CN114182183A - 一种铝合金热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金技术领域，且公开了一种铝合金热处理工艺，包括以下重量份原料：其备制方法包括以下工作步骤：第一步：退火处理；第二步：铝合金形状、尺寸规类；第三步：固溶淬火处理；第四步：淬火冷却速度调控；第五步：时效，对铝合金进行退火处理，分别为铸锭均匀化退火，即在指定高温下长期保温，然后以指定速度(高、中、低、慢)冷却，使铸锭化学成分、组织与性能均匀化，可提高材料塑性20％左右，降低挤压力20％左右，提高挤压速度15％左右，本发明中，通过将铝合金制品进行形状、尺寸大小规格的分类并对不同规格的铝合金制品调整不同的淬火水温，达到了精细调配淬火水温的效果，提高铝合金制品品质。

Description

一种铝合金热处理工艺

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种铝合金热处理工艺。

背景技术

铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。

挤压铝合金大多数是可热处理强化合金，这些合金挤压后经过固溶热处理和时效，便可提高强度，获得有用的组织和性能，对于形状、尺寸大小不同的铝合金制品，如果采用一样的冷却速度，对成铝合金制品的力学性能和抗蚀性能都有所影响。

为此，我们提出一种铝合金热处理工艺。

发明内容

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种铝合金热处理工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种铝合金热处理工艺,包括以下工作步骤：

第一步：退火处理；

第二步：铝合金形状、尺寸规类；

第三步：固溶淬火处理；

第四步：淬火冷却速度调控；

第五步：时效。

作为优选，所述第一步，对铝合金进行退火处理，分别为铸锭均匀化退火，即在指定高温下长期保温，然后以指定速度(高、中、低、慢)冷却，使铸锭化学成分、组织与性能均匀化，可提高材料塑性20％左右，降低挤压力20％左右，提高挤压速度15％左右，同时使材料表面处理质量提高，中间退火，即在较低的温度下保温较短的时间，以利于续继加工或获得某种性能的组合，提高材料的塑性，消除材料内部加工应力，完全退火，是在较高温度下，保温指定时间，以获得完全再结晶状态下的软化组织，具有最好的塑性和较低的强度，对铝合金进行退火处理，并记录退火过程中的冷却时间和温度变化。

作为优选，所述第二步，对于形状、尺寸大小不同的铝合金制品应采用不同的冷却速度，通常主要靠调整淬火介质的温度来实现，随着水温升高使其淬火制品的力学性能和抗蚀性能有所降低。

作为优选，所述第二步，淬火加热的制品在水中冷却可以分为三个阶段：第一阶段为膜状沸腾阶段，当炽热制品与冷水刚接触时，在其表面立即形成一层不均匀的过热蒸汽薄膜，它很牢固，导热性不好，使制品的冷却速度降低，第二阶段为气泡沸腾阶段，当蒸汽薄膜破坏时，靠近金属表面的液体产生剧烈的沸腾，发生强烈的热交换，第三阶段为热量对流阶段，冷却水应有循环装置，通过控制设备控制冷却水的循环，使冷却水来回流动并循环与铝合金制品接触，增加制品表面与水产生对流的热交换，以提高冷却速度，为保证水温不会升高太多，淬火槽应有足够的容量，一般应为淬火制品总体积的20倍以上。

作为优选，所述三步，过在专门的热处理炉中重新加热到指定高温度并保温一定时间，然后以不大于15秒的转移时间淬入水中或油中，以获得一定的组织和性能，根据设备不同可分为盐浴淬火、空气淬火、立式淬火、卧式淬火，使用机械臂对铝合金材料进行转移并控制转移时间，将转移淬入水中或油中时间分别设置在15秒、10秒、8秒等，通过对各组转移时间进行记录，并检测材料塑性、检测材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中饱和程度。

作为优选，所述三步，对于厚度比较薄的铝合金型材，采用风冷进行淬火，风冷使比较薄的铝合金型材尺寸不会变形。

作为优选，所述四步，通过调节水温来控制铝合金淬火炉的淬火冷却速度和在冷却水中加入不同的溶剂来调节水的冷却能力，采用聚乙醇水溶液作为冷却介质，同时还可以调节聚乙醇水溶液浓度来控制制品淬火的冷却速度

作为优选，所述五步，分别通过欠时效、过时效、多级时效对铝合金材料进行处理，并记录不同时效对材料的影响，欠时效指为了获得某种性能，控制较低的时效温度和保持较短的时效时间，过时效指为了获得某些特殊性能和较好的综合性能，在较高的温度下或保温较长的时间状态下进行的时效，多级时效指为了获得某些特殊性能和良好的综合性能，将时效过程分为几个阶段进行，可分为二阶段、三阶段时效。

作为优选，所述五步，将淬火后的铝合金型材在时效炉内加热200℃，然后保温2小时，在此过程中每隔30分钟记录一次温度并经常查看仪表是否正常，防止跑温造成时效不合格，通过硬度钳对经过时效的铝合金型材进行检验，确定铝合金型材达到指定硬度，对一次时效不合格的产品进行二次时效，对二次时效仍不合格的产品加热并迅速冷却至室温，第一级，将上述铝合金产品以40-50℃/h的速度加热至120℃，保温8小时，第二级，将上述铝合金产品以40-50℃/h的速度加热至150℃，保温8小时，铝合金型材挤出后到完成时效处理的时间不得超过48小时，完成铝合金热处理。

有益效果

本发明提供了一种铝合金热处理工艺。具备以下有益效果：

(1)、该一种铝合金热处理工艺，对于形状、尺寸大小不同的铝合金制品应采用不同的冷却速度，通常主要靠调整淬火介质的温度来实现，对于形状简单、中小型、棒材可用室温水淬火(水温一般L0～35℃)，对于形复杂、壁厚差别较大的型材，可用40～50℃的水淬火，对于特别易产生变形铝合金制品，可以将水温升至75～85℃进行淬火，随着水温升高使其淬火制品的力学性能和抗蚀性能有所降低，通过将铝合金制品进行形状、尺寸大小规格的分类并对不同规格的铝合金制品调整不同的淬火水温，达到了精细调配淬火水温的效果，提高铝合金制品品质。

(2)、该一种铝合金热处理工艺，淬火加热的铝合金制品在水中冷却可以分为三个阶段，第一阶段为膜状沸腾阶段，当炽热制品与冷水刚接触时，在其表面立即形成一层不均匀的过热蒸汽薄膜，它很牢固，导热性不好，使制品的冷却速度降低，第二阶段为气泡沸腾阶段，当蒸汽薄膜破坏时，靠近金属表面的液体产生剧烈的沸腾，发生强烈的热交换，第三阶段为热量对流阶段，冷却水设置有循环装置，通过控制设备控制冷却水的循环，使冷却水来回流动并循环与铝合金制品接触，增加铝合金制品表面与水产生对流的热交换，以提高冷却速度，为保证水温不会升高太多，淬火槽应有足够的容量，淬火槽体积是淬火制品总体积的20倍以上，达到了使冷却水充分在铝合金制品表面流动的效果，增加冷却效率。

(3)、该一种铝合金热处理工艺，使用机械臂对铝合金材料进行转移并控制转移时间，将转移淬入水中或油中时间分别设置在15秒、10秒、8秒等，通过对各组转移时间进行记录，并检测材料塑性、检测材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中饱和程度，达到自由控制铝合金材料性能的效果。

(4)、该一种铝合金热处理工艺,所述三步，对于厚度比较薄的铝合金型材，采用风冷进行淬火，通过风冷达到了使比较薄的铝合金型材尺寸不会变形。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：一种铝合金热处理工艺，包括以下工作步骤：

第一步：退火处理；铝合金产品加热到一定温度并保温到一定时间后以指定的冷却速度冷却到室温，通过原子扩散、迁移，使之组织更加均匀、稳定、内应力消除，可大大提高材料的塑性，但强度会降低，通过三组退火方式，对铝合金进行退火处理，分别为铸锭均匀化退火，即在指定高温下长期保温，然后以指定速度(高、中、低、慢)冷却，使铸锭化学成分、组织与性能均匀化，可提高材料塑性20％左右，降低挤压力20％左右，提高挤压速度15％左右，同时使材料表面处理质量提高，中间退火，即在较低的温度下保温较短的时间，以利于续继加工或获得某种性能的组合，提高材料的塑性，消除材料内部加工应力，完全退火，是在较高温度下，保温指定时间，以获得完全再结晶状态下的软化组织，具有最好的塑性和较低的强度，对铝合金进行退火处理，并记录退火过程中的冷却时间和温度变化。

第二步：铝合金形状、尺寸规类；对于形状、尺寸大小不同的铝合金制品应采用不同的冷却速度，通常主要靠调整淬火介质的温度来实现，对于形状简单、中小型、棒材可用室温水淬火(水温一般L0～35℃)，对于形复杂、壁厚差别较大的型材，可用40～50℃的水淬火，对于特别易产生变形铝合金制品，可以将水温升至75～85℃进行淬火，随着水温升高使其淬火制品的力学性能和抗蚀性能有所降低，铝合金淬火炉之铝合金最常用的淬火介质是水，因为水的粘度小、热容量大，蒸发热快，冷却能力强，而且使用非常方便、经济，水的缺点是在加热后冷却能力降低，淬火加热的制品在水中冷却可以分为三个阶段：第一阶段为膜状沸腾阶段，当炽热制品与冷水刚接触时，在其表面立即形成一层不均匀的过热蒸汽薄膜，它很牢固，导热性不好，使制品的冷却速度降低，第二阶段为气泡沸腾阶段，当蒸汽薄膜破坏时，靠近金属表面的液体产生剧烈的沸腾，发生强烈的热交换，第三阶段为热量对流阶段，冷却水应有循环装置，通过控制设备控制冷却水的循环，使冷却水来回流动并循环与铝合金制品接触，增加制品表面与水产生对流的热交换，以提高冷却速度，为保证水温不会升高太多，淬火槽应有足够的容量，一般应为淬火制品总体积的20倍以上。

第三步：固溶淬火处理；可热处理强化的铝合金材料加热到指定高温后保持指定的时间，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中，形成过饱和固溶体，然后以快冷的方法将这种过饱和固溶体保持到室温，它是一种不稳定的状态，因处于高能位状态，溶质原子随时有析出的可能，但此时材料塑性较高，可进行冷加工或矫直工序，通过在专门的热处理炉中重新加热到指定高温度并保温一定时间，然后以不大于15秒的转移时间淬入水中或油中，以获得一定的组织和性能，根据设备不同可分为盐浴淬火、空气淬火、立式淬火、卧式淬火，使用机械臂对铝合金材料进行转移并控制转移时间，将转移淬入水中或油中时间分别设置在15秒、10秒、8秒等，通过对各组转移时间进行记录，并检测材料塑性、检测材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中饱和程度，对于厚度比较薄的铝合金型材，采用风冷进行淬火，风冷使比较薄的铝合金型材尺寸不会变形。

第四步：淬火冷却速度调控；分别通过调节水温来控制铝合金淬火炉的淬火冷却速度和在冷却水中加入不同的溶剂来调节水的冷却能力，采用聚乙醇水溶液作为冷却介质，同时还可以调节聚乙醇水溶液浓度来控制制品淬火的冷却速度。

第五步：时效；经固溶淬火后的材料，在室温或较高温度下保持一段时间，不稳定的过饱和固溶体会进行分解，第二相粒子会从过饱和固溶体中析出(或沉淀)，分布在α(AL)铝晶粒周边，从而产生强化作用称之为析出(沉淀)强化，分别通过欠时效、过时效、多级时效对铝合金材料进行处理，并记录不同时效对材料的影响，欠时效指为了获得某种性能，控制较低的时效温度和保持较短的时效时间，过时效指为了获得某些特殊性能和较好的综合性能，在较高的温度下或保温较长的时间状态下进行的时效，多级时效指为了获得某些特殊性能和良好的综合性能，将时效过程分为几个阶段进行，可分为二阶段、三阶段时效，将淬火后的铝合金型材在时效炉内加热200℃，然后保温2小时，在此过程中每隔30分钟记录一次温度并经常查看仪表是否正常，防止跑温造成时效不合格，通过硬度钳对经过时效的铝合金型材进行检验，确定铝合金型材达到指定硬度，对一次时效不合格的产品进行二次时效，二次时效的温度为170℃，保温10小时，对二次时效仍不合格的产品加热至300℃，保温3分钟，迅速冷却至室温，第一级，将上述铝合金产品以40-50℃/h的速度加热至120℃，保温8小时；第二级，将上述铝合金产品以40-50℃/h的速度加热至150℃，保温8小时，铝合金型材挤出后到完成时效处理的时间不得超过48小时，完成铝合金热处理。

实施例二：一种铝合金热处理工艺，包括以下工作步骤：

第一步：退火处理；铝合金产品加热到一定温度并保温到一定时间后以指定的冷却速度冷却到室温，通过原子扩散、迁移，使之组织更加均匀、稳定、内应力消除，可大大提高材料的塑性，但强度会降低，通过三组退火方式，对铝合金进行退火处理，分别为铸锭均匀化退火，即在指定高温下长期保温，然后以指定速度(高、中、低、慢)冷却，使铸锭化学成分、组织与性能均匀化，可提高材料塑性20％左右，降低挤压力20％左右，提高挤压速度15％左右，同时使材料表面处理质量提高，中间退火，即在较低的温度下保温较短的时间，以利于续继加工或获得某种性能的组合，提高材料的塑性，消除材料内部加工应力，完全退火，是在较高温度下，保温指定时间，以获得完全再结晶状态下的软化组织，具有最好的塑性和较低的强度，对铝合金进行退火处理，并记录退火过程中的冷却时间和温度变化。

第二步：铝合金形状、尺寸规类；对于形状、尺寸大小不同的铝合金制品应采用不同的冷却速度，通常主要靠调整淬火介质的温度来实现，对于形状简单、中小型、棒材可用室温水淬火，水温一般10℃～35℃，对于形复杂、壁厚差别较大的型材，可用50～60℃的水淬火，对于特别易产生变形铝合金制品，可以将水温升至70～90℃进行淬火，随着水温升高使其淬火制品的力学性能和抗蚀性能有所降低，铝合金淬火炉之铝合金最常用的淬火介质是水，因为水的粘度小、热容量大，蒸发热快，冷却能力强，而且使用非常方便、经济，水的缺点是在加热后冷却能力降低，淬火加热的制品在水中冷却可以分为三个阶段：第一阶段为膜状沸腾阶段，当炽热制品与冷水刚接触时，在其表面立即形成一层不均匀的过热蒸汽薄膜，它很牢固，导热性不好，使制品的冷却速度降低，第二阶段为气泡沸腾阶段，当蒸汽薄膜破坏时，靠近金属表面的液体产生剧烈的沸腾，发生强烈的热交换，第三阶段为热量对流阶段，冷却水应有循环装置，通过控制设备控制冷却水的循环，使冷却水来回流动并循环与铝合金制品接触，增加制品表面与水产生对流的热交换，以提高冷却速度，为保证水温不会升高太多，淬火槽应有足够的容量，一般应为淬火制品总体积的20倍以上。

第三步：固溶淬火处理；可热处理强化的铝合金材料加热到指定高温后保持指定的时间，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中，形成过饱和固溶体，然后以快冷的方法将这种过饱和固溶体保持到室温，它是一种不稳定的状态，因处于高能位状态，溶质原子随时有析出的可能，但此时材料塑性较高，可进行冷加工或矫直工序，通过在专门的热处理炉中重新加热到指定高温度并保温一定时间，然后以不大于15秒的转移时间淬入水中或油中，以获得一定的组织和性能，根据设备不同可分为盐浴淬火、空气淬火、立式淬火、卧式淬火，使用机械臂对铝合金材料进行转移并控制转移时间，将转移淬入水中或油中时间分别设置在15秒、10秒、8秒等，通过对各组转移时间进行记录，并检测材料塑性、检测材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中饱和程度，对于厚度比较薄的铝合金型材，采用风冷进行淬火，风冷使比较薄的铝合金型材尺寸不会变形。

第四步：淬火冷却速度调控；分别通过调节水温来控制铝合金淬火炉的淬火冷却速度和在冷却水中加入不同的溶剂来调节水的冷却能力，采用聚乙醇水溶液作为冷却介质，同时还可以调节聚乙醇水溶液浓度来控制制品淬火的冷却速度。

第五步：时效；经固溶淬火后的材料，在室温或较高温度下保持一段时间，不稳定的过饱和固溶体会进行分解，第二相粒子会从过饱和固溶体中析出(或沉淀)，分布在α(AL)铝晶粒周边，从而产生强化作用称之为析出(沉淀)强化，分别通过欠时效、过时效、多级时效对铝合金材料进行处理，并记录不同时效对材料的影响，欠时效指为了获得某种性能，控制较低的时效温度和保持较短的时效时间，过时效指为了获得某些特殊性能和较好的综合性能，在较高的温度下或保温较长的时间状态下进行的时效，多级时效指为了获得某些特殊性能和良好的综合性能，将时效过程分为几个阶段进行，可分为二阶段、三阶段时效，将淬火后的铝合金型材在时效炉内加热250℃，然后保温2小时，在此过程中每隔30分钟记录一次温度并经常查看仪表是否正常，防止跑温造成时效不合格，通过硬度钳对经过时效的铝合金型材进行检验，确定铝合金型材达到指定硬度，对一次时效不合格的产品进行二次时效，二次时效的温度为200℃，保温5小时，对二次时效仍不合格的产品加热至320℃，保温3分钟，迅速冷却至室温，第一级，将上述铝合金产品以40-50℃/h的速度加热至120℃，保温8小时；第二级，将上述铝合金产品以40-50℃/h的速度加热至150℃，保温8小时，铝合金型材挤出后到完成时效处理的时间不得超过48小时，完成铝合金热处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种铝合金热处理工艺，其特征在于：包括以下工作步骤：

第一步：退火处理；

第二步：铝合金形状、尺寸规类；

第三步：固溶淬火处理；

第四步：淬火冷却速度调控；

第五步：时效。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金热处理工艺，其特征在于：所述第一步，对铝合金进行退火处理，分别为铸锭均匀化退火，即在指定高温下长期保温，然后以指定速度(高、中、低、慢)冷却，使铸锭化学成分、组织与性能均匀化，可提高材料塑性20％左右，降低挤压力20％左右，提高挤压速度15％左右，同时使材料表面处理质量提高，中间退火，即在较低的温度下保温较短的时间，以利于续继加工或获得某种性能的组合，提高材料的塑性，消除材料内部加工应力，完全退火，是在较高温度下，保温指定时间，以获得完全再结晶状态下的软化组织，具有最好的塑性和较低的强度，对铝合金进行退火处理，并记录退火过程中的冷却时间和温度变化。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金热处理工艺，其特征在于：所述第二步，对于形状、尺寸大小不同的铝合金制品应采用不同的冷却速度，通常主要靠调整淬火介质的温度来实现，随着水温升高使其淬火制品的力学性能和抗蚀性能有所降低。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金热处理工艺，其特征在于：所述第二步，淬火加热的制品在水中冷却可以分为三个阶段：第一阶段为膜状沸腾阶段，当炽热制品与冷水刚接触时，在其表面立即形成一层不均匀的过热蒸汽薄膜，它很牢固，导热性不好，使制品的冷却速度降低，第二阶段为气泡沸腾阶段，当蒸汽薄膜破坏时，靠近金属表面的液体产生剧烈的沸腾，发生强烈的热交换，第三阶段为热量对流阶段，冷却水设置有循环装置，通过控制设备控制冷却水的循环，使冷却水来回流动并循环与铝合金制品接触，增加制品表面与水产生对流的热交换，以提高冷却速度，为保证水温不会升高太多，淬火槽应有足够的容量，体积是淬火制品总体积的20倍以上。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金热处理工艺，其特征在于：所述三步，过在专门的热处理炉中重新加热到指定高温度并保温一定时间，然后以不大于15秒的转移时间淬入水中或油中，以获得一定的组织和性能，根据设备不同可分为盐浴淬火、空气淬火、立式淬火、卧式淬火，使用机械臂对铝合金材料进行转移并控制转移时间，将转移淬入水中或油中时间分别设置在15秒、10秒、8秒等，通过对各组转移时间进行记录，并检测材料塑性、检测材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中饱和程度。

6.根据权利要求1所述的一种铝合金热处理工艺，其特征在于：所述三步，对于厚度比较薄的铝合金型材，采用风冷进行淬火，风冷使比较薄的铝合金型材尺寸不会变形。

7.根据权利要求1所述的一种铝合金热处理工艺，其特征在于：所述四步，通过调节水温来控制铝合金淬火炉的淬火冷却速度和在冷却水中加入不同的溶剂来调节水的冷却能力，采用聚乙醇水溶液作为冷却介质，同时还可以调节聚乙醇水溶液浓度来控制制品淬火的冷却速度。

8.根据权利要求1所述的一种铝合金热处理工艺，其特征在于：所述五步，分别通过欠时效、过时效、多级时效对铝合金材料进行处理，并记录不同时效对材料的影响，欠时效指为了获得某种性能，控制较低的时效温度和保持较短的时效时间，过时效指为了获得某些特殊性能和较好的综合性能，在较高的温度下或保温较长的时间状态下进行的时效，多级时效指为了获得某些特殊性能和良好的综合性能，将时效过程分为几个阶段进行，可分为二阶段、三阶段时效。

9.根据权利要求1所述的一种铝合金热处理工艺，其特征在于：所述五步，将淬火后的铝合金型材在时效炉内加热200℃，然后保温2小时，在此过程中每隔30分钟记录一次温度并经常查看仪表是否正常，防止跑温造成时效不合格，通过硬度钳对经过时效的铝合金型材进行检验，确定铝合金型材达到指定硬度，对一次时效不合格的产品进行二次时效，对二次时效仍不合格的产品加热并迅速冷却至室温，第一级，将上述铝合金产品以40-50℃/h的速度加热至120℃，保温8小时；第二级，将上述铝合金产品以40-50℃/h的速度加热至150℃，保温8小时，铝合金型材挤出后到完成时效处理的时间不得超过48小时，完成铝合金热处理。