CN111041392A - 一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，包括以下步骤：S1铝合金铸锭热加工；S2淬火；S3自然时效；S4人工时效；其中，步骤S3中，自然时效时间不低于1小时且不超过8小时。铝材淬火后自然停放过程中过饱和固溶体脱溶分解降低了基体的过饱和固溶度，使材料在人工时效过程中强化相粒子的析出速率放缓，也改变了析出相的尺寸与分布，材料在人工时效后的性能降低，通过对淬火试样自然时效规律进行研究，获得最利于人工时效性能的停放时间点，控制自然时效的时间，在保证产品性能及批次间的性能稳定性的前提下，有效缩短人工时效的保温时间，提高生产效率，降低产品能耗。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金领域，具体而言，涉及高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法。
背景技术
铝合金因为高性能重量比、有利的耐腐蚀性及其它因素而得到广泛应用。某些铝合金通常用于在常温(通常为-10至40℃)下使用的应用中。已用于汽车工业的铝合金主要有2xxx(Al-Cu-Mg)、5xxx(Al-Mg)、6xxx(Al-Mg-Si)和7xxx(Al-Zn-Mg-Cu)系列。其中5xxx系列铝合金具有优良的成形性，可热处理强化型2xxx和7xxx系列铝合金具有高的和超高的强度，6xxx系列铝合金具备良好的成形性、可表面处理特性及较高的时效硬化响应能力。热处理工艺过程是使铝合金材料获得高强度与其它综合性能匹配最为关键的工艺环节之一。为此，自上世纪50年代以来，材料工作者一直致力于开发出能改善组织性能的热处理新工艺。
CN102796973B公开了一种多级热处理方法，其包括95-120℃之间某一温度保温5-18小时的低温区预热(时效)处理，在165-200℃之间的相差不大于15℃的两个温度下分别保温0.1-3小时的高温区热处理和在120-140℃之间的某一温度下保温8-14小时的低温区再热处理。CN103481582B公开了一种用于7xxx系列铝合金铸锭的热处理方法，其包括挤压步骤和双级热处理步骤，所述双级热处理步骤包括在110℃保温4小时的第一级热处理和在160℃保温8小时的第二级热处理。CN106435417A公开了一种用于提高7xxx系列铝合金综合性能的多级形变时效方法，其包括在100-130℃保温10-30小时的一级低温时效处理、在190-240℃保温10-60分钟的二级回归时效处理和在80-100℃保温20-30小时的三级低温时效处理。
铝材淬火后自然停放过程中过饱和固溶体脱溶分解降低了基体的过饱和固溶度，使材料在人工时效过程中强化相粒子的析出速率放缓，也改变了析出相的尺寸与分布，材料在人工时效后的性能降低。实际生产过程中，淬火后到人工时效前的停放时间没有进行严格限制，造成要达到国家标准性能要求时人工时效的保温时间长，生产效率低，产品的能耗大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，以解决所述问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，包括以下步骤：
S1铝合金铸锭热加工；
S2淬火；
S3自然时效；
S4人工时效；
其中，步骤S3中，自然时效时间不低于1小时且不超过8小时。
优选地，步骤S4中，人工时效保温温度为150-190℃，保温时间为2-4h。
优选地，步骤S4中，人工时效保温温度为170℃。
优选地，步骤S1中，铝合金铸锭热加工至少包括挤压、轧制、锻造中的一种或多种。
优选地，步骤S2中，淬火为在线淬火或离线淬火。
优选地，步骤S2中，淬火的工艺条件为，固溶温度为490-550℃，保温时间为1-2h。
优选地，步骤S2中，淬火介质为常温水，淬火转移时间＜30s。
优选地，步骤S2中，保温时间为120-150min。
本发明还公开了一种铝合金，经过上述的一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法处理得到。
本发明所取得的有益效果是：
铝材淬火后自然停放过程中过饱和固溶体脱溶分解降低了基体的过饱和固溶度，使材料在人工时效过程中强化相粒子的析出速率放缓，也改变了析出相的尺寸与分布，材料在人工时效后的性能降低，通过对淬火试样自然时效规律进行研究，获得最利于人工时效性能的停放时间点，控制自然时效的时间，在保证产品性能及批次间的性能稳定性的前提下，有效缩短人工时效的保温时间，提高生产效率，降低产品能耗。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法的流程示意图；
图2是本发明实施例3铝合金铸态时的光学照片；
图3是本发明实施例3制得的铝合金的光学照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，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用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一：本实施例公开了一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，包括以下步骤：
S1铝合金铸锭热加工；
S2淬火；
S3自然时效；
S4人工时效；
其中，步骤S3中，自然时效时间不低于1小时且不超过8小时。
具体地，步骤S4中，人工时效保温温度为170℃，保温时间为2-4h。在实际应用中，具体的人工时效保温温度和保温时间可以根据铝合金的种类进行适当的调整。而且，在人工时效过程中，每隔30分钟记录一次温度并经常查看仪表是否正常，防止跑温造成时效不合格。
铝材淬火后自然停放过程中过饱和固溶体脱溶分解降低了基体的过饱和固溶度，使材料在人工时效过程中强化相粒子的析出速率放缓，也改变了析出相的尺寸与分布，材料在人工时效后的性能降低。在实际生产中，如果不控制淬火到人工时效间的自然停放时间，为了保证产品的性能以及批次间的性能稳定性，需要进行的人工时效为170℃保温8h。通过对淬火试样自然时效规律进行研究，获得最利于人工时效性能的停放时间点，控制自然时效的时间，在保证产品性能及批次间的性能稳定性的前提下，有效缩短人工时效的保温时间，提高生产效率，降低产品在人工时效过程中的生产能耗，而且，经过上述热处理工艺方法处理得到的铝合金，其性能与以往的热处理工艺方法得到的铝合金相当，但由于缩短了人工时效的保温时间，极大的降低了人工时效过程的生产能耗，一方面能够提高生产效率，另一方面，降低生产成本。
实施例二：本实施例公开了一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，包括以下步骤：
S1铝合金铸锭热加工：铝合金铸锭热加工至少包括挤压、轧制、锻造中的一种或多种。
S2淬火：将铝合金进行在线淬火，固溶温度为490-550℃，保温时间为1-2h，淬火介质为常温水，淬火转移时间＜30s；在在实施例中，固溶温度为510℃，保温时间为150min，在实际应用中，保温时间可以根据实际生产需要进行适当调整，优选地，保温时间为120-150min为宜。
S3自然时效；
S4人工时效：人工时效保温温度为150-190℃，保温时间为2-4h，更具体地，人工时效保温温度为170℃，保温时间为3h
其中，步骤S3中，自然时效时间不低于1小时且不超过8小时。
具体地，步骤S4中，人工时效保温温度为150-190℃，保温时间为2-4h。
具体地，步骤S4中，人工时效保温温度为170℃；在实际应用中，保温时间以及保温温度可以根据实际生产需要进行适当调整。
应当理解的是，本实施例的关键发明点在于将自然时效的停放时间，即自然时效时间严格控制在1～8h之间，从而降低人工时效的时间，进而降低人工时效过程的生产能耗，降低生产成本；而淬火以及人工时效的具体工艺参数，具体可以根据实际产品的自身性能进行适当调整，在该实施例中，产品选用6061铝合金。
实施例三：本实施例公开了一种铝合金，经过以下热处理工艺方法处理得到，该热处理工艺方法具体包括以下步骤：
S1铝合金铸锭热加工；
S2淬火；
S3自然时效；
S4人工时效；
其中，步骤S3中，自然时效时间7小时。
具体地，步骤S4中，人工时效保温温度为170℃，保温时间为3h。
具体地，步骤S1中，铝合金铸锭热加工包括挤压、轧制、锻造中。
具体地，步骤S2中，淬火为在线淬火。
具体地，步骤S2中，淬火的工艺条件为，固溶温度为490-550℃，保温时间为1-2h。
具体地，步骤S2中，淬火介质为常温水，淬火转移时间＜30s。
具体地，步骤S2中，保温时间为120-150min。
经上述方法制造所得的铝合金，与现有通过现有方法制造所得的铝合金相比，性能差异不大，但由于缩短了自然时效以及人工时效的保温时间，降低了产品能耗，生产成本降低，而且，缩短了自然时效以及人工时效的保温时间使得不同批次间的接驳更加顺畅，大大提高了生产效率。
综上所述，该高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，由于铝材淬火后自然停放过程中过饱和固溶体脱溶分解降低了基体的过饱和固溶度，使材料在人工时效过程中强化相粒子的析出速率放缓，也改变了析出相的尺寸与分布，材料在人工时效后的性能降低，通过对淬火试样自然时效规律进行研究，获得最利于人工时效性能的停放时间点，控制自然时效的时间，在保证产品性能及批次间的性能稳定性的前提下，有效缩短人工时效的保温时间，提高生产效率，降低产品能耗。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (9)
1.一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1铝合金铸锭热加工；
S2淬火；
S3自然时效；
S4人工时效；
其中，步骤S3中，自然时效时间不低于1小时且不超过8小时。
2.如权利要求1所述的一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，其特征在于，步骤S4中，人工时效保温温度为150-190℃，保温时间为2-4h。
3.如权利要求2所述的一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，其特征在于，步骤S4中，人工时效保温温度为170℃。
4.如权利要求1所述的一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，其特征在于，步骤S1中，铝合金铸锭热加工至少包括挤压、轧制、锻造中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，其特征在于，步骤S2中，淬火为在线淬火或离线淬火。
6.如权利要求1所述的一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，其特征在于，步骤S2中，淬火的工艺条件为，固溶温度为490-550℃，保温时间为1-2h。
7.如权利要求6所述的一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，其特征在于，步骤S2中，淬火介质为常温水，淬火转移时间＜30s。
8.如权利要求6所述的一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法，其特征在于，步骤S2中，保温时间为120-150min。
9.一种铝合金，其特征在于，经过如权利要求1-8任意一项所述的一种高效节能制备高性能6xxx铝合金的热处理工艺方法处理得到。
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