CN104032244B - 一种提高t5状态6n01铝合金弯曲性能的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高T5状态6N01铝合金弯曲性能的处理方法，包括以下步骤，（1）将T5状态6N01铝合金放入液氮中冷却2～24小时后取出；（2）待温度回升至室温后，将T5状态6N01铝合金在80～120℃温度范围内保温处理。本发明实现了一种不改变6N01铝合金T5状态的处理方法来直接提高板材和型材弯曲性能的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高T5状态6N01铝合金弯曲性能的处理方法，属于有色金属材料加工工程技术领域。
背景技术
6N01铝合金是日本20世纪80年代在6000系合金基础上研制发展起来的新型高速车辆材料，属于Al-Mg-Si系铝合金，既有相当高的强度、优良的成形性能，又有良好的焊接性能。广泛应用在高速列车、地铁列车、双层列车和客货汽车上，是制造车体所需的薄壁中空大型型材的良好材料。6N01铝合金通常的供货状态为T5状态，即固溶处理加不完全人工时效状态，此时铝合金具有较高的强度和一定的塑性。在制造车体的过程中，T5状态6N01铝合金板材和型材往往需要进行弯曲成型加工，但在T5状态下，6N01铝合金板材和型材的弯曲性能往往不能达到要求，在弯曲过程中常常在拉应力区产生裂纹，因此需要提高T5状态6N01铝合金板材和型材的弯曲性能。板材和型材的弯曲性能可以用最小弯曲半径描述，在其他条件相同时，最小弯曲半径越小，弯曲性能越高。因此提高T5状态6N01铝合金板材和型材的弯曲性能即需要采用一定的技术手段使处理前后板材和型材的最小弯曲半径减小，可以承受更大的弯曲变形。
当T5状态6N01铝合金板材和型材的弯曲性能不能满足技术要求时，通常采用的处理方法是：将T5状态6N01铝合金板材和型材重新加热至其固溶处理温度（500~600℃），保温固溶后，尽快冷却至室温，将6N01铝合金板材和型材从T5状态转变为T4状态，再进行弯曲成型，弯曲成型后加热至其时效温度（150~250℃）保温时效，将T4状态转变为T5状态以保证其使用性能。该方法通过将6N01铝合金板材和型材从T5状态转变为T4状态，提高了弯曲成型性能，但该方法需要经过再次的高温固溶处理和时效处理，能耗与成本较高，且铝合金高温固溶处理与时效处理需要专用设备，处理后板材和型材的外部尺寸、表面质量、内部组织及变形等都难以控制，时效处理后性能是否达到原T5状态性能也难以保证，因此，需要开发一种不改变6N01铝合金T5状态的处理方法来直接提高板材和型材弯曲性能的方法。该方法与传统处理方法相比，大大节约了成本、提高了产品性能。
发明内容
本发明实现了一种不改变6N01铝合金T5状态的处理方法来直接提高板材和型材弯曲性能的方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种提高T5状态6N01铝合金弯曲性能的处理方法，包括以下步骤，
（1）将T5状态6N01铝合金放入液氮中冷却2～24小时后取出；
（2）待温度回升至室温后，将T5状态6N01铝合金在80～120℃温度范围内保温处理24～72小时。
所述T5状态6N01铝合金为板材或型材。
本发明的有益效果是：本发明通过液氮处理使T5状态6N01铝合金中部分固溶原子实现偏聚，甚至以极小的弥散相析出，同时急冷使合金形成位错等晶体缺陷，而在随后保温处理过程中，由于T5状态6N01铝合金处于相对较高的能量状态，且已经有一定数目的形核核心，固溶原子可以进一步析出，且由于此时温度低其时效温度，原来组织中的第二相并不会明显长大，新相的尺寸则更小，因此不会降低强度，而基体组织中的过饱和度降低使合金塑性得到明显改善，有效实现了弯曲性能的提高，本发明不改变6N01铝合金的T5状态而直接提高弯曲性能，具有操作简便、产品质量易于控制、成品率高、成本相对较低等优点，工业生产中具有实际应用价值。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种提高T5状态6N01铝合金弯曲性能的处理方法，包括以下步骤，
（1）将T5状态6N01铝合金放入液氮中冷却2～24小时后取出；
（2）待温度回升至室温后，将T5状态6N01铝合金在80～120℃温度范围内保温处理24～72小时。
T5状态6N01铝合金为板材或型材，下面采用同一批次的T5状态6N01铝合金板材或型材做对比实验；分别沿板材或型材的轧制（挤压）方向、横向割取样品，温室拉伸实验按照国标GB/T228-2010，进行力学性能测试；弯曲实验按照GB/T14452-1993金属成型性能与试验方法要求测量；两个实验均通过CSS-44200电子万能材料实验机进行。
以下实验的样品的厚度为5mm；
未经过本方案处理的样品：直接进行力学性能和弯曲测试，其强度为265MPa，延伸率为11%，弯曲半径为14.8mm，相对弯曲半径为2.96，超过该弯曲半径，板材出现裂纹。
实施例1
经过本方案处理的样品：在液氮温度下保温2小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在80℃温度下保温处理24小时（一般将样品放在80℃的加热炉中保温24小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为273MPa，延伸率为16.3%。弯曲半径为12.2mm，相对弯曲半径为2.44，弯曲性能相对未处理样品提高。
实施例2
经过本方案处理的样品：在液氮温度下保温2小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在100℃温度下保温处理48小时（一般将样品放在100℃的加热炉中保温48小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为272MPa，延伸率为16.1%。弯曲半径为12.1mm，相对弯曲半径为2.42，弯曲性能相对未处理样品提高。
实施例3
经过本方案处理的样品：在液氮温度下保温10小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在100℃温度下保温处理48小时（一般将样品放在100℃的加热炉中保温48小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为275MPa，延伸率为16%。弯曲半径为11.8mm，相对弯曲半径为2.36，弯曲性能相对未处理样品提高。
实施例4
经过本方案处理的样品：在液氮温度下保温24小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在100℃温度下保温处理48小时（一般将样品放在100℃的加热炉中保温48小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为275MPa，延伸率为16.8%。弯曲半径为11.4mm，相对弯曲半径为2.28，弯曲性能相对未处理样品提高。
实施例5
经过本方案处理的样品：在液氮温度下保温10小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在80℃温度下保温处理48小时（一般将样品放在80℃的加热炉中保温48小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为275MPa，延伸率为15.5%。弯曲半径为12.2mm，相对弯曲半径为2.44，弯曲性能相对未处理样品提高。
实施例6
经过本方案处理的样品：在液氮温度下保温10小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在100℃温度下保温处理24小时（一般将样品放在100℃的加热炉中保温24小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为274MPa，延伸率为15.6%。弯曲半径为11.9mm，相对弯曲半径为2.38，弯曲性能相对未处理样品提高。
实施例7
经过本方案处理的样品：在液氮温度下保温10小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在120℃温度下保温处理48小时（一般将样品放在120℃的加热炉中保温48小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为280MPa，延伸率为16.5%。弯曲半径为11.2mm，相对弯曲半径为2.24，弯曲性能相对未处理样品提高。
实施例8
经过本方案处理的样品：在液氮温度下保温10小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在100℃温度下保温处理72小时（一般将样品放在100℃的加热炉中保温72小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为281MPa，延伸率为16.8%。弯曲半径为11.1mm，相对弯曲半径为2.22，弯曲性能相对未处理样品提高。
实施例9
经过本方案处理的样品：在液氮温度下保温24小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在120℃温度下保温处理72小时（一般将样品放在120℃的加热炉中保温72小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为270MPa，延伸率为16.8%。弯曲半径为11.0mm，相对弯曲半径为2.2，弯曲性能相对未处理样品提高。
以下实验中处理的条件一致，但是采用二个不同厚度的同一批次样品；
实施例10
未经过本方案处理的样品：2mm厚板材，直接进行力学性能和弯曲测试，其强度为263MPa，延伸率为10.8%，弯曲半径为5.7mm，相对弯曲半径为2.85，超过该弯曲半径，板材出现裂纹。
经过本方案处理的样品：2mm厚板材，在液氮温度下保温10小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在100℃温度下保温处理48小时（一般将样品放在100℃的加热炉中保温48小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为280MPa，延伸率为16.5%。弯曲半径为4.1mm，相对弯曲半径为2.05，弯曲性能相对未处理样品提高。
实施例11
未经过本方案处理的样品：20mm厚板材，直接进行力学性能和弯曲测试，其强度为260MPa，延伸率为10.5%，弯曲半径为61mm，相对弯曲半径为3.05，超过该弯曲半径，板材出现裂纹。
经过本方案处理的样品：20mm厚板材，在液氮温度下保温10小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在100℃温度下保温处理48小时（一般将样品放在100℃的加热炉中保温48小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为282MPa，延伸率为16.4%，弯曲半径为42.1mm，相对弯曲半径为2.11，弯曲性能相对未处理样品提高。
实施例12，样品采用型材。
未经过本方案处理的样品：截面为25mm×25mm、壁厚3mm的方型材，直接进行力学性能和弯曲测试，其强度为271MPa，延伸率为11.2%，弯曲半径为98mm，超过该弯曲半径，型材出现裂纹。
经过本方案处理的样品：截面为25mm×25mm、壁厚3mm厚的方型材，在液氮温度下保温10小时后取出，待温度回升至室温后，将样品在100℃温度下保温处理48小时（一般将样品放在100℃的加热炉中保温48小时）；对处理后的样品进行弯曲和力学性能测试，其强度为285MPa，延伸率为16.9%，弯曲半径为68mm，弯曲性能相对未处理样品提高。
从上述实施例可以表明，同一批次样品，无论其厚度，不管是板材还是型材，只要经过本发明所述的方法处理，都能在不改变T5状态而直接提高弯曲性能。
本发明具有操作简便、产品质量易于控制、成品率高、成本相对较低等优点，工业生产中具有实际应用价值。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种提高T5状态6N01铝合金弯曲性能的处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）将T5状态6N01铝合金放入液氮中冷却2～24小时后取出；
（2）待温度回升至室温后，将T5状态6N01铝合金在80～120℃温度范围内保温处理24～72小时。
2.根据权利要求1所述的一种提高T5状态6N01铝合金弯曲性能的处理方法，其特征在于：所述T5状态6N01铝合金为板材或型材。
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