CN112775204A - 一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，它涉及一种铝合金厚板的稳定制造方法。本发明目的是解决现有很难制备同时具备高强度、高韧性、高许用应力和耐腐蚀高的铝合金板材问题。制造方法：一、称取、熔炼；二、铸造；三、均匀化退火处理；四、加热；五、一次热轧；六、二次热轧；七、固溶；八、高温退火；九、一次时效；十、二次时效；十一、稳定化热处理；十二、拉伸；十三、三次时效。本发明主要用于高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金厚板的稳定制造方法。
背景技术
现有铝合金无论是合金成分，还是生产加工方式，都很难制备同时具备高强度、高韧性、高许用应力和耐腐蚀高的铝合金板材，在生产过程中，当强度满足要求的时候，而韧性和许用应力不满足要求；当强度、韧性满足要求的情况下，在晶间形成粗大组织相使得板材许用应力、耐蚀性和疲劳性能差，因此，无法满足市场使用标准要求，也无法满足市场批量生产的要求，使此种铝合金的应用受到很大的限制。
发明内容
本发明目的是要解决现有很难制备同时具备高强度、高韧性、高许用应力和耐腐蚀高的铝合金板材问题，进而提供一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法。
一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法是按以下步骤完成的：
一、称取、熔炼：
按Si的质量百分数为0.23％～0.26％、Fe的质量百分数为3.2％～3.5％、Cu的质量百分数为4.3％～4.9％、Mn的质量百分数为0.34％～0.41％、Mg的质量百分数为7.2％～7.5％、Cr的质量百分数为1.3％～1.5％、Zn的质量百分数为8.2％～8.5％、Ti的质量百分数为1.1％～1.3％、B的质量百分数为0.29％～0.33％、Zr的质量百分数为0.27％～0.32％和余量为Al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭，然后将称取的铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在炉气温度为707℃～711℃的条件下，熔炼21h～24h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
在铸造温度为701℃～704℃、铸造速度为88mm/min～93mm/min、冷却水强度为1.22MPa～1.28MPa、冷却水温度为19℃～22℃的条件下，将铝合金熔液按半连续铸造法制成规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭；
三、均匀化退火处理：
将规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为733℃～739℃，然后降低金属温度至702℃～708℃，并在金属温度为702℃～708℃的条件下，保温13h～17h，最后降低金属温度至692℃～695℃，并在金属温度为692℃～695℃的条件下，保温22h～24h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭；
四、加热：
将均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面铸造及热处理的氧化皮，然后置于加热炉中，在炉气温度为530℃～540℃的条件下，保温3.5h～4.5h，然后在炉气温度为505℃～515℃的条件下，保温4.5h～5.5h，最后降低至金属温度为475℃～485℃后出炉，得到加热后的铝合金铸锭；
五、一次热轧：
在金属温度为475℃～485℃的条件下，将加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为22.5mm～23.5mm，得到半成品厚度板材；
六、二次热轧：
在金属温度为190℃～195℃的条件下，将半成品厚度板材热轧成厚度为18mm～20.5mm，得到半成品；
七、固溶：
将半成品置于热处理炉中固溶，在金属温度为445℃～455℃的条件下，保温64min～67min，然后在金属温度为485℃～490℃的条件下，保温63min～67min，出炉后以7s～9s的时间转移置温度为2℃～5℃的水中冷却，得到固溶板材；
八、高温退火：
将固溶板材置于热处理炉中退火，在金属温度为430℃～433℃的条件下，保温10h～12h，出炉后以4s～7s的时间转移置温度为3℃～5℃的水中冷却，得到极速冷却退火板材；
九、一次时效：
将极速冷却退火板材置于淬火炉中，在金属温度为180℃～185℃的条件下，保温122min～126min，出炉后以3s～5s的时间转移置温度为5℃～8℃的水中冷却，得到一次时效后的板材；
十、二次时效：
将一次时效后的板材置于淬火炉中，在金属温度为223℃～227℃的条件下，保温47min～53min，出炉后以5s～9s的时间转移置温度为8℃～11℃的水中冷却，得到二次时效后的板材；
十一、稳定化热处理：
将二次时效后的板材置于热处理炉中，在金属温度为100℃～103℃的条件下，保温12.5h～14.5h，得到稳定化热处理的板材；
十二、拉伸：
将稳定化热处理的板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为2.4％～2.6％，得到拉伸后的板材；
十三、三次时效：
将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为119℃～121℃的条件下，保温33h～34.5h，然后降温至金属温度为100℃～102℃，并在金属温度为100℃～102℃的条件下，保温8h～10.5h，出炉后以3s～5s的时间转移置温度为2℃～5℃的水中冷却，得到一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板。
本发明优点：
本发明的新合金，其高强度高韧性高许用应力性能优于其他铝合金产品。其他力学性能和疲劳性能也保持在较好的性能范围内，是一般铝合金所不具有的。该化学成分配比不易成型，本发明主要是通过特殊的熔铸工艺参数使铸锭成型，再通过本发明的均火、加热和轧制工艺控制热轧板材内部组织结果，为后续热处理提供充分的固溶和时效条件，为提升板材强度和许用应力做准备。再通过不同的固溶温度逐步析出不同固溶强化相，并通过高温退火改善晶间和晶界组织结构，使其为后续提升其韧性和许用应力做准备。然后通过一次和二次时效析出不稳定强化相，并通过稳定化热处理稳定析出强化相。最后通过三次时效再析出强化相并优化晶间和晶界组织，使其达到高强度高韧性高许用应力的特性。本发明生产出了板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好、拉伸力学性能、韧性、许用应力、硬度、耐蚀性能稳定的铝合金厚板制品，抗拉强度823MPa～851MPa，屈服强度722MPa～746MPa，延伸率20％～24％，许用应力：649MPa～728MPa，硬度124HRC～137HRC，断裂韧性L-T：73MPa～81MPa，T-L：64MPa～67MPa，剥落腐蚀达到P级以上，主要应用于压力容器制造领域，也可应用于航天、飞机、轨道交通、船舶、汽车制造业、通信行业、运输业等多个领域。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法是按以下步骤完成的：
一、称取、熔炼：
按Si的质量百分数为0.23％～0.26％、Fe的质量百分数为3.2％～3.5％、Cu的质量百分数为4.3％～4.9％、Mn的质量百分数为0.34％～0.41％、Mg的质量百分数为7.2％～7.5％、Cr的质量百分数为1.3％～1.5％、Zn的质量百分数为8.2％～8.5％、Ti的质量百分数为1.1％～1.3％、B的质量百分数为0.29％～0.33％、Zr的质量百分数为0.27％～0.32％和余量为Al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭，然后将称取的铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在炉气温度为707℃～711℃的条件下，熔炼21h～24h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
在铸造温度为701℃～704℃、铸造速度为88mm/min～93mm/min、冷却水强度为1.22MPa～1.28MPa、冷却水温度为19℃～22℃的条件下，将铝合金熔液按半连续铸造法制成规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭；
三、均匀化退火处理：
将规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为733℃～739℃，然后降低金属温度至702℃～708℃，并在金属温度为702℃～708℃的条件下，保温13h～17h，最后降低金属温度至692℃～695℃，并在金属温度为692℃～695℃的条件下，保温22h～24h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭；
四、加热：
将均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面铸造及热处理的氧化皮，然后置于加热炉中，在炉气温度为530℃～540℃的条件下，保温3.5h～4.5h，然后在炉气温度为505℃～515℃的条件下，保温4.5h～5.5h，最后降低至金属温度为475℃～485℃后出炉，得到加热后的铝合金铸锭；
五、一次热轧：
在金属温度为475℃～485℃的条件下，将加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为22.5mm～23.5mm，得到半成品厚度板材；
六、二次热轧：
在金属温度为190℃～195℃的条件下，将半成品厚度板材热轧成厚度为18mm～20.5mm，得到半成品；
七、固溶：
将半成品置于热处理炉中固溶，在金属温度为445℃～455℃的条件下，保温64min～67min，然后在金属温度为485℃～490℃的条件下，保温63min～67min，出炉后以7s～9s的时间转移置温度为2℃～5℃的水中冷却，得到固溶板材；
八、高温退火：
将固溶板材置于热处理炉中退火，在金属温度为430℃～433℃的条件下，保温10h～12h，出炉后以4s～7s的时间转移置温度为3℃～5℃的水中冷却，得到极速冷却退火板材；
九、一次时效：
将极速冷却退火板材置于淬火炉中，在金属温度为180℃～185℃的条件下，保温122min～126min，出炉后以3s～5s的时间转移置温度为5℃～8℃的水中冷却，得到一次时效后的板材；
十、二次时效：
将一次时效后的板材置于淬火炉中，在金属温度为223℃～227℃的条件下，保温47min～53min，出炉后以5s～9s的时间转移置温度为8℃～11℃的水中冷却，得到二次时效后的板材；
十一、稳定化热处理：
将二次时效后的板材置于热处理炉中，在金属温度为100℃～103℃的条件下，保温12.5h～14.5h，得到稳定化热处理的板材；
十二、拉伸：
将稳定化热处理的板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为2.4％～2.6％，得到拉伸后的板材；
十三、三次时效：
将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为119℃～121℃的条件下，保温33h～34.5h，然后降温至金属温度为100℃～102℃，并在金属温度为100℃～102℃的条件下，保温8h～10.5h，出炉后以3s～5s的时间转移置温度为2℃～5℃的水中冷却，得到一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板。
本具体实施方式的高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法中的单个杂质≤0.02％，全部杂质的范围为≤0.07％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
本具体实施方式优点：
本具体实施方的新合金，其高强度高韧性高许用应力性能优于其他铝合金产品。其他力学性能和疲劳性能也保持在较好的性能范围内，是一般铝合金所不具有的。该化学成分配比不易成型，本具体实施方主要是通过特殊的熔铸工艺参数使铸锭成型，再通过本具体实施方的均火、加热和轧制工艺控制热轧板材内部组织结果，为后续热处理提供充分的固溶和时效条件，为提升板材强度和许用应力做准备。再通过不同的固溶温度逐步析出不同固溶强化相，并通过高温退火改善晶间和晶界组织结构，使其为后续提升其韧性和许用应力做准备。然后通过一次和二次时效析出不稳定强化相，并通过稳定化热处理稳定析出强化相。最后通过三次时效再析出强化相并优化晶间和晶界组织，使其达到高强度高韧性高许用应力的特性。本具体实施方生产出了板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好、拉伸力学性能、韧性、许用应力、硬度、耐蚀性能稳定的铝合金厚板制品，抗拉强度823MPa～851MPa，屈服强度722MPa～746MPa，延伸率20％～24％，许用应力649MPa～728MPa，硬度124HRC～137HRC，断裂韧性L-T：73MPa～81MPa，T-L：64MPa～67MPa，剥落腐蚀达到P级以上，主要应用于压力容器制造领域，也可应用于航天、飞机、轨道交通、船舶、汽车制造业、通信行业、运输业等多个领域。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中按Si的质量百分数为0.24％～0.26％、Fe的质量百分数为3.3％～3.5％、Cu的质量百分数为4.5％～4.9％、Mn的质量百分数为0.36％～0.41％、Mg的质量百分数为7.3％～7.5％、Cr的质量百分数为1.4％～1.5％、Zn的质量百分数为8.3％～8.5％、Ti的质量百分数为1.2％～1.3％、B的质量百分数为0.30％～0.33％、Zr的质量百分数为0.30％～0.32％和余量为Al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭。其他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之一的不同点是：步骤一中将称取的铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在炉气温度为709℃的条件下，熔炼22h。其他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的不同点是：步骤二中在铸造温度为702℃、铸造速度为91mm/min、冷却水强度为1.28MPa、冷却水温度为19℃的条件下，将铝合金熔液按半连续铸造法制成规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭。其他与具体实施方式一至三相同。
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点是：步骤三中将规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为736℃～738℃，然后降低金属温度至703℃～707℃，并在金属温度为703℃～707℃的条件下，保温13h～16h，最后降低金属温度至693℃～695℃，并在金属温度为693℃～695℃的条件下，保温22h～23h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭。其他与具体实施方式一至四相同。
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点是：步骤七中将半成品置于热处理炉中固溶，在金属温度为448℃～452℃的条件下，保温65min～67min，然后在金属温度为487℃～490℃的条件下，保温64min～67min，出炉后以7s～8s的时间转移置温度为2℃～4℃的水中冷却，得到固溶板材。其他与具体实施方式一至五相同。
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点是：步骤八中将固溶板材置于热处理炉中退火，在金属温度为431℃的条件下，保温11h。其他与具体实施方式一至六相同。
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点是：步骤九中将极速冷却退火板材置于淬火炉中，在金属温度为182℃～185℃的条件下，保温123min～126min，出炉后以3s～4s的时间转移置温度为5℃～7℃的水中冷却，得到一次时效后的板材。其他与具体实施方式一至七不相同。
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点是：步骤十中将一次时效后的板材置于淬火炉中，在金属温度为224℃～227℃的条件下，保温47min～53min，出炉后以5s～8s的时间转移置温度为8℃～10℃的水中冷却，得到二次时效后的板材。其他与具体实施方式一至八相同。
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点是：步骤十三中将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为119℃的条件下，保温34h，然后降温至金属温度为100℃～102℃，并在金属温度为100℃～102℃的条件下，保温10.5h，出炉后以3s的时间转移置温度为3℃的水中冷却。其他与具体实施方式一至九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同点是：步骤一中按Si的质量百分数为0.25％、Fe的质量百分数为3.4％、Cu的质量百分数为4.7％、Mn的质量百分数为0.39％、Mg的质量百分数为7.3％、Cr的质量百分数为1.4％、Zn的质量百分数为8.4％、Ti的质量百分数为1.2％、B的质量百分数为0.32％、Zr的质量百分数为0.30％和余量为Al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭。其他与具体实施方式一至十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同点是：步骤三中将规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为737℃，然后降低金属温度至705℃，并在金属温度为705℃的条件下，保温15h，最后降低金属温度至694℃，并在金属温度为694℃的条件下，保温23h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭。其他与具体实施方式一至十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同点是：步骤五中在金属温度为475℃～485℃的条件下，将加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为23mm，得到半成品厚度板材。其他与具体实施方式一至十二相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同点是：步骤六中在温度为192℃的条件下，将半成品厚度板材热轧成厚度为19mm，得到半成品。其他与具体实施方式一至十三相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同点是：步骤七中将半成品置于热处理炉中固溶，在金属温度为451℃的条件下，保温66min，然后在金属温度为488℃的条件下，保温65min，出炉后以7s的时间转移置温度为3℃的水中冷却，得到固溶板材。其他与具体实施方式一至十四相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十五之一不同点是：步骤九中将极速冷却退火板材置于淬火炉中，在金属温度为183℃的条件下，保温124min，出炉后以3s的时间转移置温度为5℃的水中冷却，得到一次时效后的板材。其他与具体实施方式一至十五相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十六之一不同点是：步骤十中将一次时效后的板材置于淬火炉中，在金属温度为224℃的条件下，保温47min～53min，出炉后以5s的时间转移置温度为8℃的水中冷却，得到二次时效后的板材。其他与具体实施方式一至十六相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一至十七之一不同点是：步骤十一中将二次时效后的板材置于热处理炉中，在金属温度为102℃的条件下，保温13h，得到稳定化热处理的板材。其他与具体实施方式一至十七相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一至十八之一不同点是：步骤十二中将稳定化热处理的板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为2.5％，得到拉伸后的板材。其他与具体实施方式一至十八相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式一至十九之一不同点是：步骤十三中将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为119℃的条件下，保温34h，然后降温至金属温度为100℃～102℃，并在金属温度为100℃～102℃的条件下，保温10.5h，出炉后以3s的时间转移置温度为3℃的水中冷却。其他与具体实施方式一至十九相同。
采用下述试验验证本发明效果：
实施例一：
一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法是按以下步骤完成的：
一、称取、熔炼：
按Si的质量百分数为0.25％、Fe的质量百分数为3.4％、Cu的质量百分数为4.7％、Mn的质量百分数为0.39％、Mg的质量百分数为7.3％、Cr的质量百分数为1.4％、Zn的质量百分数为8.4％、Ti的质量百分数为1.2％、B的质量百分数为0.32％、Zr的质量百分数为0.30％和余量为Al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭，然后将称取的铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在炉气温度为709℃的条件下，熔炼22h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
在铸造温度为702℃、铸造速度为91mm/min、冷却水强度为1.28MPa、冷却水温度为19℃的条件下，将铝合金熔液按半连续铸造法制成规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭；
三、均匀化退火处理：
将规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为737℃，然后降低金属温度至705℃，并在金属温度为705℃的条件下，保温15h，最后降低金属温度至694℃，并在金属温度为694℃的条件下，保温23h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭；
四、加热：
将均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面铸造及热处理的氧化皮，然后置于加热炉中，在炉气温度为535℃的条件下，保温4h，然后在炉气温度为510℃的条件下，保温5h，最后降低至金属温度为481℃后出炉，得到加热后的铝合金铸锭；
五、一次热轧：
在金属温度为481℃的条件下，将加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为23mm，得到半成品厚度板材；
六、二次热轧：
在金属温度为192℃的条件下，将半成品厚度板材热轧成厚度为19mm，得到半成品；
七、固溶：
将半成品置于热处理炉中固溶，在金属温度为451℃的条件下，保温66min，然后在金属温度为488℃的条件下，保温65min，出炉后以7s的时间转移置温度为3℃的水中冷却，得到固溶板材；
八、高温退火：
将固溶板材置于热处理炉中退火，在金属温度为431℃的条件下，保温11h，出炉后以5s的时间转移置温度为4℃的水中冷却，得到极速冷却退火板材；
九、一次时效：
将极速冷却退火板材置于淬火炉中，在金属温度为183℃的条件下，保温124min，出炉后以3s的时间转移置温度为5℃的水中冷却，得到一次时效后的板材；
十、二次时效：
将一次时效后的板材置于淬火炉中，在金属温度为224℃的条件下，保温50min，出炉后以5s的时间转移置温度为8℃的水中冷却，得到二次时效后的板材；
十一、稳定化热处理：
将二次时效后的板材置于热处理炉中，在金属温度为102℃的条件下，保温13h，得到稳定化热处理的板材；
十二、拉伸：
将稳定化热处理的板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为2.5％，得到拉伸后的板材；
十三、三次时效：
将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为119℃的条件下，保温34h，然后降温至金属温度为101℃，并在金属温度为101℃的条件下，保温10.5h，出炉后以3s的时间转移置温度为3℃的水中冷却，得到一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板。
本实施例制备的高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板，板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好，拉伸力学性能、韧性、许用应力、硬度、耐蚀性能稳定，对几组高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板进行性能测试，得出抗拉强度823MPa～851MPa，屈服强度722MPa～746MPa，延伸率20％～24％，许用应力649MPa～728MPa，硬度124HRC～137HRC，断裂韧性L-T：73MPa～81MPa，T-L：64MPa～67MPa，剥落腐蚀达到P级以上。
Claims (10)
1.一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：
一、称取、熔炼：
按Si的质量百分数为0.23％～0.26％、Fe的质量百分数为3.2％～3.5％、Cu的质量百分数为4.3％～4.9％、Mn的质量百分数为0.34％～0.41％、Mg的质量百分数为7.2％～7.5％、Cr的质量百分数为1.3％～1.5％、Zn的质量百分数为8.2％～8.5％、Ti的质量百分数为1.1％～1.3％、B的质量百分数为0.29％～0.33％、Zr的质量百分数为0.27％～0.32％和余量为Al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭，然后将称取的铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在炉气温度为707℃～711℃的条件下，熔炼21h～24h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
在铸造温度为701℃～704℃、铸造速度为88mm/min～93mm/min、冷却水强度为1.22MPa～1.28MPa、冷却水温度为19℃～22℃的条件下，将铝合金熔液按半连续铸造法制成规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭；
三、均匀化退火处理：
将规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为733℃～739℃，然后降低金属温度至702℃～708℃，并在金属温度为702℃～708℃的条件下，保温13h～17h，最后降低金属温度至692℃～695℃，并在金属温度为692℃～695℃的条件下，保温22h～24h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭；
四、加热：
将均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面铸造及热处理的氧化皮，然后置于加热炉中，在炉气温度为530℃～540℃的条件下，保温3.5h～4.5h，然后在炉气温度为505℃～515℃的条件下，保温4.5h～5.5h，最后降低至金属温度为475℃～485℃后出炉，得到加热后的铝合金铸锭；
五、一次热轧：
在金属温度为475℃～485℃的条件下，将加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为22.5mm～23.5mm，得到半成品厚度板材；
六、二次热轧：
在金属温度为190℃～195℃的条件下，将半成品厚度板材热轧成厚度为18mm～20.5mm，得到半成品；
七、固溶：
将半成品置于热处理炉中固溶，在金属温度为445℃～455℃的条件下，保温64min～67min，然后在金属温度为485℃～490℃的条件下，保温63min～67min，出炉后以7s～9s的时间转移置温度为2℃～5℃的水中冷却，得到固溶板材；
八、高温退火：
将固溶板材置于热处理炉中退火，在金属温度为430℃～433℃的条件下，保温10h～12h，出炉后以4s～7s的时间转移置温度为3℃～5℃的水中冷却，得到极速冷却退火板材；
九、一次时效：
将极速冷却退火板材置于淬火炉中，在金属温度为180℃～185℃的条件下，保温122min～126min，出炉后以3s～5s的时间转移置温度为5℃～8℃的水中冷却，得到一次时效后的板材；
十、二次时效：
将一次时效后的板材置于淬火炉中，在金属温度为223℃～227℃的条件下，保温47min～53min，出炉后以5s～9s的时间转移置温度为8℃～11℃的水中冷却，得到二次时效后的板材；
十一、稳定化热处理：
将二次时效后的板材置于热处理炉中，在金属温度为100℃～103℃的条件下，保温12.5h～14.5h，得到稳定化热处理的板材；
十二、拉伸：
将稳定化热处理的板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为2.4％～2.6％，得到拉伸后的板材；
十三、三次时效：
将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为119℃～121℃的条件下，保温33h～34.5h，然后降温至金属温度为100℃～102℃，并在金属温度为100℃～102℃的条件下，保温8h～10.5h，出炉后以3s～5s的时间转移置温度为2℃～5℃的水中冷却，得到一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤一中按Si的质量百分数为0.24％～0.26％、Fe的质量百分数为3.3％～3.5％、Cu的质量百分数为4.5％～4.9％、Mn的质量百分数为0.36％～0.41％、Mg的质量百分数为7.3％～7.5％、Cr的质量百分数为1.4％～1.5％、Zn的质量百分数为8.3％～8.5％、Ti的质量百分数为1.2％～1.3％、B的质量百分数为0.30％～0.33％、Zr的质量百分数为0.30％～0.32％和余量为Al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭。
3.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤一中将称取的铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、铝铬中间合金、纯锌锭、铝钛中间合金、铝硼中间合金、铝锆中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在炉气温度为709℃的条件下，熔炼22h。
4.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤二中在铸造温度为702℃、铸造速度为91mm/min、冷却水强度为1.28MPa、冷却水温度为19℃的条件下，将铝合金熔液按半连续铸造法制成规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭。
5.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤三中将规格为520mm×1620mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为736℃～738℃，然后降低金属温度至703℃～707℃，并在金属温度为703℃～707℃的条件下，保温13h～16h，最后降低金属温度至693℃～695℃，并在金属温度为693℃～695℃的条件下，保温22h～23h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭。
6.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤七中将半成品置于热处理炉中固溶，在金属温度为448℃～452℃的条件下，保温65min～67min，然后在金属温度为487℃～490℃的条件下，保温64min～67min，出炉后以7s～8s的时间转移置温度为2℃～4℃的水中冷却，得到固溶板材。
7.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤八中将固溶板材置于热处理炉中退火，在金属温度为431℃的条件下，保温11h。
8.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤九中将极速冷却退火板材置于淬火炉中，在金属温度为182℃～185℃的条件下，保温123min～126min，出炉后以3s～4s的时间转移置温度为5℃～7℃的水中冷却，得到一次时效后的板材。
9.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤十中将一次时效后的板材置于淬火炉中，在金属温度为224℃～227℃的条件下，保温47min～53min，出炉后以5s～8s的时间转移置温度为8℃～10℃的水中冷却，得到二次时效后的板材。
10.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高许用应力压力容器用铝合金厚板的稳定制造方法，其特征在于步骤十三中将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为119℃的条件下，保温34h，然后降温至金属温度为100℃～102℃，并在金属温度为100℃～102℃的条件下，保温10.5h，出炉后以3s的时间转移置温度为3℃的水中冷却。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210511 |
|
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