CN102581058A - 降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法 - Google Patents

Abstract

降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，涉及大规格高强度变形镁合金板材的制造工艺方法。对经铣面、铣边、倒角的镁合金铸锭依次进行均匀化退火、开坯、降温锻造、锯切和表面清理。本发明通过高温热锻开坯、降温大压下量锻造且每道次锻造过程中实现近似等温大压下量锻造变形镁合金板材，与传统工艺相比，使得高强度镁合金板的锻造成为可能，使板材最终的屈服强度、抗拉强度等指标均高于同牌号镁合金实际生产中使用铸轧、热轧、温轧、挤压等现有生产工艺生产的产品。特别是本专利可实现的大规格高强度镁板（长宽均大于2000mm），利用现有铸轧、热轧、温轧、挤压等工艺无法实现。

Description

降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法

技术领域

本发明涉及有色金属加工，特别涉及大规格高强度变形镁合金板材的制造工艺方法。

背景技术

镁合金是最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性能和电磁屏蔽性能好，机加工性能优良、零件尺寸稳定、易回收等优点，在航空航天、交通工具、电子通讯和家电等行业有极大的应用前景，被誉为“21世纪的绿色金属材料”。但由于镁合金属于密排六方结构，室温塑性较低，成型能力差，大大限制了镁合金应用。目前对于变形镁合金的板材的生产主要集中于热轧制、热挤压、连铸连轧这几种变形方式，热轧制板材和连铸连轧板材综合性能较差，热挤压板尺寸较小、各向异性较大，极大限制了大规格高强度变形镁合金的推广应用。

发明内容

本发明目的是提出能提高其综合力学性能的大规格锻造镁合金板材的生产方法。

本发明技术方案是：对经铣面、铣边、倒角的镁合金铸锭依次进行均匀化退火、开坯、降温锻造、锯切和表面清理。

其中，所述均匀化退火是：将镁合金铸锭随炉升温或在炉温低于200℃时进炉，升温速度<10℃/min，所述铸锭温度在250～400℃之间梯度升温，并在每一温度段保温2～15h，然后在400～470℃之间保温4～20h，出炉后将所述铸锭置于空气中自然降至室温。

所述开坯是：将铸锭升温至表面温度为360～450℃，然后进行热锻，开坯的压下率为20～55%。

所述降温锻造的锻造道次为3～7次，每次锻造后热态直接进炉退火，退火时间为相应道次锻造后板材的厚度1min/mm，终锻退火时间再加1～2h；终锻道次的压下率为10～30%，其余各锻造道次的压下率为20～45%；每一锻造道次及保温温降均比上一道次温度低15～50℃，或者每1～3锻造道次温度相同，下1～3个锻造道次温度较上1～3个道次温度降低15～50℃，终锻温度为200～300℃；锻造时，与之板材接触的模具预热温度比相应锻造道次板材的温度低20～100℃。可使镁合金最终晶粒细化均匀，平均晶粒尺寸达到15μm以下。

锻造过程中利用保温箱或火焰保温。保证镁合金板在锻造过程中温降较小，实现近似等温锻造。

各道次锻造时，在锻造锤头和板材之间、砧板和板材之间采用石墨或氧化钼或玻璃粉进行固体润滑。

所述降温锻造为双面对称变形锻造，采用立扶器或机械手等夹持锻造，实现双面对称变形。

所述降温锻造的镁合金板材在厚度小于90mm时，可采用FM法锻造，即每道次锻造过程中在镁合金板下放置厚钢板锻造，单面锻造后在翻转180°继续锻造，两次压下率总计达到20～45%之间。

所述锯切和表面清理是：在常温下将板材毛边切除，表面不平以及润滑剂磨光或铣光。

在锯切和表面清理之前，将降温锻造的退火后终锻板材进行热处理。可根据所选取的合金种类和服役条件进行固溶处理，或固溶处理加人工时效处理，或进行氢化处理（针对Mg-Zn-Re-Zr合金）等热处理；如热处理不能强化的镁合金（如MB1/MB8）和热处理强化作用不大的镁合金（如MB2）锻件，可不经过热处理或只经过软化退火处理；镁合金MB3/MB5一般只经行去应力退火、软化退火处理；可热处理强化镁合金（如MB7镁合金），采用固溶处理，必要时也可经行固溶处理加人工时效处理。有些可热处理强化合金（如MB15合金）轧后有时也可以直接采用不同温度的人工时效处理。

本发明通过高温热锻开坯、降温大压下量锻造且每道次锻造过程中实现近似等温大压下量锻造变形镁合金板材，与传统工艺相比，使得高强度镁合金板的锻造成为可能，使板材最终的屈服强度、抗拉强度等指标均高于同牌号镁合金实际生产中使用铸轧、热轧、温轧、挤压等现有生产工艺生产的产品。特别是本专利可实现的大规格高强度镁板（长宽均大于2000mm），利用现有铸轧、热轧、温轧、挤压等工艺无法实现。

具体实施方式

结合牌号AZ31B,产品规格长、宽、厚分别为30mm、1800mm、2100mm的镁合金板材生产为例进行说明。

其具体生产方法如下：

1、铸锭准备：先对镁合金扁铸锭（规格：260mm×780mm×1800mm）进行探伤，确保镁合金锭铸锭在锻造前无缺陷，再进行铣面、铣边及倒角，最后再进行均匀化处理：将镁合金铸锭随炉升温或在炉温低于200℃时进炉，升温速度<10℃/min，所述铸锭温度在250～400℃之间梯度升温，并在每一温度段保温2～15h，然后在400～470℃之间保温4～20h，出炉后将所述铸锭置于空气中自然降至室温。

2、铸锭加热：铸锭加热，使铸锭表面温度为：430℃，保温时间：6h。

3、锻造工艺：

采用立扶器或机械手等夹持锻造，实现双面对称变形，各道次锻造时，在锻造锤头和板材之间、砧板和板材之间采用石墨或氧化钼或玻璃粉进行固体润滑。与之板材接触的模具预热温度比相应锻造道次板材的温度低20～100℃。

锻造过程中利用保温箱或火焰保温。

每次锻造后热态直接进炉退火，退火时间根据相应道次锻造后板材的厚度，以相应道次锻造后板材的厚度1min/mm计算，终锻退火时间再加1～2h。

开坯温度430℃，每一锻造道次及保温温降均比上一道次温度低15～50℃，或者每1～3锻造道次温度相同，下1～3个锻造道次温度较上1～3个道次温度降低15～50℃，终锻温度为200～300℃。

其余锻造工艺参数见下表：

4、去应力退火：温度300℃，处理时间2h。

5、锯切、表面处理：在常温下进行锯边，对表面进行打磨或铣面，形成规格为：30mm×1800mm×2100mm。

6、检测：经检测，形成的产品沿锻造方向、垂直锻造方向，与锻造方向成45°夹角方向的抗拉及屈服强度相差很小，其中Rm=318～327MPa，R0.2=266～284.3MPa。

7、涂油包装：对成品进行涂油包装入库。

8、性能对比：

常规生产镁合金板材工艺生产的镁合金板材规格（长宽）及性能对比：

（1）常规热轧制镁合金板材

                 板材规格宽度不大于：1800mm

沿轧制方向：Rm=270 MPa,R0.2=210 MPa。

                 与轧制方向成45°：Rm=262 MPa,R0.2=189 MPa

（2）常规热挤压镁合金板材

                板材规格宽度不大于：600mm（挤压设备昂贵需几个亿）

（沿挤出平行方向）：Rm=300 MPa,R0.2=200-270 MPa。

                与挤出方向成45°：Rm=132.9 MPa

（3）常规连铸连轧镁合金板材

板材规格宽度不大于：1800mm

沿轧制方向：：Rm=300 MPa,R0.2=200-270 MPa。

与挤出方向成45°：Rm=263 MPa

     通过对比，说明本工艺加工的产品具有的特点有：本发明通过高温热锻开坯、降温大压下量锻造且每道次锻造过程中实现近似等温大压下量锻造变形镁合金板材，与传统工艺相比，使得高强度镁合金板的锻造成为可能，使板材最终的屈服强度、抗拉强度等指标均高于同牌号镁合金实际生产中使用铸轧、热轧、温轧、挤压等现有生产工艺生产的产品。特别是本专利可实现的大规格高强度镁板（长宽均大于2000mm），利用现有铸轧、热轧、温轧、挤压等工艺无法实现。

Claims (10)

1.降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，其特征在于对经铣面、铣边、倒角的镁合金铸锭依次进行均匀化退火、开坯、降温锻造、锯切和表面清理。

2.根据权利要求1所述降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，其特征在于所述均匀化退火是：将镁合金铸锭随炉升温或在炉温低于200℃时进炉，升温速度<10℃/min，所述铸锭温度在250～400℃之间梯度升温，并在每一温度段保温2～15h，然后在400～470℃之间保温4～20h，出炉后将所述铸锭置于空气中自然降至室温。

3.根据权利要求1所述降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，其特征在于所述开坯是：将铸锭升温至表面温度为360～450℃，然后进行热锻，开坯的压下率为20～55%。

4.根据权利要求1所述降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，其特征在于所述降温锻造的锻造道次为3～7次，每次锻造后热态直接进炉退火，退火时间为相应道次锻造后板材的厚度1min/mm，终锻退火时间再加1～2h；终锻道次的压下率为10～30%，其余各锻造道次的压下率为20～45%；每一锻造道次及保温温降均比上一道次温度低15～50℃，或者每1～3锻造道次温度相同，下1～3个锻造道次温度较上1～3个道次温度降低15～50℃，终锻温度为200～300℃；锻造时，与之板材接触的模具预热温度比相应锻造道次板材的温度低20～100℃。

5.根据权利要求4所述降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，其特征在于锻造过程中利用保温箱或火焰保温。

6.根据权利要求4所述降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，其特征在于各道次锻造时，在锻造锤头和板材之间、砧板和板材之间采用石墨或氧化钼或玻璃粉进行固体润滑。

7.根据权利要求4所述降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，其特征在于所述降温锻造为双面对称变形锻造，采用立扶器或机械手等夹持锻造，实现双面对称变形。

8.根据权利要求4所述降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，其特征在于所述降温锻造的镁合金板材在厚度小于90mm时，可采用FM法锻造，即每道次锻造过程中在镁合金板下放置厚钢板锻造，单面锻造后在翻转180°继续锻造，两次压下率总计达到20～45%之间。

9.根据权利要求1所述降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，其特征在于所述锯切和表面清理是：在常温下将板材毛边切除，表面不平以及润滑剂磨光或铣光。

10.根据权利要求1所述降温大压下量锻造镁合金板材的生产方法，其特征在于在锯切和表面清理之前，将降温锻造的退火后终锻板材进行热处理。