CN107130195A - 一种2a70铝合金锻件热处理工艺 - Google Patents

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张春波
王启晨
宋丽娜
吕秀婷
范维强
韩明
徐巍
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Abstract

一种2A70铝合金锻件热处理工艺，属于铝合金热处理技术领域。本发明为了解决现有技术对铝合金的热处理获得的2A70铝合金的抗拉强度和延伸率不满足航空发动机及其它较高温度条件下使用的问题。本发明包括步骤一、将2A70铝合金进行退火处理；步骤二、将退火后的2A70铝合金进行固溶处理；步骤三、将固溶处理后的2A70铝合金进行淬火处理，淬火介质为水；步骤四、将固溶后的铝合金在185℃～195℃范围内进行时效，时效时间在9h～11h。本发明探讨了退火热处理工艺各参数对合金组织和性能的影响，并且通过合理的固溶处理和时效处理保证2A70铝合金锻件抗拉强度达到400Mpa、延伸率达到13％，满足航空发动机及其它较高温度条件下对铝合金锻件的使用要求。

Description

一种2A70铝合金锻件热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种提高2A70铝合金锻件抗拉强度和延伸率的热处理方法，属于铝合金热处理技术领域。
背景技术
随着航空航天技术的迅速发展，铝合金作为低密小、高强度的金属材料，越来越受到人们的青睐。2A70铝合金属Al-Cu-Mg-Fe-Ni系变形合金具有优良的热塑性，主要用于生产锻件，广泛应用于航空发动机及其它较高温度条件下工作的零部件。2A70合金是可热处理强化合金，固溶处理加入人工时效后强度高，具有中等的塑性。以往为了获得2A70铝合金锻件高力学性能，普遍工艺参数530℃～540℃保温3～4h；185℃～195℃保温9～11h进行固溶时效处理，但是往往效果不好，抗拉强度满足≥375MPa的要求，但纵向、横向、高向的延伸率良莠不齐，严重影响2A70铝合金锻件的使用范围，同时增加了生产成本。因此开发一种保证强度指标要求的同时，提高产品的延伸率的热处理方法，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术对铝合金的热处理获得的2A70铝合金的抗拉强度和延伸率不满足航空发动机及其它较高温度条件下使用的问题，进而提供一种2A70铝合金锻件热处理工艺。
本发明的技术方案：
一种2A70铝合金锻件热处理工艺包括以下步骤：
步骤一、将2A70铝合金进行退火处理；
将2A70铝合金送入退火炉中，加热至380℃，保温2h，然后出炉空冷；
步骤二、将进行退火处理后的2A70铝合金进行固溶处理；
将2A70铝合金在520℃～540℃温度范围内保温3～4h进行固溶处理；
步骤三、淬火处理；
将固溶处理后的2A70铝合金进行淬火处理，淬火介质为水，淬火转移时间≤10秒，淬火水温固定为10～30℃。
步骤四、时效处理；
将淬火处理后的的铝合金在185℃～195℃范围内进行时效，时效时间在9h～11h。
进一步地、所述步骤二中固溶处理的加热温度优选535℃，固溶保温时间优选4h。
进一步地、所述步骤二中固溶处理的加热温度优选525℃，固溶保温时间优选4h。
进一步地、所述步骤三中时效温度为190℃，时效处理时间为9h。
进一步地、所述步骤三中时效温度为190℃，时效处理时间为10h。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明对2A70铝合金进行了均匀化退火热处理工艺，由于合金相的溶解与晶内偏析的消除，2A70铝合金的组织成分均匀性得到提高，改善了合金的微观组织，消除了残余应力，增强了合金的可加工性。
2.本发明的工艺简单，成本低，具有较高的生产效率，适合大规模工业生产。
3.本发明探讨了退火热处理工艺各参数对合金组织和性能的影响，并且通过合理的固溶处理和时效处理保证2A70铝合金锻件抗拉强度达到400Mpa、延伸率达到13％，满足航空发动机及其它较高温度条件下对铝合金锻件的使用要求。
附图说明
图1是一种2A70铝合金锻件热处理工艺流程图；
具体实施方式
本发明涉及的具体工艺过程如下：
步骤一、将2A70铝合金进行退火处理。将2A70铝合金在380℃温度范围内保温一定时间进行退火处理，保温时间2h，以期通过重结晶达到均匀组织、细化晶粒、充分消除内应力、提高塑性变形能力和减小各向异性的目的。
步骤二、将进行退火处理后的2A70铝合金进行固溶处理，将2A70铝合金在530℃～540℃温度范围内保温一定时间进行固溶处理，保温时间一般在3h～4h。固溶温度决定了强化相能否最大限度地溶入固溶体，从而影响着固溶体的过饱和程度(包括溶质原子和空位的双重过饱和)，以及时效后所产生的时效强化效果。固溶温度过低，得不到满意的强化效果；固溶温度过高，使合金中的低熔点共晶熔化(过烧)，力学性能和抗腐蚀性降低。在保证强化相充分溶入固溶体的前提下，保温时间取下限。
步骤三、淬火处理。将固溶处理后的2A70铝合金进行淬火处理，淬火介质为水，淬火转移时间≤10秒，淬火水温固定为10～30℃。
步骤四、时效处理。将淬火处理后的的铝合金在185℃～195℃范围内进行时效，合金的强化效果与时效温度和时间有着密切的关系，时效温度和保温时间决定了固溶获得的过饱和固溶体是否充分发生分解和析出过剩溶质原子，从而影响着时效后的强化效果，是影响锻件力学性能的重要因素。对于2A70合金锻件而言，在185℃～195℃范围内进行时效，能获得最大的强化效果，属于最佳时效温度范围，同时在185℃～195℃时效温度下，为获得最大时效强化效果，也对应有一最佳时效时间。时效时间过长，将使合金时效过度，降低强化效果，甚至产生软化。这种影响，在时效温度较高时更为明显。时间过短，将使合金时效不足，也会降低强化效果。所以时效时间选在9h～11h。
由于热处理设备的炉温均匀性好，且能准确地控制加热温度、保温时间，波动误差较小，对锻件的力学性能影响小，试验不考虑误差因素的影响。试验方案：将退火处理、固溶温度、时效时间作为可控因素进行试验；固溶时间固定为4h，淬火转移时间≤10s，时效温度固定为190℃，淬火水温≤30℃。
根据上述热处理工艺指定如下实验方案：
分别设置9组实验方案，并设定每个方案的热处理参数，其中包括设定固溶处理温度和时间、退火处理温度和时间、时效处理温度和时间(如表1)，然后通过对热处理后获得的2A70合金锻件分别进行不同方向的抗拉强度和延伸率实验，对比每组实验方案获得的2A70合金锻件性能结果(如表2)，分析最优热处理方案，获得最优2A70合金锻件热处理工艺。
表1 2A70合金锻件热处理实验方案制度表
表2 不同热处理方案下2A70合金锻件性能结果表
以上实验表明经本发明所述的热处理制度进行热处理，方案9的样品抗拉强度达到400Mpa、延伸率达到13％，所以2A70铝合金锻件首先退火处理380℃×4h，然后固溶处理工艺为535℃×4h和时效190℃×10h热处理制度下，综合力学性能指标达(抗拉强度、延伸率)到最优。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种2A70铝合金锻件热处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将2A70铝合金进行退火处理；
将2A70铝合金送入退火炉中，加热至380℃，保温2h，然后出炉空冷；
步骤二、将进行退火处理后的2A70铝合金进行固溶处理；
将2A70铝合金在520℃～540℃温度范围内保温3～4h进行固溶处理；
步骤三、淬火处理；
将固溶处理后的2A70铝合金进行淬火处理，淬火介质为水，淬火转移时间≤10秒，淬火水温固定为10～30℃。
步骤四、时效处理；
将固溶后的铝合金在185℃～195℃范围内进行时效，时效时间在9h～11h。
2.根据权利要求1所述的一种2A70铝合金锻件热处理工艺，其特征在于：所述步骤二中固溶处理的加热温度优选535℃，固溶保温时间优选4h。
3.根据权利要求1所述的一种2A70铝合金锻件热处理工艺，其特征在于：所述步骤二中固溶处理的加热温度优选525℃，固溶保温时间优选4h。
4.根据权利要求1所述的一种2A70铝合金锻件热处理工艺，其特征在于：所述步骤四中时效温度为190℃，时效处理时间为9h。
5.根据权利要求1所述的一种2A70铝合金锻件热处理工艺，其特征在于：所述步骤四中时效温度为190℃，时效处理时间为10h。
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