CN102690978A - 抑制大断面、大宽高比铝合金型材粗晶形成的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制大断面、大宽高比铝合金型材粗晶形成的方法，所述铝合金的合金成分及其质量分数为：Mg0.63%，Si0.70%，Mn0.29%，Cr0.09%，Cu0.13%，Fe0.13%，Zn0.04%，Ti0.02%，Al97.97%；将上述合金成分熔炼后浇铸成铝合金锭，对铝合金锭进行挤压淬火得到铝合金型材，挤压淬火的工艺为：铝合金锭的加热温度510℃~530℃，挤压速度1.5m/min~3.0m/min，出料口温度500℃~530℃，淬火方式为风冷或水冷。利用本发明的方法生产的大断面、大宽高比铝合金型材，粗晶消失，晶粒组织细小均匀。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金型材生产技术领域，特别涉及一种抑制大断面、大宽高比铝合金型材粗晶形成的方法。
背景技术
现今，铝合金型材广泛应用于地铁、轻轨和高速列车车厢材料中，型材类型多为断面复杂、薄壁、空心。利用现有的合金成分及挤压工艺能够很好的满足一般产品的性能要求，但车体地板、顶板和侧板型材宽高比例较大，甚至大于20：1，这类铝合金型材利用现有技术进行生产，由于模具腔体复杂，铝合金在模具中流动时常常要向两边扩展才能达到型材所需要的断面宽度要求，这样势必会造成挤压过程中坯料变形量大，摩擦力大，压应力大，温升大，从而使挤压形成的铝型材在淬火过程中发生再结晶现象，晶粒过分长大，形成粗晶。铝合金型材上的这种粗大晶粒，特别是型材开口处更为明显，对力学性能、抗疲劳性能、抗腐蚀性能以及后期的焊接质量都有很大影响。
因此，需要抑制大断面、大宽高比铝合金型材粗大晶粒组织的形成，使铝合金型材的晶粒组织细小均匀，保证产品性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种抑制大断面、大宽高比铝合金型材粗晶形成的方法，能够减少甚至消除大断面、大宽高比铝合金型材的粗大晶粒组织，使铝合金型材的晶粒组织细小均匀，保证产品性能。
本发明的抑制大断面、大宽高比铝合金型材粗晶形成的方法，所述铝合金的合金成分及其质量分数为：Mg 0.63%，Si 0.70%，Mn 0.29%，Cr 0.09%，Cu 0.13%，Fe 0.13%，Zn 0.04%，Ti 0.02%，Al 97.97%；将上述合金成分熔炼后浇铸成铝合金锭，对铝合金锭进行挤压淬火得到铝合金型材，挤压淬火的工艺为：铝合金锭的加热温度510℃~530℃，挤压速度1.5 m/min~3.0m/min，出料口温度500℃~530℃，淬火方式为风冷或水冷。
本发明的有益效果在于：
本发明在合理调配合金成分的同时，采用合理的挤压淬火工艺，抑制晶粒粗大，具体表现为：
1）合金成分中Mg2Si含量1%，Si过剩0.3%，Mn+Cr含量0.38%；Mg2Si含量1%足以保证型材的抗拉强度在280MPa以上，屈服强度在240MPa以上，延伸率在10%以上；Si元素过剩0.3%可以补充Mg2Si的强化效果，使抗拉屈服强度进一步提高，而延伸率不至于下降太多，晶间腐蚀倾向增加并不明显，此外Si元素还可以提高合金的铸造、焊接的流动性；加入的少量Mn、Cr元素可以在合金中产生一些弥散相，抑制合金的再结晶，细化再结晶晶粒，同时产生弥散强化效果，使合金强度提高，其中微量的Mn元素在合金中主要以Al6Mn的形式存在，它除了能提高合金的强度、细化再结晶晶粒外，还可以溶解杂质元素Fe，形成Al6（FeMn）相，减少Fe的有害作用，Cr元素可以细化晶粒，阻碍再结晶的形核和长大，其主要以Al7（CrFe）和Al12（CrMn）等化合物存在，此外还可以抑制Mg2Si相在晶界处析出，延缓合金的自然时效，提高人工时效后的强度；
2）挤压淬火时，铝合金锭的加热温度控制在510℃~530℃之间，可以提高铝合金锭的流动性，降低挤压时的压力，保证了整个挤压过程的平稳顺利进行；同时兼顾挤压速度的控制，使挤压过程中的铝合金温升在合理范围内，避免或减小再结晶的发生；同时保证型材流出模具的温度和在线淬火前的温度为500℃~530℃，使整个热处理过程顺利进行。
实验证明，利用本发明的方法生产的大断面、大宽高比铝合金型材，基体部分粗晶完全消失，晶粒组织细小均匀，开口处粗晶消失或有很薄的粗晶层，但是完全满足技术要求。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为利用现有的方法生产的大断面、大宽高比铝合金型材的基体部分晶粒组织照片；
图2为利用本发明的方法生产的大断面、大宽高比铝合金型材的基体部分晶粒组织照片；
图3为利用现有的方法生产的大断面、大宽高比铝合金型材的开口处晶粒组织照片；
图4为利用本发明的方法生产的大断面、大宽高比铝合金型材的开口处晶粒组织照片。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明的抑制大断面、大宽高比铝合金型材粗晶形成的方法，所述铝合金的合金成分及其质量分数为：Mg 0.63%，Si 0.70%，Mn 0.29%，Cr 0.09%，Cu 0.13%，Fe 0.13%，Zn 0.04%，Ti 0.02%，Al 97.97%；将上述合金成分熔炼后浇铸成铝合金锭，对铝合金锭进行挤压淬火得到铝合金型材，挤压淬火的工艺为：铝合金锭的加热温度510℃~530℃，挤压速度1.5 m/min~3.0m/min，出料口温度500℃~530℃，淬火方式为风冷或水冷。
本发明在合理调配合金成分的同时，采用合理的挤压淬火工艺，抑制晶粒粗大，具体表现为：
1）合金成分中Mg2Si含量1%，Si过剩0.3%，Mn+Cr含量0.38%；Mg2Si含量1%足以保证型材的抗拉强度在280MPa以上，屈服强度在240MPa以上，延伸率在10%以上；Si元素过剩0.3%可以补充Mg2Si的强化效果，使抗拉屈服强度进一步提高，而延伸率不至于下降太多，晶间腐蚀倾向增加并不明显，此外Si元素还可以提高合金的铸造、焊接的流动性；加入的少量Mn、Cr元素可以在合金中产生一些弥散相，抑制合金的再结晶，细化再结晶晶粒，同时产生弥散强化效果，使合金强度提高，其中微量的Mn元素在合金中主要以Al6Mn的形式存在，它除了能提高合金的强度、细化再结晶晶粒外，还可以溶解杂质元素Fe，形成Al6（FeMn）相，减少Fe的有害作用，Cr元素可以细化晶粒，阻碍再结晶的形核和长大，其主要以Al7（CrFe）和Al12（CrMn）等化合物存在，此外还可以抑制Mg2Si相在晶界处析出，延缓合金的自然时效，提高人工时效后的强度；
2）挤压淬火时，铝合金锭的加热温度控制在510℃~530℃之间，可以提高铝合金锭的流动性，降低挤压时的压力，保证了整个挤压过程的平稳顺利进行；同时兼顾挤压速度的控制，使挤压过程中的铝合金温升在合理范围内，避免或减小再结晶的发生；同时保证型材流出模具的温度和在线淬火前的温度为500℃~530℃，使整个热处理过程顺利进行。
利用现有的方法生产的大断面、大宽高比铝合金型材的晶粒组织照片如图1和图3所示，利用本发明的方法生产的大断面、大宽高比铝合金型材的晶粒组织照片如图2和图4所示，通过对比可以看出，利用本发明的方法生产的大断面、大宽高比铝合金型材，基体部分粗晶完全消失，晶粒组织细小均匀，开口处粗晶消失或有很薄的粗晶层，但是完全满足技术要求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (1)
1. 一种抑制大断面、大宽高比铝合金型材粗晶形成的方法，其特征在于：所述铝合金的合金成分及其质量分数为：Mg 0.63%，Si 0.70%，Mn 0.29%，Cr 0.09%，Cu 0.13%，Fe 0.13%，Zn 0.04%，Ti 0.02%，Al 97.97%；将上述合金成分熔炼后浇铸成铝合金锭，对铝合金锭进行挤压淬火得到铝合金型材，挤压淬火的工艺为：铝合金锭的加热温度510℃~530℃，挤压速度1.5 m/min~3.0m/min，出料口温度500℃~530℃，淬火方式为风冷或水冷。
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