CN115874121A - 一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金加工技术领域，且公开了一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，包括以下步骤：第一步，合金原料预处理，将需要进行加工的铝合金进行切割；第二步，固溶处理，将上一步中切割好后的合金放入加热炉内部进行固溶处理；第三步，高温时效处理，先将上一步中经过固溶处理后的金属取出，再次放入加热炉中，加热炉先以10‑20℃/min的升温速率升温至680‑710℃，本发明中，在对合金件进行低温时效处理时，本工艺中通过采用四级形式的阶梯状降温处理，避免了合金工件从高温时效处理到低温时效处理时，温度骤降，对工件的韧性与塑性造成损伤，在四级形成的阶梯状降温处理后，将温度以均速的方式缓慢降温，提高对合金工件的加工效果。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金加工技术领域，尤其涉及一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺。
背景技术
可热处理强化铝合金是航空航天器中重要的结构材料，不仅要求其有较高的静强度，还要求材料有较好的耐疲劳损伤性能。提高铝合金的耐损伤性能，不仅使飞机在服役期间更加安全可靠，延长了使用寿命，还可以延长外场维护间隔时间，降低昂贵的维修费用，为社会带来可观的经济效益。微观组织决定性能，因此，必须改善合金内部的组织，才能获得满意的性能。
现有的对铝合金件时效热处理工艺时，由于从高温热时效到低温热时效之间温度骤降，对合金件的硬度与塑性造成影响，影响提高对合金工件的加工效果。
为此，我们提出一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺。
发明内容
本发明主要是解决上述现有的技术问题，提供一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，包括以下步骤：
第一步，合金原料预处理，将需要进行加工的铝合金进行切割；
第二步，固溶处理，将上一步中切割好后的合金放入加热炉内部进行固溶处理；
第三步，高温时效处理，先将上一步中经过固溶处理后的金属取出，再次放入加热炉中，加热炉先以10-20℃/min的升温速率升温至680-710℃，保温30-60min；再以3-8℃/min的升温速率升温至760-800℃，保温4-8h后冷却，完成时效处理；
第四步，低温时效处理，采用多级分段式处理，低温范围为60-220℃。
第五步，冷却取材，将上一步中低温时效处理的金属从加热炉内部取出后冷却。
作为本发明优选的，所述第二步中，加热炉的温度为700-1100℃，在炉体内部加热时分成四个阶段，先将加热炉从700℃升到800℃为第一阶段，然后将加热炉从800℃升到900℃为第二阶段，再将加热炉从900℃升到1000℃为第三阶段，最后将加热炉从1000℃升到1100℃为第四阶段。
作为本发明优选的，所述第一阶段时，对应加热炉内部进行保温处理，第一阶段时加热炉内部保温时长为60-120min；对应加热炉内部进行保温处理，第二阶段时加热炉内部保温时长为30-75min；对应加热炉内部进行保温处理，第三阶段时加热炉内部保温时长为20-45min；对应加热炉内部进行保温处理，第四阶段时加热炉内部保温时长为60-200min。
作为本发明优选的，所述第一阶段中，加热炉内部以3-5℃/min的速度升温。
作为本发明优选的，所述第二阶段中，加热炉内部的温度以5-10℃/min的速度升温。
作为本发明优选的，所述第三阶段中，加热炉内部的温度以5-15℃/min的速度升温。
作为本发明优选的，所述第四阶段中，加热炉内部的温度以10-15℃/min的速度升温。
作为本发明优选的，所述冷却取材后的冷却方式为水冷、油冷或空冷中的任意一种。
作为本发明优选的，所述低温时效处理分为三段，第一阶段为保温温度：200-220℃，保温时间：25-35h，第二阶段为保温温度：180-160℃，保温时间：10-24h，第三阶段为保温温度：120-100℃，保温时间：20-30h；第三阶段为保温温度：60-70℃，保温时间：5-6h。
有益效果
本发明提供了一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺。具备以下有益效果：
(1)、该一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，在对合金件进行低温时效处理时，本工艺中通过采用四级形式的阶梯状降温处理，避免了合金工件从高温时效处理到低温时效处理时，温度骤降，对工件的韧性与塑性造成损伤，在四级形成的阶梯状降温处理后，将温度以均速的方式缓慢降温，提高对合金工件的加工效果。
(2)、该一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，本工艺中的高温时效处理时，本工艺利用长期的高温处理，促使在基体中形成有序排列的球状相，对铝合金铸件的屈服强度显著提高。
(3)、该一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，本工艺中本发明确定的工艺方法解决了蠕变时效成形用铝合金板材分段时效后板材的性能稳定问题，保证了合金件的工件在蠕变时效成形中处于一个稳定的温度，内部模具和载荷施加控制更加方便，减少变形。
(4)、该一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，本工艺中的热处理工艺大大缩短了时效处理时间，提高了生产效率、降低了生产成本，降低能耗，缩短生产周期，提高生产效率，具有重要的生产应用价值。
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。
实施例一：一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，包括以下步骤：
第一步，合金原料预处理，将需要进行加工的铝合金进行切割；
第二步，固溶处理，将上一步中切割好后的合金放入加热炉内部进行固溶处理；
第三步，高温时效处理，先将上一步中经过固溶处理后的金属取出，再次放入加热炉中，加热炉先以10-20℃/min的升温速率升温至680-710℃，保温30-60min；再以3-8℃/min的升温速率升温至760-800℃，保温4-8h后冷却，完成时效处理；
第四步，低温时效处理，采用多级分段式处理，低温范围为60-220℃。
第五步，冷却取材，将上一步中低温时效处理的金属从加热炉内部取出后冷却。
所述第二步中，加热炉的温度为700-1100℃，在炉体内部加热时分成四个阶段，先将加热炉从700℃升到800℃为第一阶段，然后将加热炉从800℃升到900℃为第二阶段，再将加热炉从900℃升到1000℃为第三阶段，最后将加热炉从1000℃升到1100℃为第四阶段。
所述第一阶段时，对应加热炉内部进行保温处理，第一阶段时加热炉内部保温时长为60-120min；对应加热炉内部进行保温处理，第二阶段时加热炉内部保温时长为30-75min；对应加热炉内部进行保温处理，第三阶段时加热炉内部保温时长为20-45min；对应加热炉内部进行保温处理，第四阶段时加热炉内部保温时长为60-200min。
所述第一阶段中，加热炉内部以3-5℃/min的速度升温。
所述第二阶段中，加热炉内部的温度以5-10℃/min的速度升温。
所述第三阶段中，加热炉内部的温度以5-15℃/min的速度升温。
所述第四阶段中，加热炉内部的温度以10-15℃/min的速度升温。
所述冷却取材后的冷却方式为水冷、油冷或空冷中的任意一种。
所述低温时效处理分为三段，第一阶段为保温温度：200-220℃，保温时间：25-35h，第二阶段为保温温度：180-160℃，保温时间：10-24h，第三阶段为保温温度：120-100℃，保温时间：20-30h；第三阶段为保温温度：60-70℃，保温时间：5-6h。
实施例二：一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，包括以下步骤：
第一步，合金原料预处理，将需要进行加工的铝合金进行切割；
第二步，固溶处理，将上一步中切割好后的合金放入加热炉内部进行固溶处理；
第三步，高温时效处理，先将上一步中经过固溶处理后的金属取出，再次放入加热炉中，加热炉先以10℃/min的升温速率升温至680-710℃，保温30min；再以3℃/min的升温速率升温至760-800℃，保温4h后冷却，完成时效处理；
第四步，低温时效处理，采用多级分段式处理，低温范围为60-220℃。
第五步，冷却取材，将上一步中低温时效处理的金属从加热炉内部取出后冷却。
所述第二步中，加热炉的温度为700-1100℃，在炉体内部加热时分成四个阶段，先将加热炉从700℃升到800℃为第一阶段，然后将加热炉从800℃升到900℃为第二阶段，再将加热炉从900℃升到1000℃为第三阶段，最后将加热炉从1000℃升到1100℃为第四阶段。
所述第一阶段时，对应加热炉内部进行保温处理，第一阶段时加热炉内部保温时长为60min；对应加热炉内部进行保温处理，第二阶段时加热炉内部保温时长为30min；对应加热炉内部进行保温处理，第三阶段时加热炉内部保温时长为20min；对应加热炉内部进行保温处理，第四阶段时加热炉内部保温时长为60min。
所述第一阶段中，加热炉内部以3-5℃/min的速度升温。
所述第二阶段中，加热炉内部的温度以5-10℃/min的速度升温。
所述第三阶段中，加热炉内部的温度以5-15℃/min的速度升温。
所述第四阶段中，加热炉内部的温度以10-15℃/min的速度升温。
所述冷却取材后的冷却方式为水冷、油冷或空冷中的任意一种。
所述低温时效处理分为三段，第一阶段为保温温度：200-220℃，保温时间：25-35h，第二阶段为保温温度：180-160℃，保温时间：10-24h，第三阶段为保温温度：120-100℃，保温时间：20-30h；第三阶段为保温温度：60-70℃，保温时间：5-6h。
实施例三：一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，包括以下步骤：
第一步，合金原料预处理，将需要进行加工的铝合金进行切割；
第二步，固溶处理，将上一步中切割好后的合金放入加热炉内部进行固溶处理；
第三步，高温时效处理，先将上一步中经过固溶处理后的金属取出，再次放入加热炉中，加热炉先以12℃/min的升温速率升温至680-710℃，保温30-60min；再以4℃/min的升温速率升温至760-800℃，保温4-8h后冷却，完成时效处理；
第四步，低温时效处理，采用多级分段式处理，低温范围为60-220℃。
第五步，冷却取材，将上一步中低温时效处理的金属从加热炉内部取出后冷却。
所述第二步中，加热炉的温度为700-1100℃，在炉体内部加热时分成四个阶段，先将加热炉从700℃升到800℃为第一阶段，然后将加热炉从800℃升到900℃为第二阶段，再将加热炉从900℃升到1000℃为第三阶段，最后将加热炉从1000℃升到1100℃为第四阶段。
所述第一阶段时，对应加热炉内部进行保温处理，第一阶段时加热炉内部保温时长为60min；对应加热炉内部进行保温处理，第二阶段时加热炉内部保温时长为60min；对应加热炉内部进行保温处理，第三阶段时加热炉内部保温时长为60min；对应加热炉内部进行保温处理，第四阶段时加热炉内部保温时长为60min。
所述第一阶段中，加热炉内部以3-5℃/min的速度升温。
所述第二阶段中，加热炉内部的温度以5-10℃/min的速度升温。
所述第三阶段中，加热炉内部的温度以5-15℃/min的速度升温。
所述第四阶段中，加热炉内部的温度以10-15℃/min的速度升温。
所述冷却取材后的冷却方式为水冷、油冷或空冷中的任意一种。
所述低温时效处理分为三段，第一阶段为保温温度：200-220℃，保温时间：25-35h，第二阶段为保温温度：180-160℃，保温时间：10-24h，第三阶段为保温温度：120-100℃，保温时间：20-30h；第三阶段为保温温度：60-70℃，保温时间：5-6h。
实施例四：一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，包括以下步骤：
第一步，合金原料预处理，将需要进行加工的铝合金进行切割；
第二步，固溶处理，将上一步中切割好后的合金放入加热炉内部进行固溶处理；
第三步，高温时效处理，先将上一步中经过固溶处理后的金属取出，再次放入加热炉中，加热炉先以20℃/min的升温速率升温至680-710℃，保温30-60min；再以8℃/min的升温速率升温至760-800℃，保温8h后冷却，完成时效处理；
第四步，低温时效处理，采用多级分段式处理，低温范围为60-220℃。
第五步，冷却取材，将上一步中低温时效处理的金属从加热炉内部取出后冷却。
所述第二步中，加热炉的温度为700-1100℃，在炉体内部加热时分成四个阶段，先将加热炉从700℃升到800℃为第一阶段，然后将加热炉从800℃升到900℃为第二阶段，再将加热炉从900℃升到1000℃为第三阶段，最后将加热炉从1000℃升到1100℃为第四阶段。
所述第一阶段时，对应加热炉内部进行保温处理，第一阶段时加热炉内部保温时长为75min；对应加热炉内部进行保温处理，第二阶段时加热炉内部保温时长为75min；对应加热炉内部进行保温处理，第三阶段时加热炉内部保温时长为30min；对应加热炉内部进行保温处理，第四阶段时加热炉内部保温时长为120min。
所述第一阶段中，加热炉内部以3-5℃/min的速度升温。
所述第二阶段中，加热炉内部的温度以5-10℃/min的速度升温。
所述第三阶段中，加热炉内部的温度以5-15℃/min的速度升温。
所述第四阶段中，加热炉内部的温度以10-15℃/min的速度升温。
所述冷却取材后的冷却方式为水冷、油冷或空冷中的任意一种。
所述低温时效处理分为三段，第一阶段为保温温度：200-220℃，保温时间：25-35h，第二阶段为保温温度：180-160℃，保温时间：10-24h，第三阶段为保温温度：120-100℃，保温时间：20-30h；第三阶段为保温温度：60-70℃，保温时间：5-6h。
实施例五：一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，包括以下步骤：
第一步，合金原料预处理，将需要进行加工的铝合金进行切割；
第二步，固溶处理，将上一步中切割好后的合金放入加热炉内部进行固溶处理；
第三步，高温时效处理，先将上一步中经过固溶处理后的金属取出，再次放入加热炉中，加热炉先以18℃/min的升温速率升温至680-710℃，保温30-60min；再以6℃/min的升温速率升温至760-800℃，保温8h后冷却，完成时效处理；
第四步，低温时效处理，采用多级分段式处理，低温范围为60-220℃。
第五步，冷却取材，将上一步中低温时效处理的金属从加热炉内部取出后冷却。
所述第二步中，加热炉的温度为700-1100℃，在炉体内部加热时分成四个阶段，先将加热炉从700℃升到800℃为第一阶段，然后将加热炉从800℃升到900℃为第二阶段，再将加热炉从900℃升到1000℃为第三阶段，最后将加热炉从1000℃升到1100℃为第四阶段。
所述第一阶段时，对应加热炉内部进行保温处理，第一阶段时加热炉内部保温时长为60min；对应加热炉内部进行保温处理，第二阶段时加热炉内部保温时长为45min；对应加热炉内部进行保温处理，第三阶段时加热炉内部保温时长为35min；对应加热炉内部进行保温处理，第四阶段时加热炉内部保温时长为180min。
所述第一阶段中，加热炉内部以3-5℃/min的速度升温。
所述第二阶段中，加热炉内部的温度以5-10℃/min的速度升温。
所述第三阶段中，加热炉内部的温度以5-15℃/min的速度升温。
所述第四阶段中，加热炉内部的温度以10-15℃/min的速度升温。
所述冷却取材后的冷却方式为水冷、油冷或空冷中的任意一种。
所述低温时效处理分为三段，第一阶段为保温温度：200-220℃，保温时间：25-35h，第二阶段为保温温度：180-160℃，保温时间：10-24h，第三阶段为保温温度：120-100℃，保温时间：20-30h；第三阶段为保温温度：60-70℃，保温时间：5-6h。
实施例六：一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，包括以下步骤：
第一步，合金原料预处理，将需要进行加工的铝合金进行切割；
第二步，固溶处理，将上一步中切割好后的合金放入加热炉内部进行固溶处理；
第三步，高温时效处理，先将上一步中经过固溶处理后的金属取出，再次放入加热炉中，加热炉先以10℃/min的升温速率升温至680-710℃，保温30min；再以3-8℃/min的升温速率升温至760-800℃，保温4h后冷却，完成时效处理；
第四步，低温时效处理，采用多级分段式处理，低温范围为60-220℃。
第五步，冷却取材，将上一步中低温时效处理的金属从加热炉内部取出后冷却。
所述第二步中，加热炉的温度为700-1100℃，在炉体内部加热时分成四个阶段，先将加热炉从700℃升到800℃为第一阶段，然后将加热炉从800℃升到900℃为第二阶段，再将加热炉从900℃升到1000℃为第三阶段，最后将加热炉从1000℃升到1100℃为第四阶段。
所述第一阶段时，对应加热炉内部进行保温处理，第一阶段时加热炉内部保温时长为110min；对应加热炉内部进行保温处理，第二阶段时加热炉内部保温时长为70min；对应加热炉内部进行保温处理，第三阶段时加热炉内部保温时长为35min；对应加热炉内部进行保温处理，第四阶段时加热炉内部保温时长为200min。
所述第一阶段中，加热炉内部以3-5℃/min的速度升温。
所述第二阶段中，加热炉内部的温度以5-10℃/min的速度升温。
所述第三阶段中，加热炉内部的温度以5-15℃/min的速度升温。
所述第四阶段中，加热炉内部的温度以10-15℃/min的速度升温。
所述冷却取材后的冷却方式为水冷、油冷或空冷中的任意一种。
所述低温时效处理分为三段，第一阶段为保温温度：200-220℃，保温时间：25-35h，第二阶段为保温温度：180-160℃，保温时间：10-24h，第三阶段为保温温度：120-100℃，保温时间：20-30h；第三阶段为保温温度：60-70℃，保温时间：5-6h。
本发明的工作原理：在对合金件进行低温时效处理时，本工艺中通过采用四级形式的阶梯状降温处理，避免了合金工件从高温时效处理到低温时效处理时，温度骤降，对工件的韧性与塑性造成损伤，在四级形成的阶梯状降温处理后，将温度以均速的方式缓慢降温，提高对合金工件的加工效果。
同时本工艺中的高温时效处理时，本工艺利用长期的高温处理，促使在基体中形成有序排列的球状相，对铝合金铸件的屈服强度显著提高。
本工艺中本发明确定的工艺方法解决了蠕变时效成形用铝合金板材分段时效后板材的性能稳定问题，保证了合金件的工件在蠕变时效成形中处于一个稳定的温度，内部模具和载荷施加控制更加方便，减少变形。
本工艺中的热处理工艺大大缩短了时效处理时间，提高了生产效率、降低了生产成本，降低能耗，缩短生产周期，提高生产效率，具有重要的生产应用价值。
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界定内部。
Claims (9)
1.一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，合金原料预处理，将需要进行加工的铝合金进行切割；
第二步，固溶处理，将上一步中切割好后的合金放入加热炉内部进行固溶处理；
第三步，高温时效处理，先将上一步中经过固溶处理后的金属取出，再次放入加热炉中，加热炉先以10-20℃/min的升温速率升温至680-710℃，保温30-60min；再以3-8℃/min的升温速率升温至760-800℃，保温4-8h后冷却，完成时效处理；
第四步，低温时效处理，采用多级分段式处理，低温范围为60-220℃。
第五步，冷却取材，将上一步中低温时效处理的金属从加热炉内部取出后冷却。
2.根据权利要求1所述的一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，其特征在于：所述第二步中，加热炉的温度为700-1100℃，在炉体内部加热时分成四个阶段，先将加热炉从700℃升到800℃为第一阶段，然后将加热炉从800℃升到900℃为第二阶段，再将加热炉从900℃升到1000℃为第三阶段，最后将加热炉从1000℃升到1100℃为第四阶段。
3.根据权利要求1所述的一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，其特征在于：所述第一阶段时，对应加热炉内部进行保温处理，第一阶段时加热炉内部保温时长为60-120min；对应加热炉内部进行保温处理，第二阶段时加热炉内部保温时长为30-75min；对应加热炉内部进行保温处理，第三阶段时加热炉内部保温时长为20-45min；对应加热炉内部进行保温处理，第四阶段时加热炉内部保温时长为60-200min。
4.根据权利要求1所述的一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，其特征在于：所述第一阶段中，加热炉内部以3-5℃/min的速度升温。
5.根据权利要求1所述的一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，其特征在于：所述第二阶段中，加热炉内部的温度以5-10℃/min的速度升温。
6.根据权利要求1所述的一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，其特征在于：所述第三阶段中，加热炉内部的温度以5-15℃/min的速度升温。
7.根据权利要求1所述的一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，其特征在于：所述第四阶段中，加热炉内部的温度以10-15℃/min的速度升温。
8.根据权利要求1所述的一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，其特征在于：所述冷却取材后的冷却方式为水冷、油冷或空冷中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种可热处理强化铝合金的时效热处理工艺，其特征在于：所述低温时效处理分为三段，第一阶段为保温温度：200-220℃，保温时间：25-35h，第二阶段为保温温度：180-160℃，保温时间：10-24h，第三阶段为保温温度：120-100℃，保温时间：20-30h；第三阶段为保温温度：60-70℃，保温时间：5-6h。
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Citations (6)
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| JPH0559502A (ja) * | 1991-09-03 | 1993-03-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | アルミニウム合金の製法 |
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-
2022
- 2022-12-13 CN CN202211601768.5A patent/CN115874121A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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