CN107398484A - 一种高性能铝合金挤压棒材生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金生产领域，涉及一种高性能铝合金挤压棒材生产工艺，配方组成成分和重量百分比含量为：Si：1.15％～1.30％、Fe：0～0.30％、Cu：0.05％～0.10％、Mn：0.55％～0.75％、Mg：1.0％～1.1％、Cr：0.15％～0.25％、Zn：0～0.20％、Zr：0～0.05％、Ti：0～0.05％、Pb：0～0.01％和余量Al，制备方法为熔铸、均质、挤压和热处理，本发明挤压后的铝合金棒材热处理过程采用分段梯度固溶的方法，此种加热方式减少了铝合金棒材表面与棒材中心的温度差，同时缩短了铝合金棒材在高温停留时间，在保证力学性能的条件下，有效避免了粗晶环的产生，这样制得的铝合金棒材不仅具有很高的力学性能，低倍组织晶粒也符合标准，同时提高了铝合金棒材质量与使用寿命。

Description

一种高性能铝合金挤压棒材生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金生产领域，涉及一种高性能铝合金挤压棒材生产工艺。
背景技术
在铝合金型材制造的过程中，挤压后的铝合金型材通常都需要通过固溶处理的步骤来提高型材的力学性能，但是现有技术中往往都是先将型材加热到指定温度并在该温度下保温一段时间，使力学性能得到提高，但同时由于高温保温时间较长，促进了再结晶晶粒的长大，导致粗晶环的产生，严重影响铝合金型材的性能与使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决铝合金型材高温保温时间长会导致粗晶环产生的问题，提供一种高性能铝合金挤压棒材生产工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种高性能铝合金挤压棒材生产工艺，包括如下步骤：
A、熔铸：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：1.15％～1.30％、Fe：0～0.30％、Cu：0.05％～0.10％、Mn：0.55％～0.75％、Mg：1.0％～1.1％、Cr：0.15％～0.25％、Zn：0～0.20％、Zr：0～0.05％、Ti：0～0.05％、Pb：0～0.01％和余量Al，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒，其中熔炼温度为730～760℃；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸棒加热至475～485℃，保温10～12小时，冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒；
C、挤压：将均质后的铝合金铸棒单孔挤压时实行分段加热，铝合金铸棒的头部加热至470～480℃，铝合金铸棒的尾部加热至450～460℃，挤压模具中的挤压筒加热至420～460℃，铝合金铸棒在模具中挤压时，采用液氮冷却模具的方法，保证模具温度在挤压过程中保持一个恒定的范围，液氮出口压力控制在0.3～0.4Mpa，挤压速度4.0～5.0m/min。
D、热处理：将挤压后的铝合金棒材进行在线风冷淬火处理，在线风冷淬火后的铝合金棒材进行固溶处理，固溶处理过程中铝合金棒材加热保温方式为梯度加热，温度为510℃时保温10分钟，温度升为533℃时保温40分钟，温度升为550℃时保温10分钟，加热保温后的铝合金棒材进行离线淬火，经180℃、6小时时效后得到高强度铝合金棒材。
进一步，步骤A中铝合金原料熔炼的过程中对熔体吹氩气同时伴随喷精炼剂，精炼剂的用量为1.5～2kg/吨铝合金原料，精炼后的铝合金原料铸造成铝合金铸棒。
进一步，步骤B中保温后的铝合金铸棒采用风冷的方式将铝合金铸棒冷却至室温。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的高性能铝合金挤压棒材生产工艺，采用液氮冷却模具方法，液氮通过冷却通道喷射在挤压模具的表面，吸收铝棒带来的热量，直接降低模具温度，使模具温度、铝合金铸棒的出料口温度保持在稳定温度范围内，达到提高挤压速度的目的；同时液氮气化后，体积膨胀600多倍，将模具出料口铸棒周围的空气排开，形成惰性保护，提高铸棒表面光洁度。
2、本发明的高性能铝合金挤压棒材生产工艺，挤压后的铝合金棒材固溶处理过程采用分段梯度加热的方法，减少了铝合金棒材在高温停留时间，在保证力学性能的条件下，避免了粗晶环的产生，这样制得的铝合金棒材不仅具有很高的力学性能，低倍组织晶粒也符合标准，同时提高了铝合金棒材质量与使用寿命。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1：
一种高性能铝合金挤压棒材生产工艺，包括如下步骤：
A、熔铸：铝合金棒材各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Zr Ti Pb Al
含量 1.15 0 0.05 0.55 1.0 0.15 0 0 0 0 余量
将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒，其中熔炼温度为730℃；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸棒加热至475℃，保温10小时，冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒；
C、挤压：将均质后的铝合金铸棒单孔挤压时实行分段加热，铝合金铸棒的头部加热至470℃，铝合金铸棒的尾部加热至450℃，挤压模具中的挤压筒加热至420℃，铝合金铸棒在模具中挤压时，采用液氮冷却模具的方法，保证模具温度在挤压过程中保持一个恒定的范围，液氮出口压力控制在0.3Mpa，挤压速度4.0m/min。
D、热处理：将挤压后的铝合金棒材进行在线风冷淬火处理，在线风冷淬火后的铝合金棒材进行固溶处理，固溶处理过程中铝合金棒材加热保温方式为梯度加热，温度为510℃时保温10分钟，温度升为533℃时保温40分钟，温度升为550℃时保温10分钟，加热保温后的铝合金棒材进行离线淬火，离线淬火过后经180℃、6小时时效后得到高强度铝合金棒材。
实施例2：
一种高性能铝合金挤压棒材生产工艺，包括如下步骤：
A、熔铸：铝合金棒材各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Zr Ti Pb Al
含量 1.30 0.3 0.10 0.75 1.1 0.25 0.20 0.05 0.05 0.01 余量
将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒，其中熔炼温度为760℃；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸棒加热至485℃，保温12小时，冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒；
C、挤压：将均质后的铝合金铸棒单孔挤压时实行分段加热，铝合金铸棒的头部加热至480℃，铝合金铸棒的尾部加热至460℃，挤压模具中的挤压筒加热至460℃，铝合金铸棒在模具中挤压时，采用液氮冷却模具的方法，保证模具温度在挤压过程中保持一个恒定的范围，液氮出口压力控制在0.3Mpa，挤压速度5.0m/min。
D、热处理：将挤压后的铝合金棒材进行在线风冷淬火处理，在线风冷淬火后的铝合金棒材进行固溶处理，固溶处理过程中铝合金棒材加热保温方式为梯度加热，温度为510℃时保温10分钟，温度升为533℃时保温40分钟，温度升为550℃时保温10分钟，加热保温后的铝合金棒材进行离线淬火，离线淬火过后经180℃、6小时时效后得到高强度铝合金棒材。
实施例3：
实施例3与实施例1的区别在于步骤C中没有对挤压模具采用液氮冷却的方式进行冷却。
实施例4：
实施例4与实施例1的区别在于步骤C中没有对挤压模具采用液氮冷却的方式进行冷却。
对比例1：
对比例1与实施例1的区别在于步骤D中淬火棒材加热方式为540～550℃，保温1小时。
对比例2：
对比例2与实施例1的区别在于步骤D中淬火棒材加热方式为540～550℃，保温1小时。
根据《GB-T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法》进行钢材拉伸试验，测得屈服强度、抗拉强度和延伸率。
表一：
实施例1至实施例4制备的铝合金棒材，屈服强度≥360Mpa，抗拉强度≥390Mpa，延伸率≥10％，低倍粗晶环≤0.5mm；目前国内生产此种材料的挤压棒材，屈服强度在280～340Mpa之间，抗拉强度在330～370Mpa之间，粗晶环在3mm左右，延伸率在8～12％之间，通过本发明所公开的加工工艺制备的铝合金棒材强度得到了大幅度提高，同时制备的铝合金棒材低倍组织无粗大晶粒生成。该铝合金棒材可以制备高端汽车铝合金转向控制臂，既满足汽车轻量化的要求，也具有性能稳定、强度高的优势。
低倍分析是检验钢铁热加工质量，尤其是冶金质量、锻造质量的重要手段。通过对实施例1至实施例4以及对比例1至对比例2制备的铝合金棒材低倍分析，发现实施例1～4制备的铝合金棒材经过梯度固溶处理后，铝合金棒材表面没有粗晶环的生成；而没有经过梯度固溶处理的铝合金棒材表面出现了粗晶环。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种高性能铝合金挤压棒材生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、熔铸：按照如下重量份数比配制铝合金原料：Si：1.15％～1.30％、Fe：0～0.30％、Cu：0.05％～0.10％、Mn：0.55％～0.75％、Mg：1.0％～1.1％、Cr：0.15％～0.25％、Zn：0～0.20％、Zr：0～0.05％、Ti：0～0.05％、Pb：0～0.01％和余量Al，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸棒，其中熔炼温度为730～760℃；
B、均质：将熔铸得到铝合金铸棒加热至475～485℃，保温10～12小时，冷却至常温得到均质后的铝合金铸棒；
C、挤压：将均质后的铝合金铸棒单孔挤压时实行分段加热，铝合金铸棒的头部加热至470～480℃，铝合金铸棒的尾部加热至450～460℃，挤压模具中的挤压筒加热至420～460℃，铝合金铸棒在模具中挤压时，采用液氮冷却模具的方法，保证模具温度在挤压过程中保持一个恒定的范围，液氮出口压力控制在0.3～0.4Mpa，挤压速度4.0～5.0m/min。
D、热处理：将挤压后的铝合金棒材进行在线风冷淬火处理，在线风冷淬火后的铝合金棒材进行固溶处理，固溶处理过程中铝合金棒材加热保温方式为梯度加热，温度为510℃时保温10分钟，温度升为533℃时保温40分钟，温度升为550℃时保温10分钟，加热保温后的铝合金棒材进行离线淬火，经时效后得到高强度铝合金棒材。
2.如权利要求1所述的高性能铝合金挤压棒材生产工艺，其特征在于，步骤A中铝合金原料熔炼的过程中对熔体吹氩气同时伴随喷精炼剂，精炼剂的用量为1.5～2kg/吨铝合金原料，精炼后的铝合金原料铸造成铝合金铸棒。
3.如权利要求2所述的高性能铝合金挤压棒材生产工艺，其特征在于，步骤B中保温后的铝合金铸棒采用风冷的方式将铝合金铸棒冷却至室温。
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