CN105420646A - 一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，采用均匀化处理—自由锻造—固溶处理—淬火—时效处理的处理工艺，采用合理的固溶温度和淬火转移时间能够实现Al-Zn-Mg铝合金力学性能的提高，并具有较好的综合性能。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺。
背景技术
Al-Zn-Mg系中等强度热处理可强化的铝合金,具有较好的耐蚀性、焊接性能及易加工成形等特点,w(Zn)=4.0%~5.0%,主要强化相为MgZn2。合金中微量的Cr、Ti、Zr元素起到细化合金晶粒,提高合金工艺性能及焊接性能作用。由于Al-Zn-Mg铝合金锻件具有较好的综合性能,其结构件广泛应用于舰船和交通等领域。但目前国内对此合金锻件的研究还较少,未能大批量生产Al-Zn-Mg铝合金锻件。Al-Zn-Mg铝合金自然时效速度低,即使自然时效若干年也难以达到稳定状态。为获得更高的强度、较好的抗蚀性以及性能的稳定性,一般均采用人工时效。Al-Zn-Mg系合金,采用单级人工时效处理,虽然能得到较高的强度,但是抗应力腐蚀性能不佳；而采用过时效处理,抗应力腐蚀性能得到大幅度提高,但强度却有所下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，以解决Al-Zn-Mg铝合金综合力学性能差技术问题。
本发明采用的技术方案是：一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，包括以下步骤：
（1）均匀化退火：温度200℃，保温时间12h。
（2）自由锻造。
（3）固溶处理：固溶温度460~490℃，保温时间1h。
（4）淬火：淬火水温40℃、转移时间10s~60s及淬火至时效的停放时间1h。
（5）时效处理：双级时效处理，第一级时效温度90℃，时效保温时间8h，第二级时效时效温度145℃，时效保温时间24h。
所述Al-Zn-Mg铝合金中合金质量分数：0.30%Si、0.35%Fe、0.18%Cu、0.20%Mn、1.25%Mg、0.30%Cr、4.7%Zn、0.10%Ti、0.12%Zr、余量Al。
所述Al-Zn-Mg铝合金采用熔炼、半连续铸造。
所述步骤（3）中固溶温度480℃。
所述步骤（4）中转移时间为10s~30s。
本发明有益效果：与现有技术相比，有益效果如下：
(1)Al-Zn-Mg铝合金固溶温度对力学性能的影响比较大,其时效后的强度随着固溶温度(490度以内)的增加而提高，较为合理的固溶热处理温度为480度，能获得较高的综合力学性能。
(2)Al-Zn-Mg铝合金淬火转移时间和淬火冷却水温是影响淬火冷却速度的重要因素,淬火冷却水温(低于40度)应尽量低，转移时间(不大于30s)应尽量短,以获得高的抗拉强度和屈服强度。
具体实施方式
实施例：一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，包括以下步骤：
（1）均匀化退火：温度200℃，保温时间12h。
（2）自由锻造。
（3）固溶处理：固溶温度460~490℃，保温时间1h。
（4）淬火：淬火水温40℃、转移时间10s~60s及淬火至时效的停放时间1h。
（5）时效处理：双级时效处理，第一级时效温度90℃，时效保温时间8h，第二级时效时效温度145℃，时效保温时间24h。
所述Al-Zn-Mg铝合金中合金质量分数：0.30%Si、0.35%Fe、0.18%Cu、0.20%Mn、1.25%Mg、0.30%Cr、4.7%Zn、0.10%Ti、0.12%Zr、余量Al。
所述Al-Zn-Mg铝合金采用熔炼、半连续铸造。
所述步骤（3）中固溶温度480℃。
所述步骤（4）中转移时间为10s~30s。
采用上述一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，在Al-Zn-Mg铝合金锻件上切取试样，经460度、470度、480度、490度、500度五个不同温度固溶处理，保温60min后淬火，水温40度，经相同的制度时效后测定其性能,得出力学性能与固溶温度的关系，见表1，由表1可以看出,固溶温度在460度~480度之间时，固溶温度提高，抗拉强度和屈服强度也随之提高，在此温度区间伸长率呈现单调上升，但变化不大；而固溶温度在480度~500度之间，抗拉强度和屈服强度在490度以前呈现单调上升，而后开始下降且下降幅度较大；而伸长率则在480度后即呈现下降趋势，但变化的幅度不大。考虑到实际生产中空气循环淬火炉的具体情况，Al-Zn-Mg铝合金锻件的固溶处理温度确定为480度。
表1固溶热处理温度对常温力学性能的影响()
| 460 | 470 | 480 | 490 | 500 | |
| 抗拉强度/MPa | 352 | 420 | 440 | 449 | 374 |
| 屈服强度/MPa | 275 | 310 | 315 | 340 | 278 |
| 伸长率/% | 17.1 | 17.6 | 17.9 | 17.2 | 16.7 |
采用上述一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，得出淬火转移时间对对常温力学性能的影响，将试样经470度固溶加热保温60min后淬火，转移时间10s~60s，时效制度均为90度8h+145度16h。不同的淬火转移时间对常温拉伸性能的影响见表2。由表2可以看出淬火转移时间对常温拉伸性能也有一定的影响。当淬火转移时间少于30s时，强度、伸长率变化不大，当淬火转移时间超过30s时，强度降低幅度稍显明显,而伸长率呈现明显下降。这是由于随着淬火转移时间的延长，固溶体发生了部分分解，降低了固溶体溶质原子和空位的过饱和浓度，从而降低了时效强度;当过饱和固溶体分解时,靠近晶界处的过饱和固溶体首先分解，析出相沿晶界析出,使锻件出现晶间腐蚀。故此应尽量缩短转移时间,避免沿晶界周边形成含Zn较低的贫乏带,因此转移时间定为少于30s。
表2淬火转移时间对常温力学性能的影响
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | |
| 抗拉强度/MPa | 425 | 426 | 424 | 420 | 415 | 411 |
| 屈服强度/MPa | 349 | 348 | 340 | 333 | 339 | 327 |
| 伸长率/% | 16.0 | 15.8 | 15.2 | 14.1 | 13.8 | 13.2 |
Claims (5)
1.一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）均匀化退火：温度200℃，保温时间12h；
（2）自由锻造；
（3）固溶处理：固溶温度460~490℃，保温时间1h；
（4）淬火：淬火水温40℃、转移时间10s~60s及淬火至时效的停放时间1h；
（5）时效处理：双级时效处理，第一级时效温度90℃，时效保温时间8h，第二级时效时效温度145℃，时效保温时间24h。
2.如权力要求1所述的一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，其特征在于：所述Al-Zn-Mg铝合金中合金质量分数：0.30%Si、0.35%Fe、0.18%Cu、0.20%Mn、1.25%Mg、0.30%Cr、4.7%Zn、0.10%Ti、0.12%Zr、余量Al。
3.如权力要求1所述的一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，其特征在于：所述Al-Zn-Mg铝合金采用熔炼、半连续铸造。
4.如权力要求1所述的一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，其特征在于：所述步骤（3）中固溶温度480℃。
5.如权力要求1所述的一种提高Al-Zn-Mg铝合金性能的处理工艺，其特征在于：所述步骤（4）中转移时间为10s~30s。
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| CN112708916A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-27 | 上海航天设备制造总厂有限公司 | 一种提高超硬铝合金零件硫酸阳极化后表面质量的方法 |
| CN114346143A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-15 | 江苏龙城精锻集团有限公司 | 一种铝合金零件固溶锻造工艺 |
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