CN117025928A - 一种高强度管状铝型材热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度管状铝型材热处理工艺，包括以下方法步骤，S1、预处理：将铝型材表面进行化学或物理清洗，去除油污、氧化皮等杂质；S2、溶解处理：将铝型材加热至450℃‑550℃，保温1‑3小时，使合金元素充分溶解；S3、加热处理，然后将溶解处理后的铝型材快速冷却至室温，以获得过饱和固溶态；S4、人工时效：将热处理后的铝型材加热，使过饱和固溶态中的合金元素析出，形成强化相；S5、送入至惰性至炉胆中，进行进行冷却处理。本发明包括物理和化学清洗等环节，可有效去除铝型材表面的油污、氧化皮等杂质，从而提高了铝型材的品质和应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及铝型材技术领域，尤其是一种高强度管状铝型材热处理工艺。
背景技术
管状铝型材是一种常用的铝合金型材，其横截面呈现环形或方形。与传统的实心铝材相比，管状铝型材在重量上更轻、强度更高、耐腐蚀性更好，并且更易于加工成各种形状和尺寸。管状铝型材广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域，在制造各种零部件和结构中都有很好的表现，例如制造机身结构、车架、散热器、家具、窗户、门等。由于其良好的可塑性和耐腐蚀性能，管状铝型材也常用于室外建筑和海洋工程等场合。管状铝型材的合金成分和热处理工艺不同，可以获得不同的力学性能和物理性能，如强度、硬度、延展性等，因此在选择铝型材时需要根据具体应用场景进行选择。
现有的管状铝型材热处理工艺虽然能够获得高强度、耐腐蚀性好的铝合金材料，传统的管状铝型材热处理工艺需要进行能量消耗较大的加热和冷却过程，其中的淬火环节需要使用大量冷却介质，这会造成能源浪费和环境污染，并且当前的管状铝型材热处理工艺需要多个步骤，包括固溶处理、快速淬火和人工时效等，每个步骤都需要一定的时间和设备，导致生产周期较长，针对以上这些问题，在这里我们提出一种高强度管状铝型材热处理工艺。
发明内容
本发明针对传统的管状铝型材热处理工艺需要进行能量消耗较大的加热和冷却过程，其中的淬火环节需要使用大量冷却介质，这会造成能源浪费和环境污染，并且当前的管状铝型材热处理工艺需要多个步骤，包括固溶处理、快速淬火和人工时效等，每个步骤都需要一定的时间和设备，导致生产周期较长等技术上的不足，提供了一种高强度管状铝型材热处理工艺。
本发明为解决上述技术不足，采用改性的技术方案，一种高强度管状铝型材热处理工艺，包括以下方法步骤，
S1、预处理：将铝型材表面进行化学或物理清洗，去除油污、氧化皮等杂质；
S2、溶解处理：将铝型材加热至450℃-550℃，保温1-3小时，使合金元素充分溶解；
S3、加热处理，然后将溶解处理后的铝型材快速冷却至室温，以获得过饱和固溶态；
S4、人工时效：将热处理后的铝型材加热，使过饱和固溶态中的合金元素析出，形成强化相；
S5、送入至惰性至炉胆中，进行进行冷却处理。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S1中，化学清洗方法，先配置盐酸浓度3.5％-4.4wt％和硫酸浓度2.5％-4.2wt％的混合溶液，对铝型材进行冲洗，然后放置在室温下1-2小时，再将水、氯化钠、绿矾按照1:0.6:0.7的比例在75℃温度下配成溶液，快速冲洗，温度控制在60℃-80℃之间，处理25min，将溶液滤出并处理后回收，最后再进行碱性处理，采用碳酸钠或者碳酸氢钠进行浸泡，5min，最后用清水冲洗，烘干。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S1中，物理清洗方法采用磨料喷射采用压缩空气或水压为动力，磨料选择，玻璃珠、铝氧化物、碳化硅构成的混合物，尺径控制在1-6mm之间，磨料喷射时压力，控制在0.8-1.2MPa之间，磨料喷射距离控制在15-20cm之间，磨料喷射时喷射角度保持倾斜45-75度角。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S3中，将管状铝型材在460-500℃退火2-6小时,然后冷却至室温，将退火后的管状铝型材在120-170℃进行人工时效12-36小时,然后冷却至室温，管状铝型材在500-550℃进行高温淬火,然后快速冷却至室温,得到马氏体组织，最后将高温淬火后的管状铝型材在180-230℃，回火2-6小时,然后冷却至室温,获得较高的强度。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S4中，人工时效的加热温度为150℃-200℃之间，持续时间约为2-10小时，并采用水淬或空气进行快速冷却，然后进行再次加热处理，温度控制在120-330℃之间，最后进行冷却和拉伸处理。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S5中，加热充惰性气体进炉胆，惰性气体选择氦、氖、氩中的一种，然后启动循环风机升温，升温过程中保持50℃/min提高，且持续10min，然后保持500℃以上，持续1.5h，最后然后自然冷却，即完成制作。
作为本发明的进一步优选方式，所述铝型材为强度≥620MPa,屈服强度≥570MPa,伸长率≥10％的高强度管状铝型材。
本发明所达到的有益效果是：本发明多个步骤的加工和处理，可以使铝型材达到强度≥620MPa,屈服强度≥570MPa,伸长率≥10％的高强度要求，该工艺还包括物理和化学清洗等环节，可有效去除铝型材表面的油污、氧化皮等杂质，从而提高了铝型材的品质和应用价值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，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。
本发明提供一种技术方案：一种高强度管状铝型材热处理工艺，包括以下方法步骤，
S1、预处理：将铝型材表面进行化学或物理清洗，去除油污、氧化皮等杂质；
S2、溶解处理：将铝型材加热至450℃-550℃，保温1-3小时，使合金元素充分溶解；
S3、加热处理，然后将溶解处理后的铝型材快速冷却至室温，以获得过饱和固溶态；
S4、人工时效：将热处理后的铝型材加热，使过饱和固溶态中的合金元素析出，形成强化相；
S5、送入至惰性至炉胆中，进行进行冷却处理。
步骤S1中，化学清洗方法，先配置盐酸浓度3.5％-4.4wt％和硫酸浓度2.5％-4.2wt％的混合溶液，对铝型材进行冲洗，然后放置在室温下1-2小时，再将水、氯化钠、绿矾按照1:0.6:0.7的比例在75℃温度下配成溶液，快速冲洗，温度控制在60℃-80℃之间，处理25min，将溶液滤出并处理后回收，最后再进行碱性处理，采用碳酸钠或者碳酸氢钠进行浸泡，5min，最后用清水冲洗，烘干。
步骤S1中，物理清洗方法采用磨料喷射采用压缩空气或水压为动力，磨料选择，玻璃珠、铝氧化物、碳化硅构成的混合物，尺径控制在1-6mm之间，磨料喷射时压力，控制在0.8-1.2MPa之间，磨料喷射距离控制在15-20cm之间，磨料喷射时喷射角度保持倾斜45-75度角。
步骤S3中，将管状铝型材在460-500℃退火2-6小时,然后冷却至室温，将退火后的管状铝型材在120-170℃进行人工时效12-36小时,然后冷却至室温，管状铝型材在500-550℃进行高温淬火,然后快速冷却至室温,得到马氏体组织，最后将高温淬火后的管状铝型材在180-230℃，回火2-6小时,然后冷却至室温,获得较高的强度。
步骤S4中，人工时效的加热温度为150℃-200℃之间，持续时间约为2-10小时，并采用水淬或空气进行快速冷却，然后进行再次加热处理，温度控制在120-330℃之间，最后进行冷却和拉伸处理。
步骤S5中，加热充惰性气体进炉胆，惰性气体选择氦、氖、氩中的一种，然后启动循环风机升温，升温过程中保持50℃/min提高，且持续10min，然后保持500℃以上，持续1.5h，最后然后自然冷却，即完成制作。
所述铝型材为强度≥620MPa,屈服强度≥570MPa,伸长率≥10％的高强度管状铝型材。
实施例一
一种高强度管状铝型材热处理工艺，包括以下方法步骤，预处理：将铝型材表面进行，化学清洗方法，先配置盐酸浓度4.4wt％和硫酸浓度4.2wt％的混合溶液，对铝型材进行冲洗，然后放置在室温下2小时，再将水、氯化钠、绿矾按照1:0.6:0.7的比例在75℃温度下配成溶液，快速冲洗，温度控制在80℃之间，处理25min，将溶液滤出并处理后回收，最后再进行碱性处理，采用碳酸钠或者碳酸氢钠进行浸泡，5min，最后用清水冲洗，烘干，去除油污、氧化皮等杂质；溶解处理：将铝型材加热至550℃，保温3小时，使合金元素充分溶解；加热处理，将管状铝型材在500℃退火6小时,然后冷却至室温，将退火后的管状铝型材在170℃进行人工时效36小时,然后冷却至室温，管状铝型材在550℃进行高温淬火,然后快速冷却至室温,得到马氏体组织，最后将高温淬火后的管状铝型材在230℃，回火6小时,然后冷却至室温,获得较高的强度，然后将溶解处理后的铝型材快速冷却至室温，以获得过饱和固溶态；人工时效的加热温度为200℃之间，持续时间约为10小时，并采用水淬或空气进行快速冷却，然后进行再次加热处理，温度控制在330℃之间，最后进行冷却和拉伸处理；加热充惰性气体进炉胆，惰性气体选择氦、氖、氩中的一种，然后启动循环风机升温，升温过程中保持50℃/min提高，且持续10min，然后保持500℃以上，持续1.5h，最后然后自然冷却，即完成制作。所述铝型材为强度≥620MPa,屈服强度≥570MPa,伸长率≥10％的高强度管状铝型材。
实施例二
一种高强度管状铝型材热处理工艺，包括以下方法步骤，
预处理：将铝型材表面进行，物理清洗方法采用磨料喷射采用压缩空气或水压为动力，磨料选择，玻璃珠、铝氧化物、碳化硅构成的混合物，尺径控制在1mm之间，磨料喷射时压力，控制在0.8MPa之间，磨料喷射距离控制在15cm之间，磨料喷射时喷射角度保持倾斜45度角；溶解处理：将铝型材加热至450℃，保温1小时，使合金元素充分溶解；加热处理，将管状铝型材在460℃退火2小时,然后冷却至室温，将退火后的管状铝型材在120℃进行人工时效12小时,然后冷却至室温，管状铝型材在500℃进行高温淬火,然后快速冷却至室温,得到马氏体组织，最后将高温淬火后的管状铝型材在180℃，回火2小时,然后冷却至室温,获得较高的强度，然后将溶解处理后的铝型材快速冷却至室温，以获得过饱和固溶态；人工时效的加热温度为150℃之间，持续时间约为2小时，并采用水淬或空气进行快速冷却，然后进行再次加热处理，温度控制在120℃之间，最后进行冷却和拉伸处理；加热充惰性气体进炉胆，惰性气体选择氦、氖、氩中的一种，然后启动循环风机升温，升温过程中保持50℃/min提高，且持续10min，然后保持500℃以上，持续1.5h，最后然后自然冷却，即完成制作。所述铝型材为强度≥620MPa,屈服强度≥570MPa,伸长率≥10％的高强度管状铝型材。
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,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种高强度管状铝型材热处理工艺，其特征在于：包括以下方法步骤，
S1、预处理：将铝型材表面进行化学或物理清洗，去除油污、氧化皮等杂质；
S2、溶解处理：将铝型材加热至450℃-550℃，保温1-3小时，使合金元素充分溶解；
S3、加热处理，然后将溶解处理后的铝型材快速冷却至室温，以获得过饱和固溶态；
S4、人工时效：将热处理后的铝型材加热，使过饱和固溶态中的合金元素析出，形成强化相；
S5、送入至惰性至炉胆中，进行进行冷却处理。
2.根据权利要求1所述的一种高强度管状铝型材热处理工艺，其特征在于，步骤S1中，化学清洗方法，先配置盐酸浓度3.5％-4.4wt％和硫酸浓度2.5％-4.2wt％的混合溶液，对铝型材进行冲洗，然后放置在室温下1-2小时，再将水、氯化钠、绿矾按照1:0.6:0.7的比例在75℃温度下配成溶液，快速冲洗，温度控制在60℃-80℃之间，处理25min，将溶液滤出并处理后回收，最后再进行碱性处理，采用碳酸钠或者碳酸氢钠进行浸泡，5min，最后用清水冲洗，烘干。
3.根据权利要求1所述的一种高强度管状铝型材热处理工艺，其特征在于，步骤S1中，物理清洗方法采用磨料喷射采用压缩空气或水压为动力，磨料选择，玻璃珠、铝氧化物、碳化硅构成的混合物，尺径控制在1-6mm之间，磨料喷射时压力，控制在0.8-1.2MPa之间，磨料喷射距离控制在15-20cm之间，磨料喷射时喷射角度保持倾斜45-75度角。
4.根据权利要求1所述的一种高强度管状铝型材热处理工艺，其特征在于，步骤S3中，将管状铝型材在460-500℃退火2-6小时,然后冷却至室温，将退火后的管状铝型材在120-170℃进行人工时效12-36小时,然后冷却至室温，管状铝型材在500-550℃进行高温淬火,然后快速冷却至室温,得到马氏体组织，最后将高温淬火后的管状铝型材在180-230℃，回火2-6小时,然后冷却至室温,获得较高的强度。
5.根据权利要求1所述的一种高强度管状铝型材热处理工艺，其特征在于，步骤S4中，人工时效的加热温度为150℃-200℃之间，持续时间约为2-10小时，并采用水淬或空气进行快速冷却，然后进行再次加热处理，温度控制在120-330℃之间，最后进行冷却和拉伸处理。
6.根据权利要求1所述的一种高强度管状铝型材热处理工艺，其特征在于，步骤S5中，加热充惰性气体进炉胆，惰性气体选择氦、氖、氩中的一种，然后启动循环风机升温，升温过程中保持50℃/min提高，且持续10min，然后保持500℃以上，持续1.5h，最后然后自然冷却，即完成制作。
7.根据权利要求1所述的一种高强度管状铝型材热处理工艺，其特征在于，所述铝型材为强度≥620MPa,屈服强度≥570MPa,伸长率≥10％的高强度管状铝型材。
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2023
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