CN107058922B - 一种制备2e12铝合金退火细晶板材的热处理方法 - Google Patents

一种制备2e12铝合金退火细晶板材的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于铝合金薄板热处理技术，涉及一种制备2E12铝合金退火细晶板材的热处理方法。该方法适用的合金成分及重量百分比为：Cu 4.0～4.5％，Mn 0.45～0.7％，Mg 1.2～1.6％，Si≤0.06％，Fe≤0.12％，Cr≤0.05％，Zn≤0.15％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。其特征在于，将冷轧板材在一定温度下进行固溶淬火处理，然后在较低温度下进行退火处理。采取该工艺可以调整板材的组织性能特征，使板材的力学性能满足2E12退火板材的性能要求，且晶粒度等级得到较大提高，获得2E12铝合金退火细晶板材。其制备步骤为：固溶处理；淬火处理；退火处理。本发明在保证退火板材满足力学性能要求的前提下提高了合金的晶粒度等级，晶粒度从四级提高到一级，获得2E12铝合金退火细晶板材。

Description

一种制备2E12铝合金退火细晶板材的热处理方法
技术领域
本发明属于铝合金薄板热处理技术，涉及一种制备2E12铝合金退火细晶板材的热处理方法。
背景技术
2E12为第四代铝合金，具有优良的耐损伤性能，主要以薄板的形式应用于飞机蒙皮、钣金框、支架等部位。该合金常用的使用状态有T3、T42、O(退火)状态，在简单成形条件下，多采取T3状态直接成形，如机身直筒段蒙皮，而在结构相对复杂，对成形性能要求较高的部位，如前机身双曲蒙皮、双曲钣金框等，多采取O(退火)状态成形，然后固溶、校形并自然时效至T42状态。退火状态的晶粒度对成形后表面质量具有很大影响，晶粒度越高(晶粒尺寸越细小)，成形后表面质量约好，成品率越高。但是，通过传统方法制备2E12铝合金退火板时，由于冷轧变形储能较大，在长时间退火过程中导致晶粒长大，晶粒度等级较低，很难满足飞机零部件的成形要求。
发明内容
本发明的目的是：提出一种制备2E12铝合金退火细晶板材的热处理方法，采取该方法可以使2E12铝合金退火板材的晶粒度等级获得较大提高。
本发明的技术方案是：一种制备2E12铝合金退火细晶板材的热处理方法，该方法适用的合金的成分及重量百分比为：Cu 4.0～4.5％，Mn 0.45～0.7％，Mg 1.2～1.6％，Si≤0.06％，Fe≤0.12％，Cr≤0.05％，Zn≤0.15％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。该方法适用的板材厚度范围0.8mm～6.0mm。其特征在于，将冷轧板材在一定温度下进行固溶淬火处理，然后进行退火处理。其主要步骤为：
1.1、固溶处理：将冷轧至最终厚度的薄板在空气炉或盐浴炉内进行固溶处理，固溶处理温度为488℃-499℃，保温时间10～50min；
1.2、淬火处理：将固溶后的板材在10～30℃水中进行淬火，淬火转移时间小于15s；
1.3、退火处理：将固溶淬火后的薄板在在空气炉内进行退火处理退火温度300℃～440℃，保温时间1～10h；保温完毕后以15～40℃/h的速率随炉冷至260～200℃后出炉空冷至室温；
本发明的优点是：本发明在综合考虑工业化生产步骤、效率与成本、合金性能的前提下提出了一种新型的热处理方法，通过短时高温淬火使合金发生充分的再结晶形成细小等轴晶粒，然后再通过低温退火消除残余位错，降低强度。从而保证退火板材满足力学性能要求的前提下提高了合金的晶粒度等级，晶粒度从四级提高到一级，获得2E12铝合金退火细晶板材。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1
合金成分及重量百分比为：Cu 4.0～4.5％，Mn 0.45～0.7％，Mg 1.2～1.6％，Si≤0.06％，Fe≤0.12％，Cr≤0.05％，Zn≤0.15％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。具体包括如下步骤：
(1)固溶处理温度：488℃-499℃，到温入炉，保温时间30min后室温水淬，淬火转移时间小于15s；
(2)将经过固溶淬火处理后的板材进行退火处理，退火温度380℃，随炉升温至规定温度，保温时间3h，保温完毕后以20℃/h的速率随炉冷至240℃后出炉空冷至室温。
实施例2
合金成分及重量百分比为：Cu 4.0～4.5％，Mn 0.45～0.7％，Mg 1.2～1.6％，Si≤0.06％，Fe≤0.12％，Cr≤0.05％，Zn≤0.15％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。具体包括如下步骤：
(1)固溶处理温度：488℃-499℃，到温入炉，保温时间30min后室温水淬，淬火转移时间小于15s；
(2)将经过固溶淬火处理后的板材进行退火处理，退火温度420℃，随炉升温至规定温度，保温时间5h，保温完毕后以30℃/h的速率随炉冷至260℃后出炉空冷至室温。
实施例3
合金成分及重量百分比为：Cu 4.0～4.5％，Mn 0.45～0.7％，Mg 1.2～1.6％，Si≤0.06％，Fe≤0.12％，Cr≤0.05％，Zn≤0.15％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。具体包括如下步骤：
(1)固溶处理温度：488℃-499℃，到温入炉，保温时间30min后室温水淬，淬火转移时间小于15s；
(2)将经过固溶淬火处理后的板材进行退火处理，退火温度440℃，随炉升温至规定温度，保温时间2h，保温完毕后以20℃/h的速率随炉冷至260℃后出炉空冷至室温。
实施例4
合金成分及重量百分比为：Cu 4.0～4.5％，Mn 0.45～0.7％，Mg 1.2～1.6％，Si≤0.06％，Fe≤0.12％，Cr≤0.05％，Zn≤0.15％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。具体包括如下步骤：
(1)固溶处理温度：488℃-499℃，到温入炉，保温时间20min后室温水淬，淬火转移时间小于15s；
(2)将经过固溶淬火处理后的板材进行退火处理，退火温度340℃，随炉升温至规定温度，保温时间2h，保温完毕后以40℃/h的速率随炉冷至220℃后出炉空冷至室温。
实施例5
合金成分及重量百分比为：Cu 4.0～4.5％，Mn 0.45～0.7％，Mg 1.2～1.6％，Si≤0.06％，Fe≤0.12％，Cr≤0.05％，Zn≤0.15％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。具体包括如下步骤：
(1)固溶处理温度：488℃-499℃，到温入炉，保温时间50min后室温水淬，淬火转移时间小于15s；
(2)将经过固溶淬火处理后的板材进行退火处理，退火温度400℃，随炉升温至规定温度，保温时间2h，保温完毕后以20℃/h的速率随炉冷至260℃后出炉空冷至室温。
以上实施例1、2、3、4和5合金获得的退火板材的室温拉伸性能如表1所示。
表1本发明3个实施例不同厚度板材对应的力学性能
对比例1
合金成分及重量百分比为：Cu 4.0～4.5％，Mn 0.45～0.7％，Mg 1.2～1.6％，Si≤0.06％，Fe≤0.12％，Cr≤0.05％，Zn≤0.15％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。采用传统方式得到的退火冷轧板，冷轧结束后直接在400℃，保温2h后，以20℃/h的速率随炉冷至260℃后出炉空冷至室温。
对比例2
合金成分及重量百分比为：Cu 4.0～4.5％，Mn 0.45～0.7％，Mg 1.2～1.6％，Si≤0.06％，Fe≤0.12％，Cr≤0.05％，Zn≤0.15％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。采用传统方式得到的退火冷轧板，冷轧结束后直接在420℃，保温4h后，以30℃/h的速率随炉冷至260℃后出炉空冷至室温。
以上对比1和2合金获得的退火板材的室温拉伸性能如表2所示。
表2本发明2个对比例不同厚度板材对应的力学性能

Claims (1)

1.一种制备2E12铝合金退火细晶板材的热处理方法，该方法适用的合金的成分及重量百分比为：Cu 4.0～4.5％，Mn 0.45～0.7％，Mg 1.2～1.6％，Si≤0.06％，Fe≤0.12％，Cr≤0.05％，Zn≤0.15％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al，该方法适用的板材厚度范围0.8mm～6.0mm，其特征在于，将冷轧板材在一定温度下进行固溶淬火处理，然后进行退火处理，其步骤为：
1.1、固溶处理：将冷轧至最终厚度的薄板在空气炉或盐浴炉内进行固溶处理，固溶处理温度为488℃-499℃，保温时间10～50min；
1.2、淬火处理：将固溶后的板材在10～30℃水中进行淬火，淬火转移时间小于15s；
1.3、退火处理：将固溶淬火后的薄板在空气炉内进行退火处理，退火温度300℃～440℃，保温时间1～10h；保温完毕后以15～40℃/h的速率随炉冷至260～200℃后出炉空冷至室温。
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