CN109576620A - 一种铝合金加工方法 - Google Patents
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Abstract
为克服现有技术中6xxx系铝合金存在材料强度性能不足的问题，本发明提供了一种铝合金加工方法，所述铝合金为6xxx系铝合金，包括以下操作步骤：对6xxx系铝合金材料的铸棒进行均匀化退火处理；对均匀化退火后铸棒进行挤压，挤压速度为8～20米/分钟，制品出口温度为540～570℃，挤压后不进行淬火；进行人工时效处理。本发明通过调整加工工艺，促进强化相的充分析出，使得6xxx系铝合金材料具有较高的强度水平。
Description
技术领域
本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种铝合金加工方法。
背景技术
6xxx系Al-Mg-Si合金由于具有中等强度、良好的成形性能及耐腐蚀性能，因而被广泛的用于各种民品的制造中。6xxx系铝合金中的强化相是Mg2Si的过渡相(β″)。该相的形成需要固溶后的材料基体具有较大的溶质及空位过饱和度。这一目标在实际生产过程中，主要依靠均火及固溶处理来实现。但实际操作过程中，溶质及空位的过饱和程度总是受生产工艺及条件的影响，很难达到理想状态，因而对6xxx系铝合金材料强度性能的提高带来阻碍。
发明内容
针对现有技术中6xxx系铝合金存在材料强度性能不足的问题，本发明提供了一种铝合金加工方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本发明一种铝合金加工方法，所述铝合金为6xxx系铝合金，包括以下操作步骤：
对6xxx系铝合金材料的铸棒进行均匀化退火处理；
对均匀化退火后铸棒进行挤压，挤压速度为8～20米/分钟，制品出口温度为 540～570℃，挤压后不进行淬火；
进行人工时效处理。
根据本发明提供的铝合金加工方法，在进行挤压处理后不再进行离线淬火，同时提高了铝挤压的制品出口温度，发明人通过大量实验发现，取消离线淬火后，其中挤压过程的温度控制和挤压速度控制对6xxx系铝合金后续强度的改善其极大的影响作用，具体的，当挤压速度为8～20米/分钟，制品出口温度为 540～570℃，可促进强化相的充分析出，保证材料抗拉伸强度和屈服强度等力学性能的提高。
可选的，挤压操作的制品出口温度为550～570℃。
可选的，所述均匀化退火处理包括以下操作步骤：
对6xxx系铝合金材料的铸棒进行升温，升温至550～580℃，保温10～20h，然后冷却至300℃以下。
可选的，所述冷却操作的冷却速度大于100℃/小时。
可选的，所述冷却操作的冷却速度大于150℃/小时。
可选的，在所述均匀化退火处理阶段，炉内温度均匀性≤±15℃。
可选的，在所述均匀化退火处理阶段，炉内温度均匀性≤±5℃。
可选的，挤压后的铸棒在室温下停放，停放时间＜6h，进行人工时效处理，所述人工时效处理的条件为170～185℃×(8～12)h。
可选的，挤压后的铸棒在室温下停放，停放时间≥6h，进行人工时效处理，所述人工时效处理的条件为175～185℃×(16～24)h。
可选的，挤压后的铸棒在室温下停放，停放时间≥6h，进行人工时效处理，所述人工时效处理的条件为：第一阶段：250～350℃×(30～100)s处理，第二阶段：170～185℃×(8～10)h处理。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一实施例公开了一种铝合金加工方法，该铝合金为6xxx系铝合金，包括以下操作步骤：
对6xxx系铝合金材料的铸棒进行均匀化退火处理；
对均匀化退火后铸棒进行挤压，挤压速度为8～20米/分钟，制品出口温度为 540～570℃，挤压后不进行淬火；
进行人工时效处理。
6xxx系铝合金中Mg2Si的过渡相(β″)是主要强化相，其在体系中体积分数决定了材料的强度水平。在一定合金成分条件下，β″相的析出受加工工艺的影响，要求在整个加工过程中对工艺进行严格管控。
根据本发明提供的6xxx系铝合金加工方法，在进行挤压处理后不再进行离线淬火，同时提高了铝挤压的制品出口温度，发明人通过大量实验发现，取消离线淬火后，其中挤压过程的温度控制和挤压速度控制对6xxx系铝合金后续强度的改善其极大的影响作用，具体的，当挤压速度为8～20米/分钟，制品出口温度为540～570℃，可促进强化相的充分析出，保证材料抗拉伸强度和屈服强度等力学性能的提高。
在更优选的实施例中，挤压操作的制品出口温度为550～570℃。
在一些实施例中，所述均匀化退火处理包括以下操作步骤：
对6xxx系铝合金材料的铸棒进行升温，升温至550～580℃，保温10～20h，然后冷却至300℃以下。
均匀化退火的目的之一是将铸棒凝固过程中形成的粗大Mg2Si结晶相溶入基体，从而为后续β″相的析出提供组织准备。因此均匀化退火温度必须足够高 (满足结晶Mg2Si相消失的热力学条件)，保温时间必须足够长(满足结晶Mg2Si 相消失的动力学条件)。
在一些实施例中，所述冷却操作的冷却速度大于100℃/小时。
在更优选的实施例中，所述冷却操作的冷却速度大于150℃/小时。
在保温结束后需要以较快的速度冷却以避免固溶在基体中的过饱和元素析出弥散的平衡Mg2Si相，影响均匀化的效果。因此均匀化退火工艺为550～580℃保温10～20h；然后以大于100℃/小时的速度冷却，更优的以大于150℃/小时的速度冷却。通过以上的均匀化退火工艺控制，可使结晶Mg2Si相获得较好的溶解效果。
在一些实施例中，在所述均匀化退火处理阶段，炉内温度均匀性≤±15℃。
在更优选的实施例中，在所述均匀化退火处理阶段，炉内温度均匀性≤± 5℃。
在一些实施例中，挤压后的铸棒在室温下停放，停放时间＜6h，进行人工时效处理，所述人工时效处理的条件为170～185℃×(8～12)h。
需要说明的是，在本实施例提供的6xxx系铝合金加工方法中，需要在较短的时间内对铸棒进行人工时效处理，其原因在于在室温放置的过程中，过饱和固溶体及空位会形成原子团簇，降低后续峰值时效的强度，故挤压后应尽快进行人工时效处理，具体的，当挤压后的铸棒在室温下停放时间小于6h，则需要通过170～185℃的人工时效处理温度处理8～12h，人工时效处理时间较短，且可保证材料具有较高的峰值强度。
在一些实施例中，挤压后的铸棒在室温下停放，停放时间≥6h，进行人工时效处理，所述人工时效处理的条件为175～185℃×(16～24)h。
具体的，由于各工艺之间生产力的适配问题，挤压后的铸棒不一定能够及时进行人工时效处理，为了能够保证6xxx系铝合金的峰值强度，本实施例通过改变人工时效处理的时间发现，当挤压后的铸棒在室温下停放时间超过或等于 6h，应延长人工时效处理的时间至16～24h，该方式虽然处理时间较长，但能够保证材料的峰值强度。
在一些实施例中，挤压后的铸棒在室温下停放，停放时间≥6h，进行人工时效处理，所述人工时效处理的条件为：第一阶段：250～350℃×(30～100)s 处理，第二阶段：170～185℃×(8～10)h处理。
本实施例是基于上述实施例的进一步改进，将人工时效处理分为两个阶段，第一阶段为250～350℃×(30～100)s处理，第二阶段为170～185℃×(8～10) h处理，通过两次处理能够使得6xxx系铝合金的峰值强度达到16～24h处理的水平，同时，该人工时效的处理方式的耗时与停放时间小于6h人工时效处理的耗时相近，能够有效缩短处理时间，提高生产效率。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的6xxx系铝合金加工方法，包括以下步骤：
6061铸棒，550℃保温20h(炉内温度均匀性≤±15℃)，然后以大于 100℃/小时的速度冷却；挤压过程中制品挤压速度20米/分钟，制品出口温度 570℃；材料挤压完毕后6h内进行时效处理，170℃×12h。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的6xxx系铝合金加工方法，包括以下步骤：
6061铸棒，570℃保温15h(炉内温度均匀性≤±8℃)，然后以大于120℃/小时的速度冷却；挤压过程中制品挤压速度15米/分钟，制品出口温度560℃；材料挤压完毕后≥6h后进行时效处理，175℃×16h。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的6xxx系铝合金加工方法，包括以下步骤：
6061铸棒，560℃保温12h(炉内温度均匀性≤±8℃)，然后以大于140℃/小时的速度冷却；挤压过程中制品挤压速度16米/分钟，制品出口温度550℃；材料挤压完毕后≥6h后进行时效处理，185℃×24h。
实施例4
本实施例用于说明本发明公开的6xxx系铝合金加工方法，包括以下步骤：
6061铸棒，560℃保温12h(炉内温度均匀性≤±8℃)，然后以大于140℃ /小时的速度冷却；挤压过程中制品挤压速度16米/分钟，制品出口温度550℃；材料挤压完毕后≥6h后进行时效处理，250℃×100秒，再进行时效170℃× 8h。
实施例5
本实施例用于说明本发明公开的6xxx系铝合金加工方法，包括以下步骤：
6061铸棒，560℃保温12h(炉内温度均匀性≤±8℃)，然后以大于140℃ /小时的速度冷却；挤压过程中制品挤压速度16米/分钟，制品出口温度550℃；材料挤压完毕后≥6h后进行时效处理，350℃×30秒，再进行时效185℃× 10h。
实施例6
本实施例用于说明本发明公开的6xxx系铝合金加工方法，包括以下步骤：
6061铸棒，560℃保温12h(炉内温度均匀性≤±8℃)，然后以大于140℃ /小时的速度冷却；挤压过程中制品挤压速度16米/分钟，制品出口温度550℃；材料挤压完毕后≥6h后进行时效处理，300℃×50秒，再进行时效180℃× 9h。
实施例7
本实施例用于说明本发明公开的6xxx系铝合金加工方法，包括以下步骤：
6061铸棒，570℃保温15h(炉内温度均匀性≤±8℃)，然后以大于120℃ /小时的速度冷却；挤压过程中制品挤压速度15米/分钟，制品出口温度560℃；材料挤压完毕后≥6h后进行时效处理，175℃×4h。
对比例1
本对比例用于对比说明本发明公开的6xxx系铝合金加工方法，包括以下步骤：
6061铸棒，530℃保温20h(炉内温度均匀性≤±15℃)，冷却速率小于 50℃/小时；挤压过程中制品挤压速度10米/分钟，制品出口温度520℃；材料挤压完毕后6h内进行时效处理，170℃×8h。
对比例2
本对比例用于对比说明本发明公开的6xxx系铝合金加工方法，包括以下步骤：
6061铸棒，560℃保温12h(炉内温度均匀性≤±8℃)，然后以大于140℃ /小时的速度冷却；挤压过程中制品挤压速度16米/分钟，制品出口温度530℃；材料挤压完毕后≥6h后进行时效处理，160℃×8h。
对比例3
本对比例用于对比说明本发明公开的6xxx系铝合金加工方法，包括以下步骤：
6061铸棒，570℃保温15h(炉内温度均匀性≤±8℃)，然后以大于120℃ /小时的速度冷却；挤压过程中制品挤压速度15米/分钟，制品出口温度520℃；材料挤压完毕后≥6h后进行时效处理，200℃×20秒，再160℃×11h。
性能测试
测试按照国标GB/T 228-2002对上述实施例1～7以及对比例1～3制备得到的6xxx系铝合金采集样本进行力学性能测试，得到的测试结果填入表1，其中 Rp0.2为非比例延伸强度，Rm为抗拉强度，A为断后伸长率。
表1
从表1的测试结果可以看出，采用本申请提供的加工方法进行6xxx系铝合金的性能增强，可使得6xxx系铝合金具有较高的强度水平。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铝合金加工方法，所述铝合金为6xxx系铝合金，其特征在于，包括以下操作步骤：
对6xxx系铝合金材料的铸棒进行均匀化退火处理；
对均匀化退火后铸棒进行挤压，挤压速度为8～20米/分钟，制品出口温度为540～570℃，挤压后不进行淬火；
进行人工时效处理。
2.根据权利要求1所述的铝合金加工方法，其特征在于，挤压操作的制品出口温度为550～570℃。
3.根据权利要求1所述的铝合金加工方法，其特征在于，所述均匀化退火处理包括以下操作步骤：
对6xxx系铝合金材料的铸棒进行升温，升温至550～580℃，保温10～20h，然后冷却至300℃以下。
4.根据权利要求3所述的铝合金加工方法，其特征在于，所述冷却操作的冷却速度大于100℃/小时。
5.根据权利要求3所述的铝合金加工方法，其特征在于，所述冷却操作的冷却速度大于150℃/小时。
6.根据权利要求3所述的铝合金加工方法，其特征在于，在所述均匀化退火处理阶段，炉内温度均匀性≤±15℃。
7.根据权利要求3所述的铝合金加工方法，其特征在于，在所述均匀化退火处理阶段，炉内温度均匀性≤±5℃。
8.根据权利要求1所述的铝合金加工方法，其特征在于，挤压后的铸棒在室温下停放，停放时间＜6h，进行人工时效处理，所述人工时效处理的条件为170～185℃×(8～12)h。
9.根据权利要求1所述的铝合金加工方法，其特征在于，挤压后的铸棒在室温下停放，停放时间≥6h，进行人工时效处理，所述人工时效处理的条件为175～185℃×(16～24)h。
10.根据权利要求1所述的铝合金加工方法，其特征在于，挤压后的铸棒在室温下停放，停放时间≥6h，进行人工时效处理，所述人工时效处理的条件为：第一阶段：250～350℃×(30～100)s处理，第二阶段：170～185℃×(8～10)h处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 523000 2 / F, room 03, building 17, Zhongji Zhigu, No.1, Nanshan Road, Songshan Lake high tech Industrial Development Zone, Dongguan City, Guangdong Province Applicant after: Guangdong Hongjin New Material Technology Co., Ltd Address before: 523000, building 745, Sha an Jianan Road, Changan Town, Dongguan, Guangdong. Applicant before: DONGGUAN HONGJIN METAL PRODUCTS Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A processing method of aluminum alloy Effective date of registration: 20201208 Granted publication date: 20201020 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Dongguan branch Pledgor: Guangdong Hongjin New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2020440000388 |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 2 / F, unit 03, building 17, Zhongji Zhigu, No.1, Nanshan Road, Shanhu hi tech Industrial Development Zone, Dongguan City, Guangdong Province, 523000 Patentee after: Guangdong Zhongse Yanda New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 523000 Dongguan City, Guangdong Province, Songshan Lake High-tech Industrial Development Zone, No. 1 Nanshan Road, Zhongji Zhigu 17 Building, 03 Families, 2 Floors Patentee before: Guangdong Hongjin New Material Technology Co.,Ltd. |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220114 Granted publication date: 20201020 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Dongguan branch Pledgor: Guangdong Hongjin New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2020440000388 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A processing method of aluminum alloy Effective date of registration: 20220119 Granted publication date: 20201020 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Dongguan branch Pledgor: Guangdong Zhongse Yanda New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980000786 |