CN107675113A - 一种7085铝合金的锻造和热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种7085铝合金的锻造和热处理工艺,属于金属塑性成形技术领域,该工艺包括如下操作步骤:准备坯料、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
本发明属于金属塑性成形技术领域,具体地说,尤其涉及一种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,2系铝合金强度已经无法满足需求,因此高强7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铝合金属于超高强铝合金范围,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2系铝合金,强度在400MPa左右,无法满足使用要求,已经在研究的7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
本发明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,该工艺可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。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
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:准备坯料,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450±10℃,保温5-8h;
第四步:制坯:制坯前将设备工装预热至350-400℃,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450±10℃,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450±10℃,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350-400℃,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。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明工序紧凑、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
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
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:准备坯料,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8h;
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2:
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:准备坯料,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455℃,保温5h;
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455℃,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455℃,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400℃,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。
本发明是通过实施例来描述的,但并不对本发明构成限制,参照本发明的描述,所公开的实施例的其他变化,如对于本领域的专业人士是容易想到的,这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
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:准备坯料,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450±10℃,保温5-8h;
第四步:制坯:制坯前将设备工装预热至350-400℃,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450±10℃,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450±10℃,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350-400℃,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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