CN112626396A - 一种船舶用5系合金板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种船舶用5系合金板材的制备方法,本发明涉及5系合金板材的制备方法领域。本发明要解决现有5083合金板材耐腐蚀性能较弱,强度不足以应用在造船业中,而提供一种船舶用5系合金板材的制备方法。方法:一、称取原料,熔炼,二、铸造;三、铣削,锯切;四、热处理;五、热轧;六、剪切;七、退火;八、冷作;九、矫直;十、稳定化退火;十一、拉伸;十二、精密锯切。本发明工艺稳定,制得的板材力学性能、抗剥落腐蚀、抗晶间腐蚀性能均大幅度高出标准要求,产品质量稳定。本发明制备5系合金板材用于船舶制造。
Description
技术领域
本发明涉及5系合金板材的制备方法领域。
背景技术
5083合金板材是一种防锈铝合金,不可热处理强化。该合金具有较高强度、良好的抗腐蚀性、抗疲劳与可焊接性,被广泛用于船舶、舰艇、汽车、飞机板焊接件、地铁轻轨、需严格防火的压力容器,如电视塔,钻探设备,运输设备,导弹零件等。目前市面常见的5083产品的供货状态为HII2、H111和O态等,而这些产品耐腐蚀性能较弱,强度不足以应用在造船业中,因此,需要对5083合金板材进行改良,以获得满足相关技术标准的5083合金板材。
发明内容
本发明要解决现有5083合金板材耐腐蚀性能较弱,强度不足以应用在造船业中,而提供一种船舶用5系合金板材的制备方法。
一种船舶用5系合金板材的制备方法,具体按以下步骤进行:
一、按照质量百分含量为:Si≤0.40%、Fe≤0.4%、Cu≤0.10%、Mn:0.14~1.0%、Mg:4.0~4.9%、Cr:0.05~0.25%、Zn≤0.25%、Ti≤0.15%、杂质元素总含量≤0.15%和余量A,分别称取原料:电解铜、铝锭、镁锭、锌锭、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝铬中间合金和铝锰中间合金,将称取的原料放入反射炉或中频感应炉中,在温度为700℃~740℃条件下熔炼5h~7h,得到铝合金熔液;
单个杂质元素百分含量≤0.05%;
二、采用半连续水冷铸造法将步骤一得到的铝合金熔液铸造成铸锭;
铸造工艺为:控制铸造温度为700℃~740℃,铸造速度为45mm/min~60mm/min,液位高度为40mm~60mm,水流量为100m2/h~140m2/h;
三、将步骤二中获得的铸锭表面进行铣削,铸锭铣面量为5mm~40mm,然后锯切;
四、将步骤三中处理后的铸锭放入加热炉中进行加热,设定加热温度为540℃~560℃,加热时间为6h~7h;然后改定加热温度为480℃~490℃,加热时间为3h~4h,控制出炉温度为450℃~480℃,加热处理后出炉;
五、将步骤四处理后的铸锭进行热轧,设定轧制温度为445℃~475℃,轧制速度为1.2m/s~2.0m/s,铸锭出炉后,轧制,轧制时保留20%~40%的厚度余量,获得铝合金长板;
六、将步骤五得到的铝合金长板进行定尺剪切,得到毛料板材;
七、将步骤六得到的毛料板材进行中间退火处理,定温350℃~370℃,保温6小时,然后改定温315℃~325℃,保温5小时;
八、将步骤七处理后的毛料板材进行冷作;
九、将步骤八冷作后的毛料板材进行矫直处理;
十、将步骤九矫直后的毛料板材进行稳定化退火,设定稳定化退火温度为230℃~250℃,保温2~6小时;
十一、将步骤十稳定化退火后的毛料板材进行拉伸,控制给定拉伸变形量≤1.5%;
十二、将步骤十一拉伸后的毛料板材进行精密锯切,制得所述一种船舶用5系合金板材。
步骤九矫直后板材横向不平度应小于等于4mm/m,纵向不平度应小于等于2mm/m;
步骤十制度下,β相在晶界和晶内呈弥散分布,合金具有较高耐蚀性,实际检测结果抗剥落腐蚀达到PA级,抗晶间腐蚀为3.0mg/cm2,满足相关技术标准。
本发明用于制备尺寸为8mm~15mm的5083-H116状态板材。
本发明的有益效果是:
一、本发明确定了8mm~15mm之间5083-H116状态板材的生产工艺流程、板材预留的冷作量、板材的稳定化退火工艺。
二、本发明所制得的5083-H116状态合金,以成品8mm厚的板材检测结果为例,与国标GB/T 3880.1-2012及其引用标准中的力学性能进行对比,抗拉强度高出标准约30MPa~35MPa,屈服强度高出标准约25MPa~30MPa,延伸率高出标准10%~12%,抗剥落腐蚀为PA级,满足标准要求的PC级。与外标ASTM B209M-2014及其引用标准中的力学性能进行对比,抗拉强度高出标准约30MPa~35MPa,但未超出标准上限的385MPa,屈服强度高出标准约25MPa~30MPa,延伸率高出标准10%~12%,抗剥落腐蚀为PA级,满足标准要求的PB级,抗晶间腐蚀实测值为3.0mg/cm2,满足标准中给定的15mg/cm2。力学性能、完全符合标准要求,并且经矫直及拉伸工序后,所制得的板片平整度也可以得到保证,可以应用到实际生产中。
本发明工艺稳定,采用本发明制得的5083-H116状态板材可广泛适用于船舶及腐蚀性严重的环境,板材的力学性能、抗剥落腐蚀、抗晶间腐蚀性能均大幅度高出标准要求,产品质量稳定。
本发明制备5系合金板材用于船舶制造。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式,还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式一种船舶用5系合金板材的制备方法,具体按以下步骤进行:
一、按照质量百分含量为:Si≤0.40%、Fe≤0.4%、Cu≤0.10%、Mn:0.14~1.0%、Mg:4.0~4.9%、Cr:0.05~0.25%、Zn≤0.25%、Ti≤0.15%、杂质元素总含量≤0.15%和余量Al,分别称取原料:电解铜、铝锭、镁锭、锌锭、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝铬中间合金和铝锰中间合金,将称取的原料放入反射炉或中频感应炉中,在温度为700℃~740℃条件下熔炼5h~7h,得到铝合金熔液;
单个杂质元素百分含量≤0.05%;
二、采用半连续水冷铸造法将步骤一得到的铝合金熔液铸造成铸锭;
铸造工艺为:控制铸造温度为700℃~740℃,铸造速度为45mm/min~60mm/min,液位高度为40mm~60mm,水流量为100m2/h~140m2/h;
三、将步骤二中获得的铸锭表面进行铣削,铸锭铣面量为5mm~40mm,然后锯切;
四、将步骤三中处理后的铸锭放入加热炉中进行加热,设定加热温度为540℃~560℃,加热时间为6h~7h;然后改定加热温度为480℃~490℃,加热时间为3h~4h,控制出炉温度为450℃~480℃,加热处理后出炉;
五、将步骤四处理后的铸锭进行热轧,设定轧制温度为445℃~475℃,轧制速度为1.2m/s~2.0m/s,铸锭出炉后,轧制,轧制时保留20%~40%的厚度余量,获得铝合金长板;
六、将步骤五得到的铝合金长板进行定尺剪切,得到毛料板材;
七、将步骤六得到的毛料板材进行中间退火处理,定温350℃~370℃,保温6小时,然后改定温315℃~325℃,保温5小时;
八、将步骤七处理后的毛料板材进行冷作;
九、将步骤八冷作后的毛料板材进行矫直处理;
十、将步骤九矫直后的毛料板材进行稳定化退火,设定稳定化退火温度为230℃~250℃,保温2~6小时;
十一、将步骤十稳定化退火后的毛料板材进行拉伸,控制给定拉伸变形量≤1.5%;
十二、将步骤十一拉伸后的毛料板材进行精密锯切,制得所述一种船舶用5系合金板材。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:步骤一中按照质量百分含量为:Si:0.0916%、Fe:0.1817%、Cu:0.0081%、Mn:0.7712%、Mg:4.2524%、Cr:0.0720%、Zn:0.0048%、Ti:0.0177%、杂质元素总含量≤0.15%和余量Al,称取原料。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:步骤一中在温度为710~730℃条件下熔炼6h。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:步骤二中控制铸造温度为710℃~730℃,铸造速度为50mm/min,液位高度为50mm,水流量为110m2/h~130m2/h。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是:步骤三中铸锭铣面量为5mm~30mm。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:步骤四中将铸锭放入加热炉中进行加热,设定加热温度为550℃,加热时间为7h;然后改定加热温度为480℃,加热时间为4h,控制出炉温度为477℃,加热处理后出炉。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是:步骤五轧制时保留33%的厚度余量。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是:步骤七中改定温为317℃。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是:步骤八中冷作道次根据轧机的轧制力进行计算。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是:步骤十中设定稳定化退火温度为240℃,保温2小时。其它与具体实施方式一至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果:
实施例一:
本实施例一种船舶用5系合金板材的制备方法,具体按以下步骤进行:
一、按照质量百分含量为:Si:0.0916%、Fe:0.1817%、Cu:0.0081%、Mn:0.7712%、Mg:4.2524%、Cr:0.0720%、Zn:0.0048%、Ti:0.0177%、杂质元素总含量≤0.15%和余量Al,分别称取原料:电解铜、铝锭、镁锭、锌锭、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝铬中间合金和铝锰中间合金,将称取的原料放入中频感应炉中,在温度为720℃条件下熔炼6h,得到铝合金熔液;
单个杂质元素百分含量≤0.05%;
二、采用半连续水冷铸造法将步骤一得到的铝合金熔液铸造成铸锭;
铸造工艺为:控制铸造温度为735.6℃,铸造速度为55mm/min,液位高度为55mm,水流量为120m2/h;
三、将步骤二中获得的铸锭表面进行铣削,铸锭铣面量为37mm,然后锯切;
四、将步骤三中处理后的铸锭放入加热炉中进行加热,设定加热温度为550℃,加热时间为7h;然后改定加热温度为480℃,加热时间为4h,控制出炉温度为477℃,加热处理后出炉;
五、将步骤四处理后的铸锭进行热轧,设定轧制温度为460℃,轧制速度为1.5m/s,铸锭出炉后,轧制,获得铝合金长板;轧制保留33%的厚度余量,以成品8mm的板材为例,轧制到12±0.15mm;
六、将步骤五得到的铝合金长板进行定尺剪切,得到毛料板材;
七、将步骤六得到的毛料板材进行中间退火处理,定温360℃,保温6小时,然后改定温317℃,保温5小时;
八、将步骤七处理后的毛料板材进行冷作;
冷作道次根据轧机的轧制力进行计算,根据步骤五中的热轧厚度,以成品8mm的板材为例,计算出冷作道次为12mm→11mm→10mm→9.2mm→8.5mm→8±0.1mm;
九、将步骤八冷作后的毛料板材进行矫直处理;
矫直后板材横向不平度应小于等于4mm/m,纵向不平度应小于等于2mm/m;
十、将步骤九矫直后的毛料板材进行稳定化退火,设定稳定化退火温度为240℃,保温2小时;
十一、将步骤十稳定化退火后的毛料板材进行拉伸,控制给定拉伸变形量≤1.5%;
十二、将步骤十一拉伸后的毛料板材进行精密锯切,制得所述一种船舶用5系合金板材。
本实施例成品8mm厚的板材检测结果,与国标GB/T 3880.1-2012及其引用标准中的力学性能进行对比,抗拉强度高出标准约30MPa~35MPa,屈服强度高出标准约25MPa~30MPa,延伸率高出标准10%~12%,抗剥落腐蚀为PA级,满足标准要求的PC级。与外标ASTMB209M-2014及其引用标准中的力学性能进行对比,抗拉强度高出标准约30MPa~35MPa,但未超出标准上限的385MPa,屈服强度高出标准约25MPa~30MPa,延伸率高出标准10%~12%,抗剥落腐蚀为PA级,满足标准要求的PB级,抗晶间腐蚀实测值为3.0mg/cm2,满足标准中给定的15mg/cm2。力学性能、完全符合标准要求,并且经矫直及拉伸工序后,所制得的板片平整度也可以得到保证,可以应用到实际生产中。
Claims (10)
1.一种船舶用5系合金板材的制备方法,其特征在于该方法具体按以下步骤进行:
一、按照质量百分含量为:Si≤0.40%、Fe≤0.4%、Cu≤0.10%、Mn:0.14~1.0%、Mg:4.0~4.9%、Cr:0.05~0.25%、Zn≤0.25%、Ti≤0.15%、杂质元素总含量≤0.15%和余量Al,分别称取原料:电解铜、铝锭、镁锭、锌锭、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝铬中间合金和铝锰中间合金,将称取的原料放入反射炉或中频感应炉中,在温度为700℃~740℃条件下熔炼5h~7h,得到铝合金熔液;
单个杂质元素百分含量≤0.05%;
二、采用半连续水冷铸造法将步骤一得到的铝合金熔液铸造成铸锭;
铸造工艺为:控制铸造温度为700℃~740℃,铸造速度为45mm/min~60mm/min,液位高度为40mm~60mm,水流量为100m2/h~140m2/h;
三、将步骤二中获得的铸锭表面进行铣削,铸锭铣面量为5mm~40mm,然后锯切;
四、将步骤三中处理后的铸锭放入加热炉中进行加热,设定加热温度为540℃~560℃,加热时间为6h~7h;然后改定加热温度为480℃~490℃,加热时间为3h~4h,控制出炉温度为450℃~480℃,加热处理后出炉;
五、将步骤四处理后的铸锭进行热轧,设定轧制温度为445℃~475℃,轧制速度为1.2m/s~2.0m/s,铸锭出炉后,轧制,轧制时保留20%~40%的厚度余量,获得铝合金长板;
六、将步骤五得到的铝合金长板进行定尺剪切,得到毛料板材;
七、将步骤六得到的毛料板材进行中间退火处理,定温350℃~370℃,保温6小时,然后改定温315℃~325℃,保温5小时;
八、将步骤七处理后的毛料板材进行冷作;
九、将步骤八冷作后的毛料板材进行矫直处理;
十、将步骤九矫直后的毛料板材进行稳定化退火,设定稳定化退火温度为230℃~250℃,保温2~6小时;
十一、将步骤十稳定化退火后的毛料板材进行拉伸,控制给定拉伸变形量≤1.5%;
十二、将步骤十一拉伸后的毛料板材进行精密锯切,制得所述一种船舶用5系合金板材。
2.根据权利要求1所述的一种船舶用5系合金板材的制备方法,其特征在于步骤一中按照质量百分含量为:Si:0.0916%、Fe:0.1817%、Cu:0.0081%、Mn:0.7712%、Mg:4.2524%、Cr:0.0720%、Zn:0.0048%、Ti:0.0177%、杂质元素总含量≤0.15%和余量Al,称取原料。
3.根据权利要求1所述的一种船舶用5系合金板材的制备方法,其特征在于步骤一中在温度为710~730℃条件下熔炼6h。
4.根据权利要求1所述的一种船舶用5系合金板材的制备方法,其特征在于步骤二中控制铸造温度为710℃~730℃,铸造速度为50mm/min,液位高度为50mm,水流量为110m2/h~130m2/h。
5.根据权利要求1所述的一种船舶用5系合金板材的制备方法,其特征在于步骤三中铸锭铣面量为5mm~30mm。
6.根据权利要求1所述的一种船舶用5系合金板材的制备方法,其特征在于步骤四中将铸锭放入加热炉中进行加热,设定加热温度为550℃,加热时间为7h;然后改定加热温度为480℃,加热时间为4h,控制出炉温度为477℃,加热处理后出炉。
7.根据权利要求1所述的一种船舶用5系合金板材的制备方法,其特征在于步骤五轧制时保留33%的厚度余量。
8.根据权利要求1所述的一种船舶用5系合金板材的制备方法,其特征在于步骤七中改定温为317℃。
9.根据权利要求1所述的一种船舶用5系合金板材的制备方法,其特征在于步骤八中冷作道次根据轧机的轧制力进行计算。
10.根据权利要求1所述的一种船舶用5系合金板材的制备方法,其特征在于步骤十中设定稳定化退火温度为240℃,保温2小时。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210409 |
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