向上進行預拉伸處理或者對鋁合金板材在豎直的厚度方向上進行預壓縮處理。所述的方法，所述的對鋁合金板材在水平方向上的預拉伸處理或者在豎直方向上的預壓縮處理的變形量分別為水平總長度的1-8%或豎直總厚度的1-8%。所述的方法，所處理的招合金板材厚度為5-100mm。本發明在處理中有以下考慮退火處理可以明顯減低板材加工硬化，溫軋校平板材，有利於減少板材校平中引入的加工硬化，造成合金晶粒畸變程度增加，儲存畸變能減 少，板材淬火時殘餘應力減少。淬火後板材的翹曲度是淬火後內應力引起的翹曲與淬火前翹曲的疊加。淬火殘餘應力較少，翹曲度減少，成形不均勻性減少。本發明處理中需嚴格控制退火溫度，退火溫度較低，合金溫軋軋制力較大，硬化嚴重。退火溫度較高時，合金軋制中容易發生再結晶。本發明的優點在於一般鋁合金熱軋後，翹曲嚴重，增加形變熱處理工藝，利用退火使板材強度降低的特性，進行校形處理，一般需3 5%的變形量可使板材平直，在板材變得平直的條件下，進行固溶-淬火處理。主要有以下好處一是進行了校平處理，淬火後板材的翹曲主要受淬火內應力的影響，故翹曲度大幅度減小，使淬火後的殘餘應力大幅度降低；二是板材溫軋平整後，儲存變形能量減少，應力不均勻性減少，，有利於時效處理時形成數量更多的析出強化相，使強度提高，析出相彌散均勻，各個方向性能不均勻性減少，特別是芯部與表面組織分布更加均勻。提供了一種可不增加工業生產現場設備、方便使用的降低鋁合金板材淬火殘餘應力的方法。採用本發明處理的可熱處理強化鋁合金板材，與常規成形方法相比，殘餘應力降低至少30%，室溫拉伸強度提高至少8%。本發明殘餘應力測試採用鑽孔應變釋放法，按照CB3395-1992測量板材的殘餘應力。室溫拉伸實驗按照國標GB/T228-2002製成標準拉伸試樣，拉伸實驗在CSS-44100萬能材料力學拉伸機上進行，拉伸速度為2mm/min。下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖I為現有方案及本發明的處理流程對比圖。
具體實施例方式以下結合實施例旨在進一步說明本發明，而非限制本發明各實施例中室溫拉伸試驗採用GB/T228-2002，進行本發明要求處理後，分別沿板材軋向、橫向割取樣品進行力學性能測試。並用抗拉強度極限ob、延伸率δ表徵合金室溫力學性能。對於厚板割取表面與芯部樣品進行室溫拉伸試驗。按照CB3395-1992測量板材的殘餘應力。
本發明的實施例A/B/C與對比實施例D/E/F所採用的Al-Mg-Si系列(6XXX)鋁合金成分如下
合金元I' (質量百分比)
權利要求
1.一種降低鋁合金變形後殘餘應力、淬火變形不均勻性的方法，其特徵在於，將變形處理後的鋁合金板材進行退火處理，然後進行溫軋整平，整平後再對板材進行固溶淬火，淬火後對板材進行時效。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述的退火處理為將鋁合金板材在300-350°C下保溫 O. 5-4h。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，進行溫軋整平時的壓下量為鋁合金板材總厚度的3-5%。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，進行溫軋整平的壓下時每次的壓下量為鋁合金板材總厚度的O. 5%。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述的固溶淬火的方式為採用空氣爐固溶後放入水中水淬，或者採用鹽浴爐固溶後放入水中水淬，或者採用空氣爐固溶後再使用輥底爐噴淋水淬。
6.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，在淬火後，再對板材進行預變形處理，然後進行時效。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述的預變形處理為對鋁合金板材在水平的板材延伸方向上進行預拉伸處理或者對鋁合金板材在豎直的厚度方向上進行預壓縮處理。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述的對鋁合金板材在水平方向上的預拉伸處理或者在豎直方向上的預壓縮處理的變形量分別為水平總長度的1-8%或豎直總厚度的1_8%。
9.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所處理的鋁合金板材厚度為5-100mm。
全文摘要
本發明公開了一種降低鋁合金變形後殘餘應力、淬火變形不均勻性的方法。本發明的關鍵在於採用一種合理的變形-退火-溫軋-固溶淬火-時效制度，適用於變形鋁合金板材，其內容如下軋制鋁合金板材，退火300-350℃保溫0.5-4h，溫軋整平，壓下量3-5%，整平後板材固溶後水淬，淬火後進行0-8%預變形後時效，進一步消減淬火殘餘應力。利用本發明，可以利用合理的溫軋整平工藝使得鋁合金板材淬火殘餘應力減少，改善合金淬火不均勻性，與常規軋制固溶時效方法相比，殘餘應力至少減少30%，室溫拉伸強度提高至少8%，該工藝方法操作簡單，節約成本，工業化應用前景廣泛。
文檔編號C22F1/04GK102912267SQ201210402638
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者鄧運來, 楊金龍, 李美春, 章效賓, 萬裡, 李思宇, 王宇, 羅偉, 張新明 申請人:中南大學, 浙江聖宏迪金屬科技有限公司