CN106244959B - 一种7085铝合金的锻造和热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种7085铝合金的锻造和热处理工艺，包括如下操作步骤：购买坯料‑切断坯料并下料‑锻造加热‑制坯‑机加工内孔‑加热‑马架扩孔‑回炉加热‑碾环‑冷却‑固溶‑冷变形‑时效‑机加工至要求尺寸。本发明操作方便，通过多级时效技术，确保强度的情况下，调控晶内和晶界析出物，提升抗应力腐蚀能力。
Description
技术领域
本发明涉及工艺成形和热处理技术领域，尤其是一种7085铝合金的锻造和热处理工艺。
背景技术
随着航空航天事业的快速发展，2XXX铝合金强度已经无法满足需求，因此高强7XXX系铝合金成为了研究的重点方向。本发明主要介绍一种7085铝合金的锻造和热处理工艺，7085系超高强铝合金范围，合金化程度高，在经过改锻碾环成形，固溶和多级时效热处理后，具有高强、高韧的优良力学性能。一定程度上解决了现有铝合金整体强度偏低、抗应力腐蚀能力差的问题。
现有的铝合金应用多为2XXX铝合金，强度在400MPa左右，无法满足使用要求，已经在研究的7XXX系铝合金，虽然强度高，但是塑性和抗应力腐蚀能力较差，无法得到广泛的推广和应用。本发明通过对7085铝合金改锻后实施多级时效技术，在保证高强度的前提下，调控晶界析出物，提高合金的抗应力腐蚀能力。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种7085铝合金的锻造和热处理工艺，从而在保证合金高强度的同时，提高合金的韧性和抗应力腐蚀能力。
本发明所采用的技术方案如下：
一种7085铝合金的锻造和热处理工艺，包括如下操作步骤：
第一步：购买坯料，坯料为铝合金铸锭，高径比小于2.5；
第二步：切断坯料并下料；
第三步：锻造加热：要求室温入炉，加热至440±5℃，保温6-10h；
第四步：制坯：制坯前将设备工装预热至300-350℃，并对设备工装涂抹润滑剂，采用多项改锻技术将加热坯料镦拔成圆饼件，对圆饼件进行冲孔；
第五步：机加工内孔：将冲孔后坯料空冷至室温后，加工掉由于冲孔过程中内孔产生的夹皮缺陷；
第六步：加热：将加工后坯料重新加热至440±5℃，保温8-12h；
第七步：马架扩孔：将加热坯料采用自由锻造马架扩孔方式进行锻造，制备碾环环坯；
第八步：回炉加热：将碾环环坯回炉加热至440±5℃，保温2-4h；
第九步：碾环：将环坯用碾环机进行轧制成铝合金锻件，碾环径向进给速度为0.2-0.5mm/s，碾环前预热环机与坯料接触部位至300-350℃，并涂抹润滑剂，碾环过程中对环坯表面和外圆、内孔实时喷涂润滑剂；
第十步：冷却：待锻件在碾环机上冷却至200℃以下时，转移至地面平放，空冷至室温；
第十一步：固溶：室温装炉，加热至460-480℃保温4-8h，固溶水温40-50℃，入水时间要求小于等于10s；
第十二步：冷变形：对固溶后的铝合金锻件进行轴向2％-4％变形量的冷变形；
第十三步：时效：第一级时效：升温至100-110℃保温8-10h；第二级时效：升温至140-165℃保温5-7h；水冷；第三级时效：装炉升温至100-120℃保温22-30h，时效结束后空冷；
第十四步：机加工至要求尺寸。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过多级时效技术，确保强度的情况下，调控晶内和晶界析出物，提升抗应力腐蚀能力。
本发明经过多级时效技术，合金完全可以保持T6状态下的峰值强度，保证了合金的高强特性。通过多级时效技术，可以调控晶界内和晶界间的析出物，粗大的晶界析出相可以显著的提高抗应力腐蚀能力，同时晶界内平衡相的充分析出，溶质原子大量的进入析出相而使偏聚程度减轻，晶内和晶界电化学差缩小，也有利于改善抗应力腐蚀应力。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
本实施例的7085铝合金的锻造和热处理工艺，包括如下操作步骤：
第一步：购买坯料，坯料为铝合金铸锭，高径比小于2.5；
第二步：切断坯料并下料；
第三步：锻造加热：要求室温入炉，加热至440±5℃，保温6-10h；
第四步：制坯：制坯前将设备工装预热至300-350℃，并对设备工装涂抹润滑剂，采用多项改锻技术将加热坯料镦拔成圆饼件，对圆饼件进行冲孔；
第五步：机加工内孔：将冲孔后坯料空冷至室温后，加工掉由于冲孔过程中内孔产生的夹皮缺陷；
第六步：加热：将加工后坯料重新加热至440±5℃，保温8-12h；
第七步：马架扩孔：将加热坯料采用自由锻造马架扩孔方式进行锻造，制备碾环环坯；
第八步：回炉加热：将碾环环坯回炉加热至440±5℃，保温2-4h；
第九步：碾环：将环坯用碾环机进行轧制成铝合金锻件，碾环径向进给速度为0.2-0.5mm/s，碾环前预热环机与坯料接触部位至300-350℃，并涂抹润滑剂，碾环过程中对环坯表面和外圆、内孔实时喷涂润滑剂；
第十步：冷却：待锻件在碾环机上冷却至200℃以下时，转移至地面平放，空冷至室温；
第十一步：固溶：室温装炉，加热至460-480℃保温4-8h，固溶水温40-50℃，入水时间要求小于等于10s；
第十二步：冷变形：对固溶后的铝合金锻件进行轴向2％-4％变形量的冷变形；
第十三步：时效：第一级时效：升温至100-110℃保温8-10h；第二级时效：升温至140-165℃保温5-7h；水冷；第三级时效：装炉升温至100-120℃保温22-30h，时效结束后空冷；
第十四步：机加工至要求尺寸。
实施例一：
第一步：购买坯料，坯料为铝合金铸锭，高径比小于2.5；
第二步：切断坯料并下料；
第三步：锻造加热：要求室温入炉，加热至440±5℃，保温6-10h；
第四步：制坯：制坯前将设备工装预热至300-350℃，并对设备工装涂抹润滑剂，采用多项改锻技术将加热坯料镦拔成圆饼件，对圆饼件进行冲孔；
第五步：机加工内孔：将冲孔后坯料空冷至室温后，加工掉由于冲孔过程中内孔产生的夹皮缺陷；
第六步：加热：将加工后坯料重新加热至440±5℃，保温8-12h；
第七步：马架扩孔：将加热坯料采用自由锻造马架扩孔方式进行锻造，制备碾环环坯；
第八步：回炉加热：将碾环环坯回炉加热至440±5℃，保温2-4h；
第九步：碾环：将环坯用碾环机进行轧制成铝合金锻件，碾环径向进给速度为0.2-0.5mm/s，碾环前预热环机与坯料接触部位至300-350℃，并涂抹润滑剂，碾环过程中对环坯表面和外圆、内孔实时喷涂润滑剂；
第十步：冷却：待锻件在碾环机上冷却至200℃以下时，转移至地面平放，空冷至室温；
第十一步：固溶：室温装炉，加热至460-480℃保温4-8h，固溶水温40-50℃，入水时间要求小于等于10s；
第十二步：冷变形：对固溶后的铝合金锻件进行轴向2％-4％变形量的冷变形；
第十三步：时效：第一级时效：升温至100-110℃保温8-10h；第二级时效：升温至140-165℃保温5-7h；水冷；第三级时效：装炉升温至100-120℃保温22-30h，时效结束后空冷；
第十四步：机加工至要求尺寸。
实施例二：
第一步：购买坯料，坯料为铝合金铸锭，高径比为2.3；
第二步：切断坯料并下料；
第三步：锻造加热：要求室温入炉，加热至445℃，保温10h；
第四步：制坯：制坯前将设备工装预热至350℃，并对设备工装涂抹润滑剂，采用多项改锻技术将加热坯料镦拔成圆饼件，对圆饼件进行冲孔；
第五步：机加工内孔：将冲孔后坯料空冷至室温后，加工掉由于冲孔过程中内孔产生的夹皮缺陷；
第六步：加热：将加工后坯料重新加热至445℃，保温12h；
第七步：马架扩孔：将加热坯料采用自由锻造马架扩孔方式进行锻造，制备碾环环坯；
第八步：回炉加热：将碾环环坯回炉加热至445℃，保温4h；
第九步：碾环：将环坯用碾环机进行轧制成铝合金锻件，碾环径向进给速度为0.5mm/s，碾环前预热环机与坯料接触部位至350℃，并涂抹润滑剂，碾环过程中对环坯表面和外圆、内孔实时喷涂润滑剂；
第十步：冷却：待锻件在碾环机上冷却至200℃以下时，转移至地面平放，空冷至室温；
第十一步：固溶：室温装炉，加热至460-480℃保温4-8h，固溶水温40-50℃，入水时间为10s；
第十二步：冷变形：对固溶后的铝合金锻件进行轴向4％变形量的冷变形；
第十三步：时效：第一级时效：升温至110℃，保温10h；第二级时效：升温至165℃，保温7h；水冷；第三级时效：装炉升温至120℃，保温30h，时效结束后空冷；
第十四步：机加工至要求尺寸。
实施例三：
第一步：购买坯料，坯料为铝合金铸锭，高径比为1.5；
第二步：切断坯料并下料；
第三步：锻造加热：要求室温入炉，加热至435℃，保温6h；
第四步：制坯：制坯前将设备工装预热至300℃，并对设备工装涂抹润滑剂，采用多项改锻技术将加热坯料镦拔成圆饼件，对圆饼件进行冲孔；
第五步：机加工内孔：将冲孔后坯料空冷至室温后，加工掉由于冲孔过程中内孔产生的夹皮缺陷；
第六步：加热：将加工后坯料重新加热至435℃，保温8h；
第七步：马架扩孔：将加热坯料采用自由锻造马架扩孔方式进行锻造，制备碾环环坯；
第八步：回炉加热：将碾环环坯回炉加热至435℃，保温2h；
第九步：碾环：将环坯用碾环机进行轧制成铝合金锻件，碾环径向进给速度为0.2mm/s，碾环前预热环机与坯料接触部位至300℃，并涂抹润滑剂，碾环过程中对环坯表面和外圆、内孔实时喷涂润滑剂；
第十步：冷却：待锻件在碾环机上冷却至200℃以下时，转移至地面平放，空冷至室温；
第十一步：固溶：室温装炉，加热至470℃保温6h，固溶水温45℃，入水时间为3s；
第十二步：冷变形：对固溶后的铝合金锻件进行轴向2％变形量的冷变形；
第十三步：时效：第一级时效：升温至100℃保温8h；第二级时效：升温至140℃保温5h；水冷；第三级时效：装炉升温至100℃保温22h，时效结束后空冷；
第十四步：机加工至要求尺寸。
第一级时效为低温短时间热处理，目的在于形成大量稳定的GP区；第二级时效为高温短时间热处理，温度升高后，大量稳定的GP区溶解，析出大量的强化相，合金的强度大幅度提高，但是此时强化相状态不稳定；第三级时效为低温长时间热处理，一方面长时间热处理可以使得强化相趋于稳定，且强化相变得粗大，粗大的强化相可以吸收H原子，提升抗应力腐蚀能力，另一方面可以调控晶间和晶间析出物。经过三级时效处理，在保证高强度的同时，保持高韧性、高抗应力腐蚀能力。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (1)
1.一种7085铝合金的锻造和热处理工艺，其特征在于：包括如下操作步骤：
第一步：购买坯料，坯料为铝合金铸锭，高径比小于2.5；
第二步：切断坯料并下料；
第三步：锻造加热：要求室温入炉，加热至440±5℃，保温6-10h；
第四步：制坯：制坯前将设备工装预热至300-350℃，并对设备工装涂抹润滑剂，采用多项改锻技术将加热坯料镦拔成圆饼件，对圆饼件进行冲孔；
第五步：机加工内孔：将冲孔后坯料空冷至室温后，加工掉由于冲孔过程中内孔产生的夹皮缺陷；
第六步：加热：将加工后坯料重新加热至440±5℃，保温8-12h；
第七步：马架扩孔：将加热坯料采用自由锻造马架扩孔方式进行锻造，制备碾环环坯；
第八步：回炉加热：将碾环环坯回炉加热至440±5℃，保温2-4h；
第九步：碾环：将环坯用碾环机进行轧制成铝合金锻件，碾环径向进给速度为0.2-0.5mm/s，碾环前预热环机与坯料接触部位至300-350℃，并涂抹润滑剂，碾环过程中对环坯表面和外圆、内孔实时喷涂润滑剂；
第十步：冷却：待锻件在碾环机上冷却至200℃以下时，转移至地面平放，空冷至室温；
第十一步：固溶：室温装炉，加热至460-480℃保温4-8h，固溶水温40-50℃，入水时间要求小于等于10s；
第十二步：冷变形：对固溶后的铝合金锻件进行轴向2％-4％变形量的冷变形；
第十三步：时效：第一级时效：升温至100-110℃保温8-10h；第二级时效：升温至140-165℃保温5-7h；水冷；第三级时效：装炉升温至100-120℃保温22-30h，时效结束后空冷；
第十四步：机加工至要求尺寸。
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