專利名稱：一種降低鋁合金變形后殘余應(yīng)力、淬火變形不均勻性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低鋁合金變形后殘余應(yīng)力、淬火變形不均勻性的方法，適用于熱處理可強化鋁合金板材生產(chǎn)，有色金屬材料加工工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱處理可強化鋁合金(6X X X、2X X X、7X X X)，由于其具有高強、高韌、質(zhì)輕、耐蝕等的優(yōu)點，在航空航天、交通運輸領(lǐng)域得到廣泛使用。變形鋁合金材料常采用軋制變形獲得所需尺寸形狀的構(gòu)件，合金軋制后進行淬火處理時，由于表面與芯部冷卻速率的不同，在熱應(yīng)力作用下，變形不均勻，易產(chǎn)生淬火殘余應(yīng)力。淬火殘余應(yīng)力不僅影響產(chǎn)品尺寸精度，而且在后續(xù)時效處理中，鋁基體中應(yīng)力集中處畸變程度較大，能量較高，易形成彌散分布的納米/亞微米第二相，彌散析出相的分布、尺寸、密度嚴(yán)重影響合金的力學(xué)性能。此外，·固溶熱處理時，材料中變形儲能的釋放，基體組織會發(fā)生回復(fù)/再結(jié)晶，從而影響基體的晶粒大小與取向分布。殘余應(yīng)力存在使得合金再結(jié)晶程度不一，板材不均勻性增加。目前，常規(guī)熱處理中，板材淬火殘余引入現(xiàn)象普遍存在，當(dāng)具有殘余應(yīng)力的材料加工成零件時，材料的切除打破了內(nèi)應(yīng)力的原有平衡狀態(tài)，達到一個新平衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致零件變形和扭曲，不僅降低零件的精度，嚴(yán)重時致使零件報廢，而且降低零件疲勞壽命、耐蝕性等應(yīng)用性能。對材料進行預(yù)拉伸或預(yù)壓縮，使淬火材料發(fā)生3 5%左右的塑性變形，從而消減殘余應(yīng)力，預(yù)拉伸或預(yù)壓縮后進行時效處理，可得到強度高、殘余應(yīng)力低的高性能鋁合金材料。但預(yù)拉伸法僅能用于形狀簡單、對稱好的板材或型材，并且需要增加拉伸機等設(shè)備；而預(yù)壓縮法盡管能用于非規(guī)則形狀構(gòu)件，但需要特定的壓模，在工程實際應(yīng)用中，需要較高的成本。當(dāng)采用預(yù)拉伸或預(yù)壓縮消減鋁合金材料淬火殘余應(yīng)力時，由于板材芯層與表層的組織不均勻性引起的屈服強度差異會降低消減殘余應(yīng)力的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提高一種新型的可熱處理強化鋁合金板材熱處理成形方法，該方法的目的在于采用軋制后退火處理，溫軋校平板材，固溶-淬火，預(yù)變形處理后時效，有效降低鋁合金板材的殘余應(yīng)力，降低了板材淬火變形不均勻性，提高板材成形尺寸精度，保證成形質(zhì)量。為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種降低鋁合金變形后殘余應(yīng)力、淬火變形不均勻性的方法，將變形處理后的鋁合金板材進行退火處理，然后進行溫軋整平，整平后再對板材進行固溶淬火，淬火后對板材進行時效。所述的方法，所述的退火處理為將鋁合金板材在300_350°C下保溫O. 5_4h。所述的方法，進行溫軋整平時的壓下量為鋁合金板材總厚度的3-5%。所述的方法，進行溫軋整平的壓下時每次的壓下量為鋁合金板材總厚度的O. 5%
所述的方法，所述的固溶淬火的方式為采用空氣爐固溶后放入水中水淬，或者采用鹽浴爐固溶后放入水中水淬，或者采用空氣爐固溶后再使用輥底爐噴淋水淬。 所述的方法，在淬火后，再對板材進行預(yù)變形處理，然后進行時效。所述的方法，所述的預(yù)變形處理為對鋁合金板材在水平的板材延伸方向上進行預(yù)拉伸處理或者對鋁合金板材在豎直的厚度方向上進行預(yù)壓縮處理。所述的方法，所述的對鋁合金板材在水平方向上的預(yù)拉伸處理或者在豎直方向上的預(yù)壓縮處理的變形量分別為水平總長度的1-8%或豎直總厚度的1-8%。所述的方法，所處理的招合金板材厚度為5-100mm。本發(fā)明在處理中有以下考慮退火處理可以明顯減低板材加工硬化，溫軋校平板材，有利于減少板材校平中引入的加工硬化，造成合金晶?；兂潭仍黾樱瑑Υ婊兡軠p 少，板材淬火時殘余應(yīng)力減少。淬火后板材的翹曲度是淬火后內(nèi)應(yīng)力引起的翹曲與淬火前翹曲的疊加。淬火殘余應(yīng)力較少，翹曲度減少，成形不均勻性減少。本發(fā)明處理中需嚴(yán)格控制退火溫度，退火溫度較低，合金溫軋軋制力較大，硬化嚴(yán)重。退火溫度較高時，合金軋制中容易發(fā)生再結(jié)晶。本發(fā)明的優(yōu)點在于一般鋁合金熱軋后，翹曲嚴(yán)重，增加形變熱處理工藝，利用退火使板材強度降低的特性，進行校形處理，一般需3 5%的變形量可使板材平直，在板材變得平直的條件下，進行固溶-淬火處理。主要有以下好處一是進行了校平處理，淬火后板材的翹曲主要受淬火內(nèi)應(yīng)力的影響，故翹曲度大幅度減小，使淬火后的殘余應(yīng)力大幅度降低；二是板材溫軋平整后，儲存變形能量減少，應(yīng)力不均勻性減少，，有利于時效處理時形成數(shù)量更多的析出強化相，使強度提高，析出相彌散均勻，各個方向性能不均勻性減少，特別是芯部與表面組織分布更加均勻。提供了一種可不增加工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備、方便使用的降低鋁合金板材淬火殘余應(yīng)力的方法。采用本發(fā)明處理的可熱處理強化鋁合金板材，與常規(guī)成形方法相比，殘余應(yīng)力降低至少30%，室溫拉伸強度提高至少8%。本發(fā)明殘余應(yīng)力測試采用鉆孔應(yīng)變釋放法，按照CB3395-1992測量板材的殘余應(yīng)力。室溫拉伸實驗按照國標(biāo)GB/T228-2002制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，拉伸實驗在CSS-44100萬能材料力學(xué)拉伸機上進行，拉伸速度為2mm/min。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。


圖I為現(xiàn)有方案及本發(fā)明的處理流程對比圖。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例旨在進一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明各實施例中室溫拉伸試驗采用GB/T228-2002，進行本發(fā)明要求處理后，分別沿板材軋向、橫向割取樣品進行力學(xué)性能測試。并用抗拉強度極限ob、延伸率δ表征合金室溫力學(xué)性能。對于厚板割取表面與芯部樣品進行室溫拉伸試驗。按照CB3395-1992測量板材的殘余應(yīng)力。
本發(fā)明的實施例A/B/C與對比實施例D/E/F所采用的Al-Mg-Si系列(6XXX)鋁合金成分如下
合金元I' (質(zhì)量百分比)
權(quán)利要求
1.一種降低鋁合金變形后殘余應(yīng)力、淬火變形不均勻性的方法，其特征在于，將變形處理后的鋁合金板材進行退火處理，然后進行溫軋整平，整平后再對板材進行固溶淬火，淬火后對板材進行時效。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的退火處理為將鋁合金板材在300-350°C下保溫 O. 5-4h。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，進行溫軋整平時的壓下量為鋁合金板材總厚度的3-5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，進行溫軋整平的壓下時每次的壓下量為鋁合金板材總厚度的O. 5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的固溶淬火的方式為采用空氣爐固溶后放入水中水淬，或者采用鹽浴爐固溶后放入水中水淬，或者采用空氣爐固溶后再使用輥底爐噴淋水淬。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在淬火后，再對板材進行預(yù)變形處理，然后進行時效。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的預(yù)變形處理為對鋁合金板材在水平的板材延伸方向上進行預(yù)拉伸處理或者對鋁合金板材在豎直的厚度方向上進行預(yù)壓縮處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的對鋁合金板材在水平方向上的預(yù)拉伸處理或者在豎直方向上的預(yù)壓縮處理的變形量分別為水平總長度的1-8%或豎直總厚度的1_8%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所處理的鋁合金板材厚度為5-100mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低鋁合金變形后殘余應(yīng)力、淬火變形不均勻性的方法。本發(fā)明的關(guān)鍵在于采用一種合理的變形-退火-溫軋-固溶淬火-時效制度，適用于變形鋁合金板材，其內(nèi)容如下軋制鋁合金板材，退火300-350℃保溫0.5-4h，溫軋整平，壓下量3-5%，整平后板材固溶后水淬，淬火后進行0-8%預(yù)變形后時效，進一步消減淬火殘余應(yīng)力。利用本發(fā)明，可以利用合理的溫軋整平工藝使得鋁合金板材淬火殘余應(yīng)力減少，改善合金淬火不均勻性，與常規(guī)軋制固溶時效方法相比，殘余應(yīng)力至少減少30%，室溫拉伸強度提高至少8%，該工藝方法操作簡單，節(jié)約成本，工業(yè)化應(yīng)用前景廣泛。
文檔編號C22F1/04GK102912267SQ201210402638
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者鄧運來, 楊金龍, 李美春, 章效賓, 萬里, 李思宇, 王宇, 羅偉, 張新明 申請人:中南大學(xué), 浙江圣宏迪金屬科技有限公司