CN113061818B - 铝合金塑性加工品的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能为了确保机械强度而保持铝合金材料的固溶处理温度并且能抑制由塑性加工时的加工发热引起的过烧裂纹的产生的铝合金塑性加工品的制造方法。铝合金塑性加工品的制造方法包括：以固溶处理温度对铝合金材料进行加热保持来进行固溶处理的工序；对固溶处理后的铝合金材料进行塑性加工的工序；以及在进行塑性加工的工序结束的时间点，对塑性加工后的铝合金材料进行冷却，对冷却后的铝合金材料进行时效处理的工序。该制造方法包括对固溶处理后的铝合金材料进行冷却的塑性加工前冷却工序。

Description

铝合金塑性加工品的制造方法

技术领域

本发明涉及铝合金塑性加工品的制造方法，特别涉及包括固溶处理工序的铝合金塑性加工品的制造方法。

背景技术

在这样的铝合金塑性加工品的制造方法中，在对铝合金材料进行了固溶处理后，在对固溶处理后的铝合金材料进行冷却前，对该铝合金材料进行塑性加工。而且，适当地对塑性加工后的铝合金材料进行时效处理。在日本特开2015－101756号公报中公开了这样的铝合金塑性加工品的制造方法。

本申请发明人等发现了以下的问题。

铝合金塑性加工品要求确保规定的机械强度。因此，可以考虑将固溶处理工序中的固溶处理温度提高至其上限值附近。但是，若仅提高铝合金材料的固溶处理温度，则有时会产生由塑性加工时的加工发热引起的过烧裂纹(burning-crack)。

存在上述的铝合金塑性加工品的制造方法的一个具体例。图8中示出了该制造方法的一个具体例的铝合金材料的温度履历曲线。如图8所示，在该制造方法的一个例子中，对铝合金材料依次实施固溶处理工序、作为塑性加工的一个例子的锻造加工工序、淬火处理工序、时效处理工序。

图9中示出了该制造方法的一个例子的铝合金材料的温度履历曲线的主要部分。如图9所示，若在固溶处理工序之后对铝合金材料进行锻造加工，则会产生加工发热。由此，铝合金材料的温度上升，从固溶处理温度T91超过过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi而达到加工发热后温度T921。加工发热后温度T921处于过烧裂纹产生温度区域内，因此在铝合金材料中会产生过烧裂纹。

发明内容

本发明提供一种为了确保机械强度而保持铝合金材料的固溶处理温度并且抑制由塑性加工时的加工发热引起的过烧裂纹的产生的铝合金塑性加工品的制造方法。

本发明的铝合金塑性加工品的制造方法包括：以固溶处理温度(T1)对铝合金材料进行加热保持来进行固溶处理的工序；对所述固溶处理后的铝合金材料进行塑性加工的工序；以及在进行所述塑性加工的工序结束的时间点，对所述塑性加工后的铝合金材料进行冷却，对所述冷却后的铝合金材料进行时效处理的工序，其中，所述铝合金塑性加工品的制造方法包括：塑性加工前冷却工序，在进行所述塑性加工的工序开始的时间点之前，使所述固溶处理后的铝合金材料维持着固溶状态地对所述固溶处理后的铝合金材料进行冷却。

根据这样的构成，在上述进行冷却的工序中，铝合金材料的温度大于等于固溶处理温度T1的下限值，从而能保持铝合金材料的固溶处理温度。由此，铝合金塑性加工品能确保良好的机械强度。此外，即使在铝合金材料中产生塑性加工时的加工发热，铝合金材料的温度也难以上升至产生过烧裂纹的温度。由此，能抑制由塑性加工时的加工发热引起的过烧裂纹的产生。

此外，其特征也可以是，在所述塑性加工前冷却工序中，对所述固溶处理后的铝合金材料进行了冷却后，所述冷却后的铝合金材料的温度(T2)被设定为：在进行所述塑性加工的工序中，被进行所述塑性加工而产生了加工发热的铝合金材料的温度(T21)低于过烧裂纹产生温度区域的下限值(Tmi)。此外，其特征也可以是，在所述塑性加工前冷却工序中，对所述固溶处理后的铝合金材料进行了冷却后，所述冷却后的铝合金材料的温度(T2)大于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值(Tmi)－45℃，且小于等于所述过烧裂纹产生温度区域的下限值(Tmi)－10℃。

根据这样的构成，将铝合金材料充分地冷却，因此，即使进行塑性加工而产生加工发热，也能谋求抑制铝合金材料的温度达到过烧裂纹产生温度区域。由此，能稳定地抑制由塑性加工时的加工发热引起的过烧裂纹的产生。

此外，其特征也可以是，所述固溶处理温度(T1)大于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值(Tmi)－65℃，且小于等于所述过烧裂纹产生温度区域的下限值(Tmi)－5℃。

根据这样的构成，能将固溶处理温度限定于规定的范围，确保铝合金塑性加工品的良好的机械强度，并且能稳定地抑制由塑性加工时的加工发热引起的过烧裂纹的产生。

本发明能为了确保机械强度而保持铝合金材料的固溶处理温度，并且能抑制由塑性加工时的加工发热引起的过烧裂纹的产生。

根据下文给出的详细描述和附图，本公开的上述及其他目的、特征以及优点将被更充分地理解，附图仅作为示例，因此不应被认为是对本公开进行限定。

附图说明

图1是表示实施方式的制造方法的一个例子的流程图。

图2是表示实施方式的制造方法的一个例子的铝合金材料的温度履历曲线的图表。

图3是表示实施方式的制造方法的一个例子的铝合金材料的温度履历曲线的主要部分的图表。

图4是表示由实施方式的制造方法制造出的制品的一个具体例的照片。

图5是表示实施方式的制造方法的一个例子的铝合金材料的温度履历曲线的一个具体例的图表。

图6是表示针对固溶处理温度的0.2％屈服强度的图表。

图7是表示针对冷却后温度的0.2％屈服强度的图表。

图8是表示现有技术的制造方法的铝合金材料的温度履历曲线的图表。

图9是表示现有技术的制造方法的铝合金材料的温度履历曲线的主要部分的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的具体实施方式进行详细说明。不过，本发明并不限定于以下的实施方式。此外，为了使说明变得明确，以下的记载和附图被适当简化。

(实施方式)

参照图1～图3对实施方式进行说明。图1是表示实施方式的制造方法的一个例子的流程图。图2是表示图1所示的一个例子的铝合金材料的温度履历曲线的图表。图3示出了图2所示的温度履历曲线的主要部分。

在将铝合金材料加热至达到固溶处理温度T1后，从固溶处理开始时间点t1起到固溶处理结束时间点t2为止以固溶处理温度T1对该铝合金材料进行加热保持来进行固溶处理(固溶处理工序ST1)。

作为铝合金材料，例如可以使用热处理型铝合金。作为这样的热处理型铝合金，可以使用Al－Mg－Si系合金(6000系合金)。作为这样的6000系合金，例如可以使用A6061合金、AA规格的6110合金等。需要说明的是，例如，A6061合金按质量％含有Si：0.40％-0.8％、Fe：0.7％以下、Cu：0.15％-0.40％、Mn：0.15％以下、Mg：0.8％-1.2％、Cr：0.04％-0.35％、Zn：0.25％以下、Ti：0.15％以下，剩余部分由Al(铝)和不可避免的杂质构成。在本固溶处理工序ST1中，可以使用市售的热处理炉。热处理炉能将铝合金材料的温度稳定地控制在目标温度的±5℃的范围内为好。

固溶处理温度T1只要是铝合金材料进行固溶的规定的温度范围即可。固溶处理温度T1例如大于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－65℃，且小于等于所述过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－5℃为好。铝合金材料的过烧裂纹产生温度区域根据铝合金材料的组成成分而决定。具体而言，固溶处理温度T1例如大于等于515℃且小于等于560℃即可。固溶处理温度T1的范围的上限值为560℃、550℃、545℃、540℃中的任一个即可。固溶处理温度T1的范围的下限值为515℃、520℃、530℃、535℃、540℃中的任一个即可。

若固溶处理温度T1大于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－65℃，则在铝合金材料的内部，溶质元素在铝固溶体中充分地固溶，使铝合金材料充分地固溶，因此优选。若固溶处理温度T1大于等于550℃，则铝合金材料的固溶进一步发展，铝合金塑性加工品能确保规定的机械强度，因此更优选。若固溶处理温度T1小于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－5℃，则会在接下来的塑性加工工序ST3中抑制过烧裂纹的产生，因此优选。

在固溶处理工序ST1中，固溶处理时间t1－t2只要是为了确保作为铝合金塑性加工品所需的机械强度，铝合金材料充分地固溶的规定的时间即可。固溶处理时间t1－t2例如大于等于1小时为好。

接着，参照图2和图3，将铝合金材料冷却至冷却后温度T2(塑性加工前冷却工序ST2)。冷却后温度T2被设为如下的温度为好：在塑性加工工序ST3中，即使在铝合金材料中产生由塑性加工引起的加工发热，铝合金材料的温度也低于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi。若在塑性加工工序ST3中铝合金材料的温度低于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi，则过烧裂纹难以产生，因此优选。

此外，冷却后温度T2大于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－45℃，且小于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－10℃为好。具体而言，冷却后温度T2例如大于等于520℃且小于等于553℃为好。换言之，将铝合金材料冷却至比过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi低10℃以上的温度为好。这是因为：若冷却后温度T2小于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－10℃，则大多数热处理炉能将铝合金材料的温度稳定地控制在目标温度的±5℃的范围内，因此能稳定地抑制过烧裂纹的产生。冷却后温度T2也可以根据铝塑性加工品的形状适当变更。在塑性加工前冷却工序ST2中，也可以使用空气作为冷却介质，能通过将铝合金材料放置在大气中来进行冷却。需要说明的是，在塑性加工前冷却工序ST2中，不需要向铝合金材料吹送空气。

接着，从塑性加工开始时间点t3起到淬火处理开始时间点t4为止，对铝合金材料进行塑性加工(塑性加工工序ST3)。塑性加工可以是多种多样的加工，例如锻造、压制、轧制等。图3所示的塑性加工工序ST3的一个例子的塑性加工为锻造加工。锻造加工包括一个以上对铝合金材料施加压力的工序。锻造加工例如包括粗加工工序、精加工工序、切飞边加工工序等。

如图3所示，在锻造第一工序中，在铝合金材料中产生加工发热，铝合金材料的温度从冷却后温度T2上升至加工发热后温度T21。加工发热后温度T21低于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi为好。而且，在铝合金材料的温度低于冷却后温度T2后，实施锻造第二工序。下一次以后，锻造工序也同样重复。在塑性加工工序ST3结束的时间点，铝合金材料的温度从冷却后温度T2下降至图2所示的塑性加工后温度T3。

接着，如图2所示，对铝合金材料进行急冷，在从淬火处理温度保持开始时间点t41起到淬火处理温度保持结束时间点t5为止，就是说在规定的淬火处理时间t41－t5，将铝合金材料保持在规定的淬火处理温度T4来进行淬火处理(淬火处理工序ST4)。例如，将铝合金材料沉于水中等来进行急冷。而且，淬火处理温度T4例如大于等于温度20℃且小于等于60℃。淬火处理时间t41－t5例如大于等于15秒且小于等于70秒。通过如此地进行保持，能对铝合金材料稳定地进行淬火处理。在本淬火处理工序ST4中，可以使用市售的淬火槽。

最后，在从时效处理温度保持开始时间点t51起到时效处理温度保持结束时间点t52为止，就是说在规定的时效处理时间t51－t52，将铝合金材料加热保持在时效处理温度T5来进行时效处理(时效处理工序ST5)。时效处理温度T5例如大于等于温度160℃且小于等于220℃。时效处理时间t51－t52例如大于等于0.5小时且小于等于10小时。时效处理温度T5和时效处理时间t51－t52处于规定的范围内，由此能对铝合金材料稳定地进行时效处理。在本时效处理工序ST5中，可以使用市售的时效处理炉。

如上所述，根据上述的铝合金锻造品的制造方法，在冷却工序ST2中，铝合金材料的温度大于等于固溶处理温度T1的下限值，从而能保持固溶处理温度T1。由此，铝合金塑性加工品能确保良好的机械强度。此外，即使在铝合金材料中产生塑性加工时的加工发热，铝合金材料的加工发热后温度T21也难以上升至过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi。由此，能抑制由塑性加工时的加工发热引起的过烧裂纹的产生。

此外，也可以是，在本实施方式的塑性加工前冷却工序ST2中，将铝合金材料冷却后，铝合金材料的冷却后温度T2被设定为：在塑性加工工序ST3中，加工发热后温度T21低于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi。此外，铝合金材料的冷却后温度T2也可以设为大于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－45℃，且小于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－10℃。由此，冷却后温度T2的范围被限定，因此铝合金材料的加工发热后温度T21易于变得低于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi。如上所述，大多数热处理炉能将作为工件的铝合金材料的温度稳定地控制在目标温度的±5℃的范围内。由此，因为冷却后的铝合金材料的温度小于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－10℃，所以即使产生塑性加工工序ST3时的加工发热，铝合金材料的加工发热后温度T21也会可靠地低于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi。由此，能稳定地抑制在塑性加工工序ST3中由塑性加工时的加工发热引起的过烧裂纹的产生。

此外，本实施方式的固溶处理温度T1大于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－65℃，且小于等于所述过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－5℃。由此，因为固溶处理温度T1大于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－65℃，所以铝合金材料的固溶进一步发展，能确保铝合金塑性加工品的良好的机械强度。此外，因为固溶处理温度T1小于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi－5℃，所以即使在塑性加工工序ST3中塑性加工时产生加工发热，铝合金材料的温度也难以达到过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi。即，能稳定地抑制过烧裂纹的产生。

[实施例]

接着，参照图4～图7，对上述的实施方式的铝合金塑性加工品的制造方法的实施例进行说明。图4是表示由实施方式的制造方法制造出的制品的一个具体例的照片。图5是表示实施方式的制造方法的一个例子的铝合金材料的温度履历曲线的一个具体例的图表。图6是表示针对固溶处理温度的0.2％屈服强度的图表。图7是表示针对冷却后温度的0.2％屈服强度的图表。

如图4所示，实施例和比较例的铝合金塑性加工品是通过锻造形成的转向节。该转向节可以搭载于四轮车。

实施例1和2的铝合金塑性加工品是使用上述的实施方式的铝合金塑性加工品的制造方法在图5所示的制造条件下制造出的。将固溶处理温度T1设为小于等于555±5℃，将固溶处理时间t1－t2设为2小时。将冷却后温度T2设为大于等于520℃且小于等于550℃，将冷却时间t2－t3设为0秒、45秒、97秒。将淬火处理温度T4设为40℃，将淬火处理时间t41－t5设为35秒。将时效处理温度T5设为185±5℃，将时效处理时间t51－t52设为5小时。

在塑性加工工序ST3中，使用了锻造方法。实施例1和2的铝合金材料相当于AA规格的6110合金，该6110合金可以通过使用A6061材合金等效材料并变更其组成成分来进行制造。该6110合金的成分组成的范围在A6061材合金的成分组成的范围内。

在实施例1中，将固溶处理温度T1设为大于等于550℃且小于560℃，将冷却后温度T2设为540℃±5℃。在实施例2中，将固溶处理温度T1设为550℃，将冷却后温度T2设为大于等于520℃且小于等于550℃，将冷却时间t2－t3设为0秒、45秒、97秒。

需要说明的是，在比较例1和2中，除了固溶处理温度T1和冷却后温度T2之外，以与实施例1和2相同的制造方法进行制造。在比较例1中，将固溶处理温度T1设为大于等于540℃且小于550℃，将冷却后温度T2设为540℃±5℃。在比较例2中，将固溶处理温度T1设为550℃，将冷却后温度T2设为515℃，将冷却时间t2－t3设为125秒。

从实施例1、2以及比较例1、2的铝合金塑性加工品的规定的部位切出拉伸试验片，进行了拉伸试验。在图6和图7中示出了在拉伸试验中测定了0.2％屈服强度所得的结果。在此，若0.2％屈服强度的测定值为大于等于判定值J1，则判定为良好，若小于判定值J1，则判定为不良。在图7所示的标绘点附近的括弧内记载了冷却时间t2－t3。

如图6所示，在比较例1中，0.2％屈服强度的测定值的大部分小于判定值J1，为不良。另一方面，在实施例1中，0.2％屈服强度的测定值全部大于等于判定值J1，为良好，并且有高于比较例1的测定值的倾向。作为其原因之一，可以想到是由于在实施例1中，固溶处理温度T1与比较例1相比高达550℃以上，铝合金材料的固溶进行发展，提高了铝合金塑性加工品的0.2％屈服强度。

如图7所示，在比较例2中，0.2％屈服强度的测定值的大部分小于判定值J1，为不良。另一方面，在实施例2中，0.2％屈服强度的测定值全部大于等于判定值J1，为良好，并且有高于比较例2的测定值的倾向。作为其原因之一，可以想到是由于在实施例2中，冷却后温度T2与比较例2相比高达520℃以上，保持铝合金材料的固溶充分地进行了发展的状态，提高了铝合金塑性加工品的0.2％屈服强度。

需要说明的是，除了将固溶处理温度T1和冷却后温度T2设为超过553℃且小于等于560℃之外，尝试使用与实施例1和2相同的制造方法来制造铝合金塑性加工品。但是，产生了过烧裂纹。由此，无法计测其0.2％屈服强度。作为其原因之一，可以想到是由于固溶处理温度T1和冷却后温度T2超过了553℃。

如图7所示，在实施例2中，在冷却时间t2－t3为0秒的情况下，冷却后温度T2为550℃，接近于过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi553℃。即使热处理炉能将铝合金材料的温度稳定地控制在目标温度的±5℃的范围内，冷却后温度T2也可能会超过过烧裂纹产生温度区域的下限值Tmi553℃而产生过烧裂纹。在实施例2中，在冷却时间t2－t3为45、97秒的情况下，与冷却时间t2－t3为0秒的情况相比，虽然0.2％屈服强度低，但难以产生过烧裂纹。

需要说明的是，本发明并不限于上述实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内适当变更。此外，本发明也可以将上述实施方式、其一个例子适当组合来实施。

根据以上的记载内容，显而易见的是，本公开的实施方式能以多种方式变化。这样的变化不应被视为脱离本公开的思想和范围，并且对于本领域技术人员来说显而易见的所有这些修改都包括在权利要求的范围内。

Claims (3)

1.一种铝合金塑性加工品的制造方法，包括：

以固溶处理温度(T1)对铝合金材料进行加热保持来进行固溶处理的工序；

对所述固溶处理后的铝合金材料进行塑性加工的工序；以及

在进行所述塑性加工的工序结束的时间点，对所述塑性加工后的铝合金材料进行冷却，对所述冷却后的铝合金材料进行时效处理的工序，

其中，所述铝合金塑性加工品的制造方法包括：

塑性加工前冷却工序，在进行所述塑性加工的工序开始的时间点之前，使所述固溶处理后的铝合金材料维持着固溶状态地对所述固溶处理后的铝合金材料进行冷却，

在所述塑性加工前冷却工序中，对所述固溶处理后的铝合金材料进行了冷却后，所述冷却后的铝合金材料的温度(T2)被设定为：在进行所述塑性加工的工序中，被进行所述塑性加工而产生了加工发热的铝合金材料的温度(T21)低于过烧裂纹产生温度区域的下限值(Tmi)。

2.根据权利要求1所述的铝合金塑性加工品的制造方法，其中，

在所述塑性加工前冷却工序中，对所述固溶处理后的铝合金材料进行了冷却后，所述冷却后的铝合金材料的温度(T2)大于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值(Tmi)－45℃，且小于等于所述过烧裂纹产生温度区域的下限值(Tmi)－10℃。

3.根据权利要求1或2所述的铝合金塑性加工品的制造方法，其中，

所述固溶处理温度(T1)大于等于过烧裂纹产生温度区域的下限值(Tmi)－65℃，且小于等于所述过烧裂纹产生温度区域的下限值(Tmi)－5℃。

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