CN104789821A - 一种含铬防锈铝合金材料及其处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含铬防锈铝合金材料，其化学成分质量百分比为：锂：0.15-0.17%，硼：0.03-0.05%，镁：0.18-0.20%，硅：0.88-0.92%，钪：0.33-0.35%，钛：0.47-0.49%，铬：18.15-18.25%，锰：2.85-2.95%，铁：3.08-3.24%，钴：0.19-0.21%，镍：0.77-0.79%，铜：3.68-3.88%，锌：1.33-1.39%，硒：0.69-0.71%，铌：0.81-0.83%，钼：0.83-0.85%，镉：0.26-0.28%，锡：0.54-0.56%，稀土元素：3.12-3.14%，其余为铝和不可避免杂质；本发明还公开了一种含铬防锈铝合金材料的处理工艺；本发明产品质量轻，强度大，防腐防锈，耐腐蚀耐强酸，制造工艺简单陈本低廉，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于金属冶炼技术领域，涉及一种含铬防锈铝合金材料及其处理工艺。
背景技术
铝合金是以铝为基体元素的合金组成，主要包括的合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，还包括镍、铁、钛、铬、锂等合金元素。铝合金的密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，是在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中应用最广泛的一类有色金属材料，其使用量仅次于钢。
通常，屈服强度在500MPa 以上的铝合金被称为超高强度铝合金，它们是以AL-Zn-Mg-Cu系和Al-Zn-Mg 系为主的可热处理强化的铝合金。自上世纪中叶以来，为了提高Al-Zn-Mg 系铝合金的力学性能，并解决高锌、高镁铝合金中严重存在的应力腐蚀问题，国外在该类铝合金中添加Cu、Cr、Mn 等元素，由此产生了一系列的新型AL-Zn-Mg-Cu 超硬铝合金。它由于具有高的比强度和硬度、良好的热加工性、优良的焊接性能、高断裂韧度，以及高抗应力腐蚀能力等优点而广泛应用于航空航天领域，并成为这个领域中重要的材料之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种含铬防锈铝合金材料及其处理工艺，本发明产品质量轻，强度大，防腐防锈，耐腐蚀耐强酸，制造工艺简单陈本低廉，使用寿命长。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种含铬防锈铝合金材料，铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.15-0.17%，硼：0.03-0.05%，镁：0.18-0.20%，硅：0.88-0.92%，钪：0.33-0.35%，钛：0.47-0.49%，铬：18.15-18.25%，锰：2.85-2.95%，铁：3.08-3.24%，钴：0.19-0.21%，镍：0.77-0.79%，铜：3.68-3.88%，锌：1.33-1.39%，硒：0.69-0.71%，铌：0.81-0.83%，钼：0.83-0.85%，镉：0.26-0.28%，锡：0.54-0.56%，稀土元素：3.12-3.14%，其余为铝和不可避免杂质；
稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：17-21%，镨：3-5%，钕：14-16%，铕：11-13%，铒：6-8%，铥：8-12%，其余为镧。
本发明进一步限定的技术方案是：
本发明还提供一种含铬防锈铝合金材料，铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.15%，硼：0.03%，镁：0.18%，硅：0.88%，钪：0.33%，钛：0.47%，铬：18.15%，锰：2.85%，铁：3.08%，钴：0.19%，镍：0.77%，铜：3.68%，锌：1.33%，硒：0.69%，铌：0.81%，钼：0.83%，镉：0.26%，锡：0.54%，稀土元素：3.12%，其余为铝和不可避免杂质；
稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：17%，镨：3%，钕：14%，铕：11%，铒：6%，铥：8%，其余为镧。
本发明还提供一种含铬防锈铝合金材料，铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.17%，硼：0.05%，镁：0.20%，硅：0.92%，钪：0.35%，钛：0.49%，铬：18.25%，锰：2.95%，铁：3.24%，钴：0.21%，镍：0.79%，铜：3.88%，锌：1.39%，硒：0.71%，铌：0.83%，钼：0.85%，镉：0.28%，锡：0.56%，稀土元素：3.14%，其余为铝和不可避免杂质；
稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：21%，镨：5%，钕：16%，铕：13%，铒：8%，铥：12%，其余为镧。
本发明还提供一种含铬防锈铝合金材料，铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.16%，硼：0.04%，镁：0.19%，硅：0.90%，钪：0.34%，钛：0.48%，铬：18.20%，锰：2.90%，铁：3.16%，钴：0.20%，镍：0.78%，铜：3.78%，锌：1.36%，硒：0.70%，铌：0.82%，钼：0.84%，镉：0.27%，锡：0.55%，稀土元素：3.13%，其余为铝和不可避免杂质；
稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：19%，镨：4%，钕：15%，铕：12%，铒：7%，铥：10%，其余为镧。
本发明中铬元素含量达到18.20%时，能大大增加金属的机械性能和耐磨性，可增大金属的淬火度和淬火后的变形能力，同时又可增加金属的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加金属的耐蚀性和耐热性等。
进一步的，
本发明提供一种含铬防锈铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将铝锭加入锅炉中熔化，温度在485-487℃，保持58-60min，然后炉温升至502-504℃，按照稀土元素的比例放入复合稀土，保温23-25min，然后将温度升至570-572℃，按照上述比例依次加入硼、镁、硅、铬、锰、铁、钴、铜、锌、硒、钼、镉元素，保温18-20min，再依次加入锂、钪、钛、镍、铌、锡元素，保温35-37min，然后将温度增加至623-625℃，全程吹氮气搅拌，保温16-18min；
步骤（2）：再由 LF炉精炼，将炉温控制在658-660℃，时间保持在2-3h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为720-740℃，抽气时间在30-45min；
步骤（3）：在522-524℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在282-284℃，保温时间为8-10h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到315-325℃，保温18-20min，在其表面涂抹厚度在0.2-0.3mm的石墨粉末，然后加热至335-345℃，保温42-44min，然后用水冷以5-9℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。
本发明的有益效果是：
本发明铝合金中加入以下微量元素，其中，硅：能增加金属的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等，冶炼中的脱氧剂能增加金属的过热和脱碳敏感性；锰：能提高金属的强度和硬度及耐磨性，冶炼时的脱氧剂和脱硫剂；铬：能增加金属的机械性能和耐磨性，可增大金属的淬火度和淬火后的变形能力，同时又可增加金属的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加金属的耐蚀性和耐热性等；镍：可以提高金属的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等，增加金属的淬透性及硬度；钒：可提高抗张强度和屈服点，明显提高金属的高温强度；钛：可防止和减少金属中气泡的产生，提高金属的硬度、细化晶粒、降低金属的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性；铜：可提高金属的退火硬度，降低成本，提高耐大气腐蚀的性能；钨：可提高金属的蠕变强度，又是金属中碳化物的强促进剂，并使其具有回火稳定性和高温强度；钼：可增加金属的强度又不致降低金属的可塑性和韧性，同时又能使金属在高温下具有足够的强度，能改善金属的冷脆性和耐磨性等；钴：可以提高和改善金属的高温性能，增加其红硬性，提高金属的抗氧化性和耐蚀性能等；铌：可使金属的晶粒细化，降低金属的过热敏感性及回火脆性;改善金属的焊接性能，提高耐热金属的强度和抗蚀性等；稀土：是很好的脱氧、脱硫剂，能消除或见减弱金属中许多有害元素的影响，改善金属的质量，可改善金属的热加工性能，提高其塑性及韧性；硼：能成倍地增加淬火性，增加金属的硬度和抗张力，改善金属的焊接性能等。
本发明产品质量轻，强度大，防腐防锈，耐腐蚀耐强酸，制造工艺简单陈本低廉，使用寿命长。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种含铬防锈铝合金材料，铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.15%，硼：0.03%，镁：0.18%，硅：0.88%，钪：0.33%，钛：0.47%，铬：18.15%，锰：2.85%，铁：3.08%，钴：0.19%，镍：0.77%，铜：3.68%，锌：1.33%，硒：0.69%，铌：0.81%，钼：0.83%，镉：0.26%，锡：0.54%，稀土元素：3.12%，其余为铝和不可避免杂质；
稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：17%，镨：3%，钕：14%，铕：11%，铒：6%，铥：8%，其余为镧。
本实施例还提供一种含铬防锈铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将铝锭加入锅炉中熔化，温度在485℃，保持60min，然后炉温升至502℃，按照稀土元素的比例放入复合稀土，保温25min，然后将温度升至570℃，按照上述比例依次加入硼、镁、硅、铬、锰、铁、钴、铜、锌、硒、钼、镉元素，保温20min，再依次加入锂、钪、钛、镍、铌、锡元素，保温37min，然后将温度增加至623℃，全程吹氮气搅拌，保温18min；
步骤（2）：再由 LF炉精炼，将炉温控制在658℃，时间保持在3h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为720℃，抽气时间在45min；
步骤（3）：在522℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在282℃，保温时间为10h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到315℃，保温20min，在其表面涂抹厚度在0.2mm的石墨粉末，然后加热至335℃，保温44min，然后用水冷以5℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。
实施例2
本实施例提供一种含铬防锈铝合金材料，铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.17%，硼：0.05%，镁：0.20%，硅：0.92%，钪：0.35%，钛：0.49%，铬：18.25%，锰：2.95%，铁：3.24%，钴：0.21%，镍：0.79%，铜：3.88%，锌：1.39%，硒：0.71%，铌：0.83%，钼：0.85%，镉：0.28%，锡：0.56%，稀土元素：3.14%，其余为铝和不可避免杂质；
稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：21%，镨：5%，钕：16%，铕：13%，铒：8%，铥：12%，其余为镧。
本实施例还提供一种含铬防锈铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将铝锭加入锅炉中熔化，温度在487℃，保持58min，然后炉温升至504℃，按照稀土元素的比例放入复合稀土，保温23min，然后将温度升至572℃，按照上述比例依次加入硼、镁、硅、铬、锰、铁、钴、铜、锌、硒、钼、镉元素，保温18min，再依次加入锂、钪、钛、镍、铌、锡元素，保温35min，然后将温度增加至625℃，全程吹氮气搅拌，保温16min；
步骤（2）：再由 LF炉精炼，将炉温控制在660℃，时间保持在2h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为740℃，抽气时间在30min；
步骤（3）：在524℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在284℃，保温时间为8h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到325℃，保温18min，在其表面涂抹厚度在0.3mm的石墨粉末，然后加热至345℃，保温42min，然后用水冷以9℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。
实施例3
本实施例提供一种含铬防锈铝合金材料，铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.16%，硼：0.04%，镁：0.19%，硅：0.90%，钪：0.34%，钛：0.48%，铬：18.20%，锰：2.90%，铁：3.16%，钴：0.20%，镍：0.78%，铜：3.78%，锌：1.36%，硒：0.70%，铌：0.82%，钼：0.84%，镉：0.27%，锡：0.55%，稀土元素：3.13%，其余为铝和不可避免杂质；
稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：19%，镨：4%，钕：15%，铕：12%，铒：7%，铥：10%，其余为镧。
本实施例还提供一种含铬防锈铝合金材料的处理工艺，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将铝锭加入锅炉中熔化，温度在486℃，保持59min，然后炉温升至503℃，按照稀土元素的比例放入复合稀土，保温24min，然后将温度升至571℃，按照上述比例依次加入硼、镁、硅、铬、锰、铁、钴、铜、锌、硒、钼、镉元素，保温19min，再依次加入锂、钪、钛、镍、铌、锡元素，保温36min，然后将温度增加至624℃，全程吹氮气搅拌，保温17min；
步骤（2）：再由 LF炉精炼，将炉温控制在659℃，时间保持在2.5h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为730℃，抽气时间在38min；
步骤（3）：在523℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在283℃，保温时间为9h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到320℃，保温19min，在其表面涂抹厚度在0.25mm的石墨粉末，然后加热至340℃，保温43min，然后用水冷以7℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种含铬防锈铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.15-0.17%，硼：0.03-0.05%，镁：0.18-0.20%，硅：0.88-0.92%，钪：0.33-0.35%，钛：0.47-0.49%，铬：18.15-18.25%，锰：2.85-2.95%，铁：3.08-3.24%，钴：0.19-0.21%，镍：0.77-0.79%，铜：3.68-3.88%，锌：1.33-1.39%，硒：0.69-0.71%，铌：0.81-0.83%，钼：0.83-0.85%，镉：0.26-0.28%，锡：0.54-0.56%，稀土元素：3.12-3.14%，其余为铝和不可避免杂质；
所述稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：17-21%，镨：3-5%，钕：14-16%，铕：11-13%，铒：6-8%，铥：8-12%，其余为镧。
2.根据权利要求1所述的含铬防锈铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.15%，硼：0.03%，镁：0.18%，硅：0.88%，钪：0.33%，钛：0.47%，铬：18.15%，锰：2.85%，铁：3.08%，钴：0.19%，镍：0.77%，铜：3.68%，锌：1.33%，硒：0.69%，铌：0.81%，钼：0.83%，镉：0.26%，锡：0.54%，稀土元素：3.12%，其余为铝和不可避免杂质；
所述稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：17%，镨：3%，钕：14%，铕：11%，铒：6%，铥：8%，其余为镧。
3.根据权利要求1所述的含铬防锈铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.17%，硼：0.05%，镁：0.20%，硅：0.92%，钪：0.35%，钛：0.49%，铬：18.25%，锰：2.95%，铁：3.24%，钴：0.21%，镍：0.79%，铜：3.88%，锌：1.39%，硒：0.71%，铌：0.83%，钼：0.85%，镉：0.28%，锡：0.56%，稀土元素：3.14%，其余为铝和不可避免杂质；
所述稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：21%，镨：5%，钕：16%，铕：13%，铒：8%，铥：12%，其余为镧。
4.根据权利要求1所述的含铬防锈铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料的化学成分质量百分比为：
锂：0.16%，硼：0.04%，镁：0.19%，硅：0.90%，钪：0.34%，钛：0.48%，铬：18.20%，锰：2.90%，铁：3.16%，钴：0.20%，镍：0.78%，铜：3.78%，锌：1.36%，硒：0.70%，铌：0.82%，钼：0.84%，镉：0.27%，锡：0.55%，稀土元素：3.13%，其余为铝和不可避免杂质；
所述稀土元素按重量百分比包含以下组分：铈：19%，镨：4%，钕：15%，铕：12%，铒：7%，铥：10%，其余为镧。
5.基于权利要求1-4任一权利要求所述的含铬防锈铝合金材料的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将铝锭加入锅炉中熔化，温度在485-487℃，保持58-60min，然后炉温升至502-504℃，按照稀土元素的比例放入复合稀土，保温23-25min，然后将温度升至570-572℃，按照上述比例依次加入硼、镁、硅、铬、锰、铁、钴、铜、锌、硒、钼、镉元素，保温18-20min，再依次加入锂、钪、钛、镍、铌、锡元素，保温35-37min，然后将温度增加至623-625℃，全程吹氮气搅拌，保温16-18min；
步骤（2）：再由 LF炉精炼，将炉温控制在658-660℃，时间保持在2-3h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为720-740℃，抽气时间在30-45min；
步骤（3）：在522-524℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在282-284℃，保温时间为8-10h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到315-325℃，保温18-20min，在其表面涂抹厚度在0.2-0.3mm的石墨粉末，然后加热至335-345℃，保温42-44min，然后用水冷以5-9℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。
6.根据权利要求5所述的含铬防锈铝合金材料的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将铝锭加入锅炉中熔化，温度在485℃，保持60min，然后炉温升至502℃，按照稀土元素的比例放入复合稀土，保温25min，然后将温度升至570℃，按照上述比例依次加入硼、镁、硅、铬、锰、铁、钴、铜、锌、硒、钼、镉元素，保温20min，再依次加入锂、钪、钛、镍、铌、锡元素，保温37min，然后将温度增加至623℃，全程吹氮气搅拌，保温18min；
步骤（2）：再由 LF炉精炼，将炉温控制在658℃，时间保持在3h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为720℃，抽气时间在45min；
步骤（3）：在522℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在282℃，保温时间为10h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到315℃，保温20min，在其表面涂抹厚度在0.2mm的石墨粉末，然后加热至335℃，保温44min，然后用水冷以5℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。
7.根据权利要求5所述的含铬防锈铝合金材料的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将铝锭加入锅炉中熔化，温度在487℃，保持58min，然后炉温升至504℃，按照稀土元素的比例放入复合稀土，保温23min，然后将温度升至572℃，按照上述比例依次加入硼、镁、硅、铬、锰、铁、钴、铜、锌、硒、钼、镉元素，保温18min，再依次加入锂、钪、钛、镍、铌、锡元素，保温35min，然后将温度增加至625℃，全程吹氮气搅拌，保温16min；
步骤（2）：再由 LF炉精炼，将炉温控制在660℃，时间保持在2h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为740℃，抽气时间在30min；
步骤（3）：在524℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在284℃，保温时间为8h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到325℃，保温18min，在其表面涂抹厚度在0.3mm的石墨粉末，然后加热至345℃，保温42min，然后用水冷以9℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。
8.根据权利要求5所述的含铬防锈铝合金材料的处理工艺，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤（1）：将铝锭加入锅炉中熔化，温度在486℃，保持59min，然后炉温升至503℃，按照稀土元素的比例放入复合稀土，保温24min，然后将温度升至571℃，按照上述比例依次加入硼、镁、硅、铬、锰、铁、钴、铜、锌、硒、钼、镉元素，保温19min，再依次加入锂、钪、钛、镍、铌、锡元素，保温36min，然后将温度增加至624℃，全程吹氮气搅拌，保温17min；
步骤（2）：再由 LF炉精炼，将炉温控制在659℃，时间保持在2.5h，全程吹氩气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为730℃，抽气时间在38min；
步骤（3）：在523℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在283℃，保温时间为9h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的零部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到320℃，保温19min，在其表面涂抹厚度在0.25mm的石墨粉末，然后加热至340℃，保温43min，然后用水冷以7℃/s的速度冷却到室温，最后清洗表面，检验尺寸。
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