CN105648369A - 一种7005铝合金热处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明要解决的问题是：提供一种7005铝合金热处理的方法，依次包括固溶处理、水淬处理和时效处理三步，所述固溶处理的温度在430度-530度之间，固溶处理的时间为30分钟；所述时效处理为双级时效处理，一级时效处理的温度为80度-110度，一级时效处理的时间为8小时；二级时效处理的温度为120度-140度，二级时效处理的时间为24小时。有益效果在于：通过本发明的方法处理过的7005铝合金试样塑性变形能力更好，完全符合大塑性变形的要求，更加适用于自行车等领域的使用。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种7005铝合金热处理的方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。
纯铝的密度小(ρ＝2.7g/cm3)，大约是铁的1/3，熔点低(660℃)，铝是面心立方结构，故具有很高的塑性(δ:32～40％，ψ:70～90％)，易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb值分别可达24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值σb/ρ)胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50％以上。
铝合金密度低，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，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。2008年北京奥运会火炬“祥云”就是铝合金制作的。
7005铝合金，美国变形铝及铝合金。7005强度高于7003合金，焊接性能好，可热处理强化。7005铝合金挤压材料，常应用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒。
固溶处理(solutiontreatment)：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ’等强化相，同时消除由于冷热加工产生的应力，使合金发生再结晶。其次，固溶处理是为了获得适宜的晶粒度，以保证合金高温抗蠕变性能。固溶处理的温度范围大约在980～1250℃之间，主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择，以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。对于长期高温使用的合金，要求有较好的高温持久和蠕变性能，应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度；对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金，可采用较低的固溶温度，保证较小的晶粒度。高温固溶处理时，各种析出相都逐步溶解，同时晶粒长大；低温固溶处理时，不仅有主要强化相的溶解，而且可能有某些相的析出。对于过饱和度低的合金，通常选择较快的冷却速度；对于过饱和度高的合金，通常为空气中冷却。
时效处理指金属或合金工件(如低碳钢等)经固溶处理，从高温淬火或经过一定程度的冷加工变形后，在较高的温度放置或室温保持其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。一般地讲，经过时效，硬度和强度有所增加，塑性韧性和内应力则有所降低。含碳较高的钢，淬火后立即获得很高的硬度，但其塑性变得很低。而铝合金淬火后，强度或硬度并不立即达到峰值，其塑性非但未下降，反而有所上升。经相当长时间(例如4～6昼夜)的室温放置后，这种淬火合金的强度与硬度显著提高，而塑性则有所下降。这种淬火合金的强度和硬度随时间而发生显著变化的现象，叫做时效。室温下进行的时效叫自然时效，在一定温度下进行的时效叫人工时效。时效处理是把材料有意识地在室温或较高温度存放较长时间，使之产生时效作用的工艺。
绝大多数进行时效强化的合金，原始组织都是由一种固溶体和某些金属化合物所组成。固溶体的溶解度随温度的上升而增大。在时效处理前进行淬火，就是为了在加热时使尽量多的溶质溶入固溶体，随后在快速冷却中溶解度虽然下降，但过剩的溶质来不及从固溶体中分析出来，而形成过饱和固溶体。为达到这一目的而进行的淬火常称为固溶热处理。
经过长期反复研究证实，时效强化的实质是从过饱和固溶体中析出许多非常细小的沉淀物颗粒(一般是金属化合物，也可能是过饱和固溶体中的溶质原子在许多微小地区聚集)，形成一些体积很小的溶质原子富集区。
在时效处理前进行固溶处理时，加热温度必须严格控制，以便使溶质原子能最大限度地固溶到固溶体中，同时又不致使合金发生熔化。许多铝合金固溶处理加热温度容许的偏差只有5℃左右。进行人工时效处理，必须严格控制加热温度和保温时间，才能得到比较理想的强化效果。生产中有时采用分段时效，即先在室温或比室温稍高的温度下保温一段时间，然后在更高的温度下再保温一段时间。这样作有时会得到较好的效果。
发明内容
本发明要解决的问题是：提供一种7005铝合金热处理的方法。
本发明的技术方案如下：一种7005铝合金热处理的方法，依次包括固溶处理、水淬处理和时效处理三步，其特征在于：
所述固溶处理的温度在430度-530度之间，固溶处理的时间为30分钟；
所述时效处理为双级时效处理，一级时效处理的温度为80度-110度，一级时效处理的时间为8小时；二级时效处理的温度为120度-140度，二级时效处理的时间为24小时。
进一步，所述固溶处理的温度为470度。
进一步，所述一级时效处理的温度为100度。
进一步，所述二级时效处理的温度为120度。
再进一步，所述处理后的7005铝合金的抗拉伸强度不小于400MPa，所述处理后的7005铝合金在300MPa的恒应力的作用下的断裂时间不小于7小时。
进一步，所述时效处理为替换为单级时效处理，时效处理的温度为100度-140度，时效处理的时间为10-48小时。
再进一步，所述时效处理的温度为110度，时效处理的时间为24小时。
更进一步，所述处理后的7005铝合金抗拉升强度不小于380MPa，所述处理后的7005铝合金在300MPa的恒应力的作用下的断裂时间不小于3小时。
本发明的有益效果在于：通过本发明的方法处理过的7005铝合金试样塑性变形能力更好，完全符合大塑性变形的要求，更加适用于自行车等领域的使用。
具体实施方式
一种7005铝合金热处理的方法，依次包括固溶处理、水淬处理和时效处理三步.
1.固溶温度对7005抗拉伸性能的影响(30分钟淬火)，如下表所示。
| 固溶温度(℃) | 430 | 440 | 450 | 460 | 470 | 480 | 500 | 510 | 530 |
| 抗拉伸轻度(MPa) | 328 | 336 | 341 | 362 | 370 | 368 | 355 | 349 | 339 |
表1.不同固溶温度下的抗拉伸强度。
2.单级时效处理对7005抗拉伸性能的影响。
2.17005在470℃下，30分钟淬火后，用不同的温度进行16小时的时效处理，如下表。
| 时效温度(℃) | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 |
| 抗拉伸强度(MPa) | 342 | 368 | 345 | 356 | 340 |
表2.不同单级时效温度下的抗拉伸强度。
2.27005在470℃下，30分钟淬火后，在110℃进行不同时间的时效处理，如下表。
| 时效时间(h) | 10 | 12 | 16 | 20 | 24 | 28 | 48 |
| 抗拉伸强度(MPa) | 357 | 361 | 371 | 377 | 385 | 354 | 230 |
表3.不同单级时效时间下的抗拉伸强度。
3.双级时效处理对7005抗拉伸性能的影响。
3.1不同一级时效温度对合金强度的影响。
| 时效工艺 | 抗拉伸强度(MPa) |
| 80℃X 8h+120℃X 24h | 424 |
| 90℃X 8h+120℃X 24h | 420 |
| 100℃X 8h+120℃X 24h | 412 |
| 110℃X 8h+120℃X 24h | 401 |
表4.不同一级时效温度对抗拉伸强度的影响。
3.2不同二级时效温度对合金强度的影响。
| 时效工艺 | 抗拉伸强度(MPa) |
| 100℃X 8h+120℃X 24h | 405 |
| 100℃X 8h+130℃X 24h | 403 |
| 100℃X 8h+140℃X 24h | 404 |
表5.不同二级时效温度对抗拉伸强度的影响。
综上所述，7005铝合金的热处理工艺为470度，30分钟固溶处理后，水淬，双级时效为100℃X8h+120℃X24h，合金拉伸强度可达到400MPa，抗腐蚀性能良好，组织晶粒细小，具有很好的综合性能。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种7005铝合金热处理的方法，依次包括固溶处理、水淬处理和时效处理三步，其特征在于：
所述固溶处理的温度在430度-530度之间，固溶处理的时间为30分钟；
所述时效处理为双级时效处理，一级时效处理的温度为80度-110度，一级时效处理的时间为8小时；二级时效处理的温度为120度-140度，二级时效处理的时间为24小时。
2.根据权利要求1所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述固溶处理的温度为470度。
3.根据权利要求1所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述一级时效处理的温度为100度。
4.根据权利要求1所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述二级时效处理的温度为120度。
5.根据权利要求1-4任一项所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述处理后的7005铝合金的抗拉伸强度不小于400MPa，所述处理后的7005铝合金在300MPa的恒应力的作用下的断裂时间不小于7小时。
6.根据权利要求1所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述时效处理为替换为单级时效处理，时效处理的温度为100度-140度，时效处理的时间为10-48小时。
7.根据权利要求6所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述时效处理的温度为110度，时效处理的时间为24小时。
8.根据权利要求7所述一种7005铝合金热处理的方法，其特征在于：所述处理后的7005铝合金抗拉升强度不小于380MPa，所述处理后的7005铝合金在300MPa的恒应力的作用下的断裂时间不小于3小时。
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