CN112427588A - 一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法 - Google Patents
一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种改善QAl10‑4‑4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其技术方案为：将锯切好的QAl10‑4‑4铝青铜合金棒材加热至预设高温温度区间并保温，再进行铸锭开坯锻造；将经过铸锭开坯后的坯料加热至预设中温温度区间并保温，再进行中间工序锻造；将经过中间工序锻造后得到的坯料加热至预设中温温度区间并保温，再进行最终锻造成型；将经过最终锻造成型的坯料按预设温度进行退火处理，出炉空冷后得到成品锻件。本发明可以获得晶粒细小、组织均匀、探伤水平高、综合性能良好的锻件。
Description
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法。
背景技术
QAl10-4-4铝青铜合金属于一种高强度耐热青铜，含有铁、锰元素，在400℃下力学性能稳定，有良好的减摩性，在大气、淡水和海水中抗蚀性很好，广泛用于船舶等领域。通常国产QAl10-4-4铝青铜挤压棒材最大规格为
适用于中小型锻件的棒材的预设直径。对于大尺寸锻件，受限于棒材长度尺寸，一旦超过可实现镦粗的锻比(即≥6，合理锻比≤2.5)，只能采用铸锭棒材。
现有技术的缺点和不足：
1.目前国产最大铸锭棒材直径为
采用感应工频炉生产，铸锭晶粒粗大，塑性较差，锻造变形量受限，组织不易改善；
2.锻造过程中经常有锻造裂纹生成，对较大规格(如
)的QAl10-4-4铝青铜铸锭生产过程的控制是该材料锻造的难点，对内部组织和综合力学性能的稳定性有重要的影响。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，本发明能够对较大规格
的QAl10-4-4铝青铜铸锭进行加工，获得晶粒细小、组织均匀、探伤水平高、综合性能良好的锻件。
本发明采用的技术方案如下：
一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，包括如下过程：
将QAl10-4-4铝青铜合金铸锭加热至880℃～920℃并保温，使QAl10-4-4铝青铜合金铸锭温度均匀，再进行铸锭开坯锻造；将经过铸锭开坯锻造后的坯料加热至830℃～850℃并保温，使坯料温度均匀，再进行中间工序锻造；将经过中间工序锻造后得到的坯料加热至830℃～850℃并保温，使坯料温度均匀，再进行最终锻造成型；将经过最终锻造成型的坯料进行退火处理，出炉空冷后得到成品锻件。
优选的，于880℃～920℃进行保温时，最短保温时间＝0.5-0.9min/mm×铸锭棒材直径。
优选的，铸锭开坯锻造时，坯料锻比为1.6～1.7，终锻温度≥750℃。
优选的，铸锭开坯锻造时，对QAl10-4-4铝青铜合金铸锭轻压圆周面一周，再进行镦粗、拔长锻造。
优选的，进行中间工序锻造时，最短保温时间＝0.5-0.9min/mm×坯料有效厚度尺寸，所述坯料有效厚度尺寸为坯料最小截面尺寸中的最小尺寸。
优选的，进行中间工序锻造时，进行2-3个火次的镦粗、拔长锻造，每火次进行两镦两拔，每火次锻比为2.3-2.6，终锻温度≥750℃。
优选的，进行最终锻造成型时，将中间工序锻造得到的坯料进行锻造、修整至所需尺寸。
优选的，中间工序锻造和最终锻造成型时，同一部位锤击一次，保证截面无可见十字亮线。
优选的，退火处理时，设定加热温度为700-750℃，到温装炉，保温60-100min。
优选的，所述QAl10-4-4铝青铜合金铸锭的规格为Ф280-Ф400mm。
本发明具有如下有益效果：
本发明改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法中，将QAl10-4-4铝青铜合金铸锭加热至880℃～920℃并保温，该温度内加热并进行保温，既可以满足铸锭锻造时所需的塑性变形需求，同时又兼顾了晶粒长大的速度不会导致锻件粗晶；中间工序锻造中，在830℃～850℃加热并保温，该温度内加热并进行保温，既可以满足铸锭开坯锻造后的坯料锻造时所需的塑性变形需求，同时又兼顾了晶粒长大的速度不会导致锻件粗晶；本发明的工艺能够直接对较大规格
的QAl10-4-4铝青铜铸锭进行锻造，经过本发明的锻造工艺控制，能够获得晶粒细小、组织均匀、探伤水平高、综合性能良好的锻件，并且该方法操作简单，可操作性强。
进一步的，最短保温时间＝0.5-0.9min/mm×铸锭棒材直径，在该保温时间制度下，能够保证铸锭棒材均匀加热，时间合理、可控，节约能量，且使得加工步骤紧凑。
进一步的，将坯料锻比为1.6～1.7，终锻温度≥750℃，既能够保证晶粒均匀、细化，该终锻温度以上锻造坯料不会产生开裂。
进一步的，进行中间工序锻造时，每火次进行两镦两拔，每火次锻比为2.3-2.6，该锻比可充分破碎晶粒尺寸，保证锻造质量。
附图说明
图1为本发明实施例获得的探伤过程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
本发明改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，可以获得晶粒细小、组织均匀、探伤水平高、综合性能良好的锻件。其技术方案为：将锯切好的QAl10-4-4铝青铜合金棒材加热至预设高温温度区间并保温，再进行铸锭开坯锻造；将经过铸锭开坯后的坯料加热至预设中温温度区间并保温，再进行中间工序锻造；将经过中间工序锻造后得到的坯料加热至预设中温温度区间并保温，再进行最终锻造成型；将经过最终锻造成型的坯料按预设温度进行退火处理，出炉空冷后得到成品锻件。
本发明改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法包括以下步骤：
步骤1，铸锭开坯锻造：通过2000T油压机对QAl10-4-4铝青铜合金铸锭进行开坯锻造，铸锭开坯锻造时，通过电炉对QAl10-4-4铝青铜合金铸锭进行加热，用2000T油压机对QAl10-4-4铝青铜合金铸锭轻压圆周面一周，再进行一个镦粗、拔长锻造，坯料锻比1.6～1.7，终锻温度≥750℃；得到铜合金坯料a；
步骤2，中间工序锻造：通过电炉对铜合金坯料a进行加热，用2000T油压机对铜合金坯料a进行中间工序锻造，中间工序锻造时，将步骤1中得到的铜合金坯料a进行2-3个火次的镦粗拔长锻造，每火次进行两镦两拔，每火次锻比为2.3-2.6，终端温度≥750℃，得到铜合金坯料b；
步骤3：最终锻造成型：通过电炉对中间工序锻造得到铜合金坯料b进行加热，通过2000T油压机对铜合金坯料b进行最终锻造成型。最终锻造成型时：将步骤2中得到的铜合金坯料b进行锻造、修整至所需尺寸，得到经过最终锻造成型的铜合金坯料c。
步骤4：退火处理：对得到的铜合金坯料c进行退火处理，退火温度为720℃，保温1-2小时，空冷，得到成品铜合金锻件。
作为本发明优选的实施方案，铸锭开坯锻造包括：将锯切好的QAl10-4-4铝青铜合金铸锭棒材加热至预设高温温度区间，即880℃～920℃，该温度内加热并进行保温，既可以满足铸锭锻造时所需的塑性变形需求，同时又兼顾了晶粒长大的速度不会导致锻件粗晶，最短保温时间＝0.6min/mm×铸锭棒材直径；采用2000T油压机锻压圆周一周、镦粗、拔长，得到铜合金坯料a。
作为本发明优选的实施方案，中间工序锻造包括：加热至中温温度区间，即830℃～850℃，该温度内加热并进行保温，既可以满足坯料a锻造时所需的塑性变形需求，同时又兼顾了晶粒长大的速度不会导致锻件粗晶，最短保温时间＝0.6min/mm×坯料有效厚度尺寸。采用2000T油压机进行2-3个火次的镦粗、拔长锻造，每火次进行两镦两拔，每火次锻比≥2.3，该锻比可充分破碎晶粒尺寸，终锻温度≥750℃，该终锻温度以上锻造坯料不会产生开裂，得到铜合金坯料b；
作为本发明优选的实施方案，上述坯料有效厚度尺寸为最小截面尺寸中的最小尺寸。
作为本发明优选的实施方案，步骤2、步骤3的锻造过程中，同一部位不允许连续锤击，保证截面无可见“十”字亮线。
实施例
本实施例中，QAl10-4-4铝青铜合金棒材的规格为Ф360mm×750mm：
QAl10-4-4合金的主要化学元素含量如表1所示：
表1
实施本发明需要提供带锯床、锻造加热炉、压力机、机械手、热处理加热炉、检测设备。
本实施例改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其过程包括：铸锭开坯锻造、中间工序锻造、最终锻造成型、退火处理。
铸锭开坯锻造：通过电炉对尺寸为Ф360mm×750mm的QAl10-4-4铝青铜铸锭进行锻前加热。设定加热温度为890℃，铸锭到温装炉，在设定温度下选取加热系数为0.6min/mm，保温时间＝0.6*360＝215min。保温结束后，采用油压进行开坯：轻压圆周面一周，再进行一个镦粗、拔长锻造，坯料锻比为1.5，终锻温度≥750℃；得到铜合金坯料～□410×415±5mm；
中间工序锻造：通过电炉对铜合金坯料～□410×415±5mm进行锻前加热，设定加热温度为800℃，坯料到温装炉，在设定温度下选取加热系数为0.6min/mm，保温时间＝0.6*410＝245min。保温结束后，通过2000T油压机对铜合金坯料～□410×415±5mm进行3个火次的镦粗、拔长锻造，每火次进行两镦两拔，每火次锻比≥2.3，终端温度≥750℃，得到铜合金坯料～□315×700±5mm。
最终锻造成型：通过电炉对中间工序锻造得到铜合金坯料～□315×700±5mm进行锻前加热，设定加热温度为800℃，坯料到温装炉，在设定温度下选取加热系数为0.6min/mm，保温时间＝0.6*315＝190min。保温结束后，通过2000T油压机对铜合金坯料～□315×700mm进行锻造、修整至所需尺寸680±6×557±5×182±3mm。本实施例中是将圆棒材锻造为截面为矩形或正方形的形状，上述尺寸描述过程中，“□”指的是，锻件横截面尺寸为正方形，如□410×415±5指的是锻件横截面的为边长为410mm的正方形，锻件的高度为415±5mm。
退火处理：对得到的铜合金最终尺寸680±6×557±5×182±3mm进行退火处理，退火制度为：设定加热温度为720℃，到温装炉，保温70min后出炉空冷，得到成品铜合金锻件。进行理化检测，组织、性能指标达到标准。如图1所示，本实施例所得锻件尺寸182mm方向探伤满足标准1级验收水平，满足目前海洋应用的要求。
本发明的上述工艺可适用于规格为Ф280-Ф400mm的QAl10-4-4铝青铜合金铸锭的加工。
Claims (10)
1.一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其特征在于，包括如下过程：
将QAl10-4-4铝青铜合金铸锭加热至880℃～920℃并保温，使QAl10-4-4铝青铜合金铸锭温度均匀，再进行铸锭开坯锻造；将经过铸锭开坯锻造后的坯料加热至830℃～850℃并保温，使坯料温度均匀，再进行中间工序锻造；将经过中间工序锻造后得到的坯料加热至830℃～850℃并保温，使坯料温度均匀，再进行最终锻造成型；将经过最终锻造成型的坯料进行退火处理，出炉空冷后得到成品锻件。
2.根据权利要求1所述的一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其特征在于，于880℃～920℃进行保温时，最短保温时间＝0.5-0.9min/mm×铸锭棒材直径。
3.根据权利要求1所述的一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其特征在于，铸锭开坯锻造时，坯料锻比为1.6～1.7，终锻温度≥750℃。
4.根据权利要求1所述的一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其特征在于，铸锭开坯锻造时，对QAl10-4-4铝青铜合金铸锭轻压圆周面一周，再进行镦粗、拔长锻造。
5.根据权利要求1所述的一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其特征在于，进行中间工序锻造时，最短保温时间＝0.5-0.9min/mm×坯料有效厚度尺寸，所述坯料有效厚度尺寸为坯料最小截面尺寸中的最小尺寸。
6.根据权利要求1所述的一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其特征在于，进行中间工序锻造时，进行2-3个火次的镦粗、拔长锻造，每火次进行两镦两拔，每火次锻比为2.3-2.6，终锻温度≥750℃。
7.根据权利要求1所述的一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其特征在于，进行最终锻造成型时，将中间工序锻造得到的坯料进行锻造、修整至所需尺寸。
8.根据权利要求1所述的一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其特征在于，中间工序锻造和最终锻造成型时，同一部位锤击一次，保证截面无可见十字亮线。
9.根据权利要求1所述的一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其特征在于，退火处理时，设定加热温度为700-750℃，到温装炉，保温60-100min。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种改善QAl10-4-4铝青铜合金铸锭组织性能的成型方法，其特征在于，所述QAl10-4-4铝青铜合金铸锭的规格为Ф280-Ф400mm。
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