CN111945087A - 一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，包括以下步骤：(1)将6063铝合金铸锭进行均匀化热处理；铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，挤压；(2)将得到的6063铝合金挤压型材进行淬火处理、回火处理；(3)将铝合金挤压型材进行五级时效热处理，第一级时效热处理，温度为425‑450℃，时间为2‑3h，水冷；第二级时效热处理，温度为320‑340℃，时间为4‑6h，空冷；第三级时效热处理，温度为245‑265℃，时间为5‑8h，空冷；第四级时效热处理，温度为180‑215℃，时间为5‑8h，随炉冷却；第五级时效热处理，温度为125‑135℃，时间为5‑8h，随炉冷却；本发明加工得到的6063铝合金挤压型材的强度、硬度高，且耐腐蚀性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金加工技术领域，具体涉及一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺。
背景技术
随着人类对铝材的轻量化、耐腐蚀性、易成形性、低温性能稳定性等性能的认识不断深入，以及铝材加工与焊接技术水平的不断提高，使得许多复杂断面的铝制品采用挤压铝型材以简化制造工序、降低加工与维修费用，还由于铝合金在低温下能保持良好的性能状态，而且铝不与油、天然气及其它化学液体发生化学反应，因此，在铝制品的许多应用领域，采用铝材所显现的性价比优势已越来越得到其相关业界的普遍认可。
铝合金型材广泛应用于汽车、船舶、航空等领域。6XXX系铝合金是应用最广、用量最多的一种变形铝合金，被广泛应用于挤压建筑型材和工业型材。目前我国铝合金热变形挤压工艺已逐渐趋近成熟，但无论从挤压产品的质量还是从挤压生产的效率和标准化程度与国外发达国家相比依然存在很大差距。其中6063铝合金主要合金元素为镁与硅，具有极佳的加工性能、优良的可焊性、良好的抗腐蚀性及韧性，是典型的挤压合金。6063铝合金作为一种典型可热处理强化铝合金，不仅有良好的力学综合性能，而且具有优秀的抗腐蚀性能和易挤压加工等优点，广泛用于生产建筑型材和机械结构件等方面。但是在现有工艺中，6063铝合金挤压型材一般经过简单的淬火以及时效处理等，所得到的挤压型材的强度、硬度等均具有较的提升空间，而综合性能更优异的铝合金挤压型材的使用效果更好，更具市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，使加工得到的6063铝合金挤压型材的强度、硬度高，且耐腐蚀性能优异。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将6063铝合金铸锭进行均匀化热处理，具体为：在530-540℃温度下保温10-13h，再空冷至室温；然后将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使铝合金铸锭温度为430-460℃，挤压模具温度为445-465℃，挤压筒温度为420-435℃；然后进行挤压处理，得6063铝合金挤压型材；
(2)将经步骤(1)得到的6063铝合金挤压型材进行淬火处理，具体为：升温到455-465℃，保温3-4h，随后水冷至室温；然后将6063铝合金挤压型材加热至305-315℃，保温2-3h，再空冷至室温；
(3)将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行五级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，温度为425-450℃，保温时间为2-3h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，温度为320-340℃，保温时间为2-3h，空冷至室温；然后进行第三级时效热处理，温度为245-265℃，保温时间为4-5h，空冷至室温；再进行第四级时效热处理，温度为180-215℃，保温时间为2-3h，随炉冷却至室温；最后进行第五级时效热处理，温度为125-135℃，保温时间为4-6h，随炉冷却至室温。
优选地，步骤(1)中，6063铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成：Mg：0.47-0.52％，Si：0.36-0.39％，Fe≤0.18％，Zn≤0.02％，Mn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。
优选地，步骤(2)中，先以28-35℃/10min的速度升温至455-465℃。
优选地，步骤(3)中，第一级时效热处理时，以30-40℃/10min的速度升温至425-450℃。
优选地，步骤(3)中，第二级时效热处理时，以26-32℃/10min的速度升温至320-340℃。
优选地，步骤(3)中，第三级时效热处理时，以20-25℃/10min的速度升温至245-265℃。
优选地，步骤(3)中，第四级时效热处理时，以20-25℃/10min的速度升温至180-215℃。
优选地，步骤(3)中，第五级时效热处理时，以15-18℃/10min的速度升温至125-135℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明中的6063铝合金挤压型材在530-540℃℃下进行固溶，使合金中化合物溶解充分，显微组织中化合物基本溶于α基体中，固溶效果好。
2、本发明在将得到的6063铝合金挤压型材在455-465℃进行淬火处理，之后在305-315℃下进行回火处理，合金晶粒组织深度细化，可使铝合金挤压型材的强度、硬度具有较大的提升，同时耐磨性好。
3、本发明采用五级时效热处理，并严格控制温度和时间，是强化相从过饱和固溶体中析出长大，强度、硬度、耐腐蚀性等显著提高，从而使6063铝合金挤压型材的应力几乎得到消除，得到的铝合金挤压型材综合性能优异。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将6063铝合金铸锭进行均匀化热处理，具体为：在535℃温度下保温12h，再空冷至室温；然后将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使铝合金铸锭温度为450℃，挤压模具温度为460℃，挤压筒温度为430℃；然后进行挤压处理，得6063铝合金挤压型材；
其中6063铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成：Mg：0.49％，Si：0.38％，Fe≤0.18％，Zn≤0.02％，Mn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。
(2)将经步骤(1)得到的6063铝合金挤压型材进行淬火处理，具体为：先以30℃/10min的速度升温至460℃，保温4h，随后水冷至室温；然后将6063铝合金挤压型材加热至308℃，保温2.5h，再空冷至室温。
(3)将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行五级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，以37℃/10min的速度升温至445℃，保温时间为2.5h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，以30℃/min的速度升温至335℃，保温时间为3h，空冷至室温；然后进行第三级时效热处理，以23℃/10min的速度升温至255℃，保温时间为5h，空冷至室温；再进行第四级时效热处理，以22℃/10min的速度升温至205℃，保温时间为3h，随炉冷却至室温；最后进行第五级时效热处理，以16℃/10min的速度升温至130℃，保温时间为5h，随炉冷却至室温。
实施例2：
一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将6063铝合金铸锭进行均匀化热处理，具体为：在535℃温度下保温12h，再空冷至室温；然后将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使铝合金铸锭温度为450℃，挤压模具温度为460℃，挤压筒温度为430℃；然后进行挤压处理，得6063铝合金挤压型材；
其中6063铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成：Mg：0.49％，Si：0.38％，Fe≤0.18％，Zn≤0.02％，Mn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。
(2)将经步骤(1)得到的6063铝合金挤压型材进行淬火处理，具体为：先以30℃/10min的速度升温至455℃，保温4h，随后水冷至室温；然后将6063铝合金挤压型材加热至315℃，保温2h，再空冷至室温。
(3)将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行五级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，以38℃/10min的速度升温至430℃，保温时间为3h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，以28℃/10min的速度升温至325℃，保温时间为3h，空冷至室温；然后进行第三级时效热处理，以21℃/10min的速度升温至255℃，保温时间为4h，空冷至室温；再进行第四级时效热处理，以25℃/10min的速度升温至205℃，保温时间为3h，随炉冷却至室温；最后进行第五级时效热处理，以15℃/10min的速度升温至135℃，保温时间为6h，随炉冷却至室温。
实施例3：
一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将6063铝合金铸锭进行均匀化热处理，具体为：在535℃温度下保温12h，再空冷至室温；然后将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使铝合金铸锭温度为450℃，挤压模具温度为450℃，挤压筒温度为425℃；然后进行挤压处理，得6063铝合金挤压型材；
其中6063铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成：Mg：0.51％，Si：0.38％，Fe≤0.18％，Zn≤0.02％，Mn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。
(2)将经步骤(1)得到的6063铝合金挤压型材进行淬火处理，具体为：先以30℃/10min的速度升温至460℃，保温3.5h，随后水冷至室温；然后将6063铝合金挤压型材加热至312℃，保温2.5h，再空冷至室温。
(3)将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行五级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，以32℃/10min的速度升温至430℃，保温时间为2h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，以26℃/10min的速度升温至325℃，保温时间为3h，空冷至室温；然后进行第三级时效热处理，以22℃/10min的速度升温至245℃，保温时间为5h，空冷至室温；再进行第四级时效热处理，以23℃/10min的速度升温至180℃，保温时间为2.5h，随炉冷却至室温；最后进行第五级时效热处理，以15℃/10min的速度升温至125℃，保温时间为6h，随炉冷却至室温。
实施例4：
一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将6063铝合金铸锭进行均匀化热处理，具体为：在540℃温度下保温13h，再空冷至室温；然后将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使铝合金铸锭温度为450℃，挤压模具温度为455℃，挤压筒温度为425℃；然后进行挤压处理，得6063铝合金挤压型材；
其中6063铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成：Mg：0.52％，Si：0.37％，Fe≤0.18％，Zn≤0.02％，Mn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。
(2)将经步骤(1)得到的6063铝合金挤压型材进行淬火处理，具体为：先以35℃/10min的速度升温至455℃，保温4h，随后水冷至室温；然后将6063铝合金挤压型材加热至305℃，保温3h，再空冷至室温。
(3)将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行五级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，以30℃/10min的速度升温至425℃，保温时间为3h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，以28℃/10min的速度升温至340℃，保温时间为3h，空冷至室温；然后进行第三级时效热处理，以20℃/10min的速度升温至255℃，保温时间为5h，空冷至室温；再进行第四级时效热处理，以20℃/10min的速度升温至190℃，保温时间为3h，随炉冷却至室温；最后进行第五级时效热处理，以17℃/10min的速度升温至135℃，保温时间为6h，随炉冷却至室温。
实施例5：
一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将6063铝合金铸锭进行均匀化热处理，具体为：在530℃温度下保温10h，再空冷至室温；然后将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使铝合金铸锭温度为430℃，挤压模具温度为445℃，挤压筒温度为420℃；然后进行挤压处理，得6063铝合金挤压型材；
其中6063铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成：Mg：0.47％，Si：0.39％，Fe≤0.18％，Zn≤0.02％，Mn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。
(2)将经步骤(1)得到的6063铝合金挤压型材进行淬火处理，具体为：先以28℃/10min的速度升温至465℃，保温3h，随后水冷至室温；然后将6063铝合金挤压型材加热至315℃，保温2h，再空冷至室温。
(3)将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行五级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，以40℃/10min的速度升温至450℃，保温时间为2h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，以32℃/10min的速度升温至320℃，保温时间为2.5h，空冷至室温；然后进行第三级时效热处理，以25℃/10min的速度升温至265℃，保温时间为4h，空冷至室温；再进行第四级时效热处理，以25℃/10min的速度升温至180℃，保温时间为2h，随炉冷却至室温；最后进行第五级时效热处理，以18℃/10min的速度升温至125℃，保温时间为4h，随炉冷却至室温。
实施例6：
一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将6063铝合金铸锭进行均匀化热处理，具体为：在535℃温度下保温12，再空冷至室温；然后将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使铝合金铸锭温度为460℃，挤压模具温度为465℃，挤压筒温度为435℃；然后进行挤压处理，得6063铝合金挤压型材；
其中6063铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成：Mg：0.48％，Si：0.36％，Fe≤0.18％，Zn≤0.02％，Mn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。
(2)将经步骤(1)得到的6063铝合金挤压型材进行淬火处理，具体为：先以30℃/10min的速度升温至460℃，保温3.5h，随后水冷至室温；然后将6063铝合金挤压型材加热至310℃，保温2.5h，再空冷至室温。
(3)将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行五级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，以35℃/10min的速度升温至430℃，保温时间为3h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，以26℃/10min的速度升温至330℃，保温时间为2h，空冷至室温；然后进行第三级时效热处理，以25℃/10min的速度升温至245℃，保温时间为4.5h，空冷至室温；再进行第四级时效热处理，以22℃/10min的速度升温至215℃，保温时间为2.5h，随炉冷却至室温；最后进行第五级时效热处理，以15-℃/10min的速度升温至128℃，保温时间为5h，随炉冷却至室温。
对比例1：
一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，步骤(1)、(2)同实施例1，步骤(3)为：将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行三级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，以37℃/10min的速度升温至445℃，保温时间为2.5h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，以30℃/min的速度升温至335℃，保温时间为6h，空冷至室温；再进行第三级时效热处理，以22℃/10min的速度升温至205℃，保温时间为10h，随炉冷却至室温。
对比例2：
一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，步骤(1)、(2)同实施例1，步骤(3)为：将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行三级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，以37℃/10min的速度升温至445℃，保温时间为2.5h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，以23℃/10min的速度升温至255℃，保温时间为11h，空冷至室温；最后进行第三级时效热处理，以16℃/10min的速度升温至130℃，保温时间为5h，随炉冷却至室温。
对比例3：
一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，步骤(1)、(2)同实施例1，步骤(3)为：将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行四级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，以37℃/10min的速度升温至445℃，保温时间为2.5h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，以30℃/min的速度升温至335℃，保温时间为3h，空冷至室温；再进行第三级时效热处理，以22℃/10min的速度升温至205℃，保温时间为8h，随炉冷却至室温；最后进行第四级时效热处理，以16℃/10min的速度升温至130℃，保温时间为5h，随炉冷却至室温。
性能测试：
对实施例1-3以及对比例1-3中加工得到的6063铝合金挤压型材进行性能测试，具体结果如表1所示。
表1：
由实施例1-3可知，经过本发明加工热处理工艺处理得到的6063铝合金挤压型材，具有优异的强度、硬度、耐腐蚀性等。由实施例1与对比例1-3相比可知，本发明使用的五级时效热处理与三级时效热处理、四级时效热处理相比，对于提高6063铝合金挤压型材的强度、硬度、耐腐蚀性，均具有一定的效果，使得6063铝合金挤压型材的性能更加优异。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种铝合金挤压型材的加工热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将6063铝合金铸锭进行均匀化热处理，具体为：在530-540℃温度下保温10-13h，再空冷至室温；然后将铝合金铸锭、挤压模具、挤压机的挤压筒分别进行加热处理，使铝合金铸锭温度为430-460℃，挤压模具温度为445-465℃，挤压筒温度为420-435℃；然后进行挤压处理，得6063铝合金挤压型材；
(2)将经步骤(1)得到的6063铝合金挤压型材进行淬火处理，具体为：升温到455-465℃，保温3-4h，随后水冷至室温；然后将6063铝合金挤压型材加热至305-315℃，保温2-3h，再空冷至室温；
(3)将经过步骤(2)处理得到的6063铝合金挤压型材进行五级时效热处理，具体为：先将6063铝合金挤压型材进行第一级时效热处理，温度为425-450℃，保温时间为2-3h，水冷至室温；然后进行第二级时效热处理，温度为320-340℃，保温时间为2-3h，空冷至室温；然后进行第三级时效热处理，温度为245-265℃，保温时间为4-5h，空冷至室温；再进行第四级时效热处理，温度为180-215℃，保温时间为2-3h，随炉冷却至室温；最后进行第五级时效热处理，温度为125-135℃，保温时间为4-6h，随炉冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的铝合金挤压型材的加工热处理工艺，其特征在于，步骤(1)中，6063铝合金铸锭由以下重量百分比的成分组成：Mg：0.47-0.52％，Si：0.36-0.39％，Fe≤0.18％，Zn≤0.02％，Mn≤0.03％，Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的铝合金挤压型材的加工热处理工艺，其特征在于，步骤(2)中，先以28-35℃/10min的速度升温至455-465℃。
4.根据权利要求1所述的铝合金挤压型材的加工热处理工艺，其特征在于，步骤(3)中，第一级时效热处理时，以30-40℃/10min的速度升温至425-450℃。
5.根据权利要求1所述的铝合金挤压型材的加工热处理工艺，其特征在于，步骤(3)中，第二级时效热处理时，以26-32℃/10min的速度升温至320-340℃。
6.根据权利要求1所述的铝合金挤压型材的加工热处理工艺，其特征在于，步骤(3)中，第三级时效热处理时，以20-25℃/10min的速度升温至245-265℃。
7.根据权利要求1所述的铝合金挤压型材的加工热处理工艺，其特征在于，步骤(3)中，第四级时效热处理时，以20-25℃/10min的速度升温至180-215℃。
8.根据权利要求1所述的铝合金挤压型材的加工热处理工艺，其特征在于，步骤(3)中，第五级时效热处理时，以15-18℃/10min的速度升温至125-135℃。
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