CN112981288B - 一种铝合金铸锭的退火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝合金铸锭的退火方法,使用热处理炉对所述铝合金铸锭进行退火,包括去应力退火步骤和均匀化退火步骤;所述去应力退火步骤和所述均匀化退火步骤在所述热处理炉内依次连续进行。本发明具有能够降低铝合金铸锭的开裂风险,同时还能够节约能源,缩短处理周期,使工作效率得到提高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金制作技术领域,特别涉及一种铝合金铸锭的退火方法。
背景技术
2000系铝合金属于中强可热处理强化铝合金,属于Al-Cu合金系,具有高韧、耐损伤、耐蚀等诸多优点,是航空工业领域应用最为广泛的铝合金材料之一,而退火是2000系铝合金制备中的重要步骤。
目前对2000系铝合金铸锭的退火工艺均包括去应力退火和均匀化退火两个步骤,在现有技术中去应力退火和均匀化退火的工艺流程为,铝合金铸锭成形后,先装入热处理炉进行去应力退火,结束后空冷至室温,再装入热处理炉进行均匀退火,最后缓冷至室温后进行后续加工。采用这样的方式由于多次高低温转换,将使应力加剧,开裂风险更大,同时还存在能源消耗更多,处理周期更长的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金铸锭的退火方法,能够降低铝合金铸锭的开裂风险,同时还能够节约能源,缩短处理周期,使工作效率得到提高。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种铝合金铸锭的退火方法,使用热处理炉对所述铝合金铸锭进行退火, 包括去应力退火步骤和均匀化退火步骤;所述去应力退火步骤和所述均匀化退火步骤在所述热处理炉内依次连续进行。
较优地,所述去应力退火步骤包括:步骤S100、将所述铝合金铸锭放置于初始温度为300℃至400℃的所述热处理炉内进行冷却;S200、当所述热处理炉的温度冷却至220℃至260℃时,保持所述热处理炉的温度10至14小时,然后进入所述均匀化退火步骤。
较优地,在步骤S100中,将所述铝合金铸锭放置于所述热处理炉的时间与所述铝合金铸锭浇铸成形的时间间隔小于2小时。
较优地,在步骤S100中,所述热处理炉的降温速度为每小时下降60℃至120℃。
较优地,所述铝合金铸锭含有铜元素、镁元素和锰元素;在步骤S100中,所述热处理炉的初始温度为300℃至350℃;所述均匀化退火步骤包括:步骤S300、将所述热处理炉的温度升高至490℃至495℃,并在达到目标温度后使所述热处理炉的温度保持10至14小时,然后进入S400;S400、将所述热处理炉的温度升高至495℃至500℃,并在达到目标温度后使所述热处理炉的温度保持48至60小时,然后进入S500;S500、使所述热处理炉停止工作,当所述热处理炉的温度降低至220℃至260℃时,将所述铝合金铸锭从所述热处理炉中取出进行自然冷却。
较优地,在步骤S300中,所述热处理炉的升温速度为每小时上升60℃至120℃。
较优地,在步骤S400中,所述热处理炉的升温速度为每小时上升10℃至20℃。
较优地,所述铝合金铸锭中含有锆元素;在步骤S100中,所述热处理炉的初始温度为350℃至400℃,在步骤S200中,当所述热处理炉的温度冷却至220℃至240℃时,保持所述热处理炉的温度;所述均匀化退火步骤包括:步骤S300 '、将所述热处理炉的温度升高至400℃至430℃,并在达到目标温度后使所述热处理炉的温度保持10至14小时,然后进入S400 ';S400 '将所述热处理炉的温度升高至490℃至495℃,并在达到目标温度后使所述热处理炉的温度保持10至14小时,然后进入S500 ';S500 '、将所述热处理炉的温度升高至495℃至500℃,并在达到目标温度后使所述热处理炉的温度保持48至60小时,然后进入S600 ';S600 '、使所述热处理炉停止工作,当所述热处理炉的温度降低至240℃至260℃时,将所述铝合金铸锭从所述热处理炉中取出进行自然冷却。
较优地,在步骤S300 '中,所述热处理炉的升温速度为每小时上升60℃至120℃。
较优地,在步骤S400 '中,所述热处理炉的升温速度为每小时上升60℃至120℃;和/或,在步骤S500 '中,所述热处理炉的升温速度为每小时上升10℃至20℃。
本发明的铝合金铸锭的退火方法通过采用所述去应力退火步骤和所述均匀化退火步骤在所述热处理炉内依次连续进行的技术方案,能够降低铝合金铸锭的开裂风险,同时还能够节约能源,缩短处理周期,使工作效率得到提高。
附图说明
图1为含有铜元素、镁元素和锰元素的铝合金铸锭的制作方法流程图。
图2为含有锆元素的铝合金铸锭的制作方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例对本发明的铝合金铸锭的退火方法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以解释本发明,并不用于限定本发明。
一种铝合金铸锭的退火方法,使用热处理炉对铝合金铸锭进行退火,包括去应力退火步骤和均匀化退火步骤,其中去应力退火步骤和均匀化退火步骤在热处理炉内依次连续进行。通过对去应力退火和均匀化退火的连续处理,不仅可以减少加热散热的高低温转换次数,降低铸锭开裂风险,还可以节约能源,缩短退火处理周期,使工作效率得到提高。在实际操作中,在步骤S100中,将铝合金铸锭放置于热处理炉的时间与铝合金铸锭成形浇铸成形结束的时间间隔小于2小时。也就是说从铝合金铸锭成形的高温余温阶段,就开始进行去应力退火处理,这样可以进一步减少加热散热的高低温转换次数,降低铸锭开裂风险,节约能源,缩短退火处理周期。
具体地,如图1和图2所示,去应力退火步骤包括:步骤S100、将铝合金铸锭放置于初始温度为300℃至400℃的热处理炉内进行冷却;S200、当热处理炉的温度冷却至220℃至260℃时,保持热处理炉的温度10至14小时,然后进入均匀化退火步骤。这里所说的热处理炉的温度是热处理炉对铝合金铸锭的加热温度,实际操作时,在步骤S100中,热处理炉的降温速度为每小时下降60℃至120℃。
下面分别以含有铜元素、镁元素和锰元素的铝合金铸锭和含有锆元素的铝合金铸锭为例对本发明的铝合金铸锭的退火方法进行说明:
一、铝合金铸锭含有铜元素、镁元素和锰元素
在步骤S100中,热处理炉的初始温度为300℃至350℃;如图1中所示,均匀化退火步骤包括:步骤S300、将热处理炉的温度升高至490℃至495℃,并在达到目标温度后使热处理炉的温度保持10至14小时,然后进入S400;S400、将热处理炉的温度升高至495℃至500℃,并在达到目标温度后使热处理炉的温度保持48至60小时,然后进入S500;S500、使热处理炉停止工作,当热处理炉的温度降低至220℃至260℃时,将铝合金铸锭从热处理炉中取出进行自然冷却。
S500中所说的热处理炉停止工作是指使热处理炉,并对铝合金铸锭进行自然冷却或者循环风冷。
其中在步骤S300中,热处理炉的升温速度为每小时上升60℃至120℃,在步骤S400中,热处理炉的升温速度为每小时上升10℃至20℃。
例如:520mm×1620mm规格的2524铝合金扁铸锭,空冷至室温,进行去应力退火处理,工艺为:升温速率80℃/h,定温230℃,保温12h,断电缓冷至室温;再进行均匀化退火处理,工艺为:一次升温至493℃,升温速率为80℃/h,定温保温时间12h;二次升温至498℃,升温速率15℃/h,定温保温时间58h;保温到时后,断电循环风缓冷至240℃后,出炉空冷。发明人经过有限次操作发现采用这样的方式520mm×1620mm规格的2524铝合金扁铸锭的开裂率为11%,残留中间向总面积为2.8%,单炉次能源花费为3.9万元。
再例如:直径1000mm规格的2124铝合金圆铸锭,成形后2h内转移至热处理炉内,进行暖风缓冷降温去应力处理,暖风初始温度为350℃,降温速率为60℃/h,定温保温温度为260℃,保温时间为14h;保温到时后,直接升温进行双级均匀化退火处理:一次升温至495℃,升温速率为60℃/h,定温保温时间14h;二次升温至500℃,升温速率为10℃/h,定温保温时间60h;保温到时后,断电循环风缓冷至260℃后,出炉空冷。发明人经过有限次操作发现采用这样的方式直径1000mm规格的2124铝合金圆铸锭的开裂率为4%,残留中间向总面积为1.7%,单炉次能源花费为2.3万元。
再例如:直径1000mm规格的2219铝合金圆铸锭,空冷至室温,进行去应力退火处理,工艺为:升温速率70℃/h,定温250℃,保温12h,断电缓冷至室温;再进行均匀化退火处理,工艺为:一次升温至492℃,升温速率为70℃/h,定温保温时间12h;二次升温至496℃,升温速率为15℃/h,定温保温时间50h;保温到时后,断电循环风缓冷至250℃后,出炉空冷。发明人经过有限次此时发现采用这样的方式直径1000mm规格的2219铝合金圆铸锭的开裂率为9%,残留中间向总面积为3.4%,单炉次能源花费为4.1万元。
二、铝合金铸锭中含有锆元素;
在步骤S100中,热处理炉的初始温度为350℃至400℃,在步骤S200中,当热处理炉的温度冷却至220℃至240℃时,保持热处理炉的温度;如图2所示,均匀化退火步骤包括:步骤S300 '、将热处理炉的温度升高至400℃至430℃,并在达到目标温度后使热处理炉的温度保持10至14小时,然后进入S400 ';S400 '将热处理炉的温度升高至490℃至495℃,并在达到目标温度后使热处理炉的温度保持10至14小时,然后进入S500 ';S500 '、将热处理炉的温度升高至495℃至500℃,并在达到目标温度后使热处理炉的温度保持48至60小时,然后进入S600 ';S600 '、使热处理炉停止工作,当热处理炉的温度降低至240℃至260℃时,将铝合金铸锭从热处理炉中取出进行自然冷却。
其中,在步骤S300 '中,热处理炉的升温速度为每小时上升60℃至120℃,在步骤S400 '中,热处理炉的升温速度为每小时上升60℃至120℃,在步骤S500 '中,热处理炉的升温速度为每小时上升10℃至20℃。
例如:520mm×1620mm规格的2524铝合金扁铸锭,成形后2h内转移至热处理炉内,进行暖风缓冷降温去应力处理,暖风初始温度为300℃,降温速率为120℃/h,定温保温温度为220℃,保温时间为10h;保温到时后,直接升温进行双级均匀化退火处理:一次升温至490℃,升温速率为120℃/h,定温保温时间10h;二次升温至495℃,升温速率为20℃/h,定温保温时间48h;三次升温至465~470℃,升温速率为20℃/h,定温保温时间48h;保温到时后,断电循环风缓冷至220℃后,出炉空冷。发明人经过有限次此时发现采用这样的方式520mm×1620mm规格的2524铝合金扁铸锭的开裂率为3%,残留中间向总面积为1.4%,单炉次能源花费为2.1万元。
再例如:直径1000mm规格的2219铝合金圆铸锭,浇铸成形后2h内转移至热处理炉内,进行暖风缓冷降温去应力处理,暖风初始温度为400℃,降温速率为60℃/h,定温保温温度为240℃,保温时间为14h;保温到时后,直接升温进行三级均匀化退火处理:一次升温至430℃,升温速率为60℃/h,定温保温时间14h;二次升温至495℃,升温速率为60℃/h,定温保温时间14h;三次升温至500℃,升温速率为10℃/h,定温保温时间60h;保温到时后,断电循环风缓冷至260℃后,出炉空冷。发明人经过有限次此时发现采用这样的方式5直径1000mm规格的2219铝合金圆铸锭的开裂率为3%,残留中间向总面积为2.4%,单炉次能源花费为2.7万元。
再例如:520mm×1620mm规格的2219铝合金扁铸锭,浇铸成形后2h内转移至热处理炉内,进行暖风缓冷降温去应力处理,暖风初始温度为350℃,降温速率为120℃/h,定温保温温度为200℃,保温时间为10h;保温到时后,直接升温进行三级均匀化退火处理:一次升温至400℃,升温速率为120℃/h,定温保温时间10h;二次升温至490℃,升温速率为120℃/h,定温保温时间10h;三次升温至495℃,升温速率为20℃/h,定温保温时间48h;保温到时后,断电循环风缓冷至240℃后,出炉空冷。发明人经过有限次此时发现采用这样的方式520mm×1620mm规格的2219铝合金扁铸锭的开裂率为2%,残留中间向总面积为1.9%,单炉次能源花费为2.4万元。
根据以上实施例能够得出结论,通过采用以上技术方案,可以有效解决铝合金铸锭在成形后,进行去应力退火和均匀化退火处理过程中的应力释放问题,减少裂纹产生,同时使得合金粗大中间相实现强制回溶,显著提高铸锭均匀化处理效果,能源消耗显著减少。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种铝合金铸锭的退火方法,使用热处理炉对所述铝合金铸锭进行退火,所述铝合金铸锭为2524铝合金或者2219铝合金或者2124铝合金,其特征在于:
包括去应力退火步骤和均匀化退火步骤;
所述去应力退火步骤和所述均匀化退火步骤在所述热处理炉内依次连续进行;
所述去应力退火步骤包括:
步骤S100、将所述铝合金铸锭放置于初始温度为300℃至400℃的所述热处理炉内进行冷却;
S200、当所述热处理炉的温度冷却至220℃至260℃时,保持所述热处理炉的温度10至14小时,然后进入所述均匀化退火步骤。
2.根据权利要求1所述的铝合金铸锭的退火方法,其特征在于:
在步骤S100中,将所述铝合金铸锭放置于所述热处理炉的时间与所述铝合金铸锭浇铸成形的时间间隔小于2小时。
3.根据权利要求1所述的铝合金铸锭的退火方法,其特征在于:
在步骤S100中,所述热处理炉的降温速度为每小时下降60℃至120℃。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的铝合金铸锭的退火方法,其特征在于:
所述铝合金铸锭含有铜元素、镁元素和锰元素;
在步骤S100中,所述热处理炉的初始温度为300℃至350℃;
所述均匀化退火步骤包括:
步骤S300、将所述热处理炉的温度升高至490℃至495℃,并在达到目标温度后使所述热处理炉的温度保持10至14小时,然后进入S400;
S400、将所述热处理炉的温度升高至495℃至500℃,并在达到目标温度后使所述热处理炉的温度保持48至60小时,然后进入S500;
S500、使所述热处理炉停止工作,当所述热处理炉的温度降低至220℃至260℃时,将所述铝合金铸锭从所述热处理炉中取出进行自然冷却。
5.根据权利要求4所述的铝合金铸锭的退火方法,其特征在于:
在步骤S300中,所述热处理炉的升温速度为每小时上升60℃至120℃。
6.根据权利要求4所述的铝合金铸锭的退火方法,其特征在于:
在步骤S400中,所述热处理炉的升温速度为每小时上升10℃至20℃。
7.根据权利要求1至3任意一项所述的铝合金铸锭的退火方法,其特征在于:
所述铝合金铸锭中含有锆元素;
在步骤S100中,所述热处理炉的初始温度为350℃至400℃,在步骤S200中,当所述热处理炉的温度冷却至220℃至240℃时,保持所述热处理炉的温度;
所述均匀化退火步骤包括:
步骤S300'、将所述热处理炉的温度升高至400℃至430℃,并在达到目标温度后使所述热处理炉的温度保持10至14小时,然后进入S400';
S400'、将所述热处理炉的温度升高至490℃至495℃,并在达到目标温度后使所述热处理炉的温度保持10至14小时,然后进入S500';
S500'、将所述热处理炉的温度升高至495℃至500℃,并在达到目标温度后使所述热处理炉的温度保持48至60小时,然后进入S600';
S600'、使所述热处理炉停止工作,当所述热处理炉的温度降低至240℃至260℃时,将所述铝合金铸锭从所述热处理炉中取出进行自然冷却。
8.根据权利要求7所述的铝合金铸锭的退火方法,其特征在于:
在步骤S300'中,所述热处理炉的升温速度为每小时上升60℃至120℃。
9.根据权利要求7所述的铝合金铸锭的退火方法,其特征在于:
在步骤S400'中,所述热处理炉的升温速度为每小时上升60℃至120℃;
和/或,在步骤S500'中,所述热处理炉的升温速度为每小时上升10℃至20℃。
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