CN107460417A - 一种用于铝合金的多级时效处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于铝合金的多级时效处理方法，涉及热处理领域，其用于经过固溶处理后的铝合金工件。所述多级时效处理方法包括：将所述铝合金工件在室温下放置预定停放时间；将所述铝合金工件由室温升温至第一预定温度；保持所述铝合金工件在所述第一预定温度至第一预定时长；继续将所述铝合金工件从所述第一预定温度升温至第二预定温度；保持所述铝合金工件在所述第二预定温度至第二预定时长；取出所述铝合金工件，以使得其在空气中自然冷却至室温；其中，所述预定停放时间的范围为1h～24h，所述第一预定温度的范围为150℃～170℃。本发明能够缩短工艺时间，以得到组织均匀性好、延伸率高、适于韧性要求较高的铝合金工件，并提高工件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及热处理领域，特别涉及一种用于铝合金的多级时效处理方法。
背景技术
ZL104属于Al-Si-Mg系铸造铝合金。铸造铝合金的强化通常采用T6热处理方法，即固溶处理加人工时效处理。其中，T6热处理方法的工艺程序主要包括：加热、保温、淬火、时效。固溶处理是使合金元素Si、Mg等在高温下固溶到基体金属铝中以形成固溶体。将固溶体保温后快速冷却，得到过饱和固溶体，同时使基体金属铝的位错密度增大且发生晶格畸变，从而一定程度的提高铝合金的强度和硬度。但是单纯的固溶处理强化效果有限，铸造铝合金想要获得高强度，必须配合有效的时效强化处理。时效处理是使固溶处理中得到的过饱和固溶体在某一较低温度下加热分解，析出弥散相从而进一步提高铸造铝合金的强度硬度。这种弥散相的形态及分布对铸造铝合金的强度起决定性作用。
但是，现有技术中，ZL104的时效处理的全部时间一般需要5至6个小时才能够得到所需要的铝合金。耗时如此长的时效处理时间，得到的铝合金的组织均匀性却还是较差，综合机械性能也较差，而且延伸率往往难以达标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于铝合金的多级时效处理方法，从而缩短工艺时间，以得到组织均匀性好、延伸率高、适于韧性要求较高的铝合金工件，并提高工件的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种用于铝合金的多级时效处理方法，其用于经过固溶处理后的铝合金工件，所述多级时效处理方法包括：
将所述铝合金工件在室温下放置预定停放时间；
将所述铝合金工件由室温升温至第一预定温度；
保持所述铝合金工件在所述第一预定温度至第一预定时长；
继续将所述铝合金工件从所述第一预定温度升温至第二预定温度；
保持所述铝合金工件在所述第二预定温度至第二预定时长；
取出所述铝合金工件，以使得其在空气中自然冷却至室温；
其中，所述预定停放时间的范围为1h～24h，所述第一预定温度的范围为150℃～170℃。
优选的，所述第一预定温度为160℃。
优选的，所述第一预定时长的范围为0.5h～1h。
优选的，所述第二预定温度的范围为190℃～220℃。
优选的，所述第二预定温度为205℃。
优选的，所述第二预定时长为1h。
优选的，所述铝合金为ZL104。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明将铝合金工件预先达到较低温度的第一预定温度，因此，铝合金工件能够在这时形成高密度均匀形核的GP区(GuinierPreston Zone，合金中预脱溶的原子偏聚区)。尤其是，本发明的铝合金工件在第一预定温度保温第一预定时长，因此，铝合金工件的形核能在这段时长内长大到一定尺寸，即可成为最终时效形成弥散相的核心，从而大大提高组织的均匀性。然后，将铝合金工件在第二预定温度的时效中进一步的稳定工件内部最终的弥散相状态及分布，通过调整弥散相的结构和弥散度以达到良好的综合力学性能，解决延伸率不足的问题，提高ZL104铸造铝合金的使用寿命，提高工件强度。
在优选的方案中，在选择范围内，预定停放时间、第一预定温度以及第二预定温度的具体数值的选择可以根据工件的性能要求来决定。这显然增强了时效处理方法的适用性。
在优选的方案中，本发明保持第一预定时长的范围为0.5h～1h。而第二预定时长为1h。保温时间的缩短使得整个时效处理过程的时间大大缩短，提高了处理效率。
在优选的方案中，经过本发明时效处理方法处理后工件的延伸率可达到10％以上，处理后的工件完全适用于韧性要求较高的应用场合。而且，在大大提高了工件延伸率的基础上，本发明铝合金工件的强度与传统工艺生产的强度相比更优秀。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1为本发明一种用于铝合金的多级时效处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的一种用于铝合金的多级时效处理方法，其用于经过固溶处理之后的铝合金工件。而且本发明的多级时效处理方法尤其适用于代号ZL104(ZAlSi9Mg合金)的铝合金。首先，在进行时效处理之前，本发明的铝合金工件需要先进行固溶处理。这里的固溶处理可以和现有技术中的固溶处理相同。在其中一个现有技术中，对铝合金工件的固溶处理方式为：加热铝合金工件至535±5℃的温度区间，并保温8h至9h。然后，将铝合金工件通过热水冷却。
如图1所示，经过以上固溶处理之后的铝合金工件，其多级时效处理方法主要是以下步骤：
步骤101：将所述铝合金工件在室温下放置预定停放时间；
步骤103：将所述铝合金工件由室温升温至第一预定温度；
步骤105：保持所述铝合金工件在所述第一预定温度至第一预定时长；
步骤107：将所述铝合金工件从所述第一预定温度升温至第二预定温度；
步骤109：保持所述铝合金工件在所述第二预定温度至第二预定时长；
步骤111：取出所述铝合金工件，以使得其在空气中自然冷却至室温。
在步骤101中，预定停放时间的长度是可选择的。如果工件的性能要求是需要工件的强度要更高，则预定停放时间的长度可以靠近可选择范围的下限。如果工件的性能要求是需要工件的强度和韧性的配合度更高，则预定停放时间的长度可以在范围的中下限中选择。具体的，在本实施例中，预定停放时间的范围为1h～24h。因此，如果工件的性能要求是需要工件的强度要更高，则预定停放时间的长度可以靠近1h；而如果工件的性能要求是需要工件的强度和韧性的配合度更高，则预定停放时间的长度可以在1h～12h中选择。
在步骤103，本发明将铝合金工件预先达到较低温度的第一预定温度，因此，铝合金工件能够在这时形成高密度均匀形核的GP区(Guinier Preston Zone，合金中预脱溶的原子偏聚区)。尤其是在步骤105中，本发明的铝合金工件在第一预定温度保温第一预定时长，因此，铝合金工件的形核能在这段时长内长大到一定尺寸，即可成为最终时效形成弥散相的核心，从而大大提高组织的均匀性。而且第一预定温度是可选择的。如果工件的性能要求是需要工件的强度要更高，则第一预定温度的数值可以在选择范围的中下限。如果工件的性能要求是需要工件的强度和韧性的配合度更高，则第一预定温度的数值可以靠近范围的上限。具体的，在本实施例中，第一预定温度的范围为150℃～170℃。因此，。如果工件的性能要求是需要工件的强度要更高，则第一预定温度的数值可以在150℃～160℃之间选择。如果工件的性能要求是需要工件的强度和韧性的配合度更高，则第一预定温度的数值可以靠近170℃。
在步骤107中，将铝合金工件在第二预定温度的时效中进一步的稳定工件内部最终的弥散相状态及分布，通过调整弥散相的结构和弥散度以达到良好的综合力学性能，解决延伸率不足的问题，提高ZL104铸造铝合金的使用寿命，提高工件强度。
因此，在经过步骤101至步骤109后，本发明能够得到较高弥散度、弥散相分布均匀、组织结构均匀细致、材料延伸率较高、韧性较高的铝合金工件。而且，经过本发明时效处理方法处理后工件的延伸率可达到10％以上，处理后的工件完全适用于韧性要求较高的应用场合。而且，在大大提高了工件延伸率的基础上，本发明铝合金工件的强度与传统工艺生产的强度相比更优秀。
具体的，在本发明的实施例中，所述预定停放时间的范围为1h～24h。预定停放时间可以是1h～24h的任一值，并且，具体的预定停放时间的选择可以根据所需工件的性能要求来进行调整。
具体的，在本发明的实施例中，所述第一预定温度的范围为150℃～170℃。第一预定温度可以为150℃～170℃之间的任一温度值。并且，具体的第一预定温度的值的选择可以根据所需工件的性能要求来进行调整。优选的，所述第一预定温度可以为160℃。
具体的，在本发明的实施例中，所述第一预定时长的范围为0.5h～1h。
具体的，在本发明的实施例中，所述第二预定温度的范围为190℃～220℃。第二温度可以为190℃～220℃之间的任一温度值。并且，具体的第一预定温度的值的选择可以根据所需工件的性能要求来进行调整。优选的，所述第二预定温度可以为205℃。
具体的，在本发明的实施例中，所述第二预定时长为1h。
因此，将本发明的多级时效处理方法与优选的数值结合，具体的多级时效处理方法为：将铝合金工件在室温下放置1h～24h范围内的时间。然后，将所述铝合金工件由室温升温至150℃～170℃，以得到高密度均匀形核的GP区。接着，保持所述铝合金工件在150℃～170℃至0.5h～1h，铝合金工件的形核能在这段时长内长大到一定尺寸，即可成为最终时效形成弥散相的核心，从而大大提高组织的均匀性。然后继续将所述铝合金工件从150℃～170℃升温至190℃～220℃，并保温1h，以进一步的稳定工件内部最终的弥散相状态及分布。最终将铝合金工件空气冷却。
因此，经过申请人对经过本发明的方法处理后的铝合金工件的试验检测，发现采用本发明中的工艺方法处理后工件的延伸率可达到10％以上，完全适用于韧性要求较高的工件。而传统的T6工艺处理后的ZL104延伸率只有2-5％左右。而且，本发明在大大提高了工件延伸率的基础上，本发明的铝合金工件的强度与传统工艺生产的强度相比更优秀。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于铝合金的多级时效处理方法，其用于经过固溶处理后的铝合金工件，其特征在于，包括如下步骤：
将所述铝合金工件在室温下放置预定停放时间；
将所述铝合金工件由室温升温至第一预定温度；
保持所述铝合金工件在所述第一预定温度至第一预定时长；
继续将所述铝合金工件从所述第一预定温度升温至第二预定温度；
保持所述铝合金工件在所述第二预定温度至第二预定时长；
取出所述铝合金工件，以使得其在空气中自然冷却至室温；
其中，所述预定停放时间的范围为1h～24h，所述第一预定温度的范围为150℃～170℃。
2.据权利要求1所述的多级时效处理方法，其特征在于：所述第一预定温度为160℃。
3.根据权利要求1或2所述的多级时效处理方法，其特征在于：所述第一预定时长的范围为0.5h～1h。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的多级时效处理方法，其特征在于：所述第二预定温度的范围为190℃～220℃。
5.根据权利要求4所述的多级时效处理方法，其特征在于：所述第二预定温度为205℃。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的多级时效处理方法，其特征在于：所述第二预定时长为1h。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的多级时效处理方法，其特征在于，所述铝合金为ZL104。
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