一種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制備工藝，屬于鋁合金加工【技術(shù)領(lǐng)域】。一種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制備工藝，包括配料；熔煉；除氣、過濾；鑄造；均勻化退火；鋸切、銑面；預(yù)熱；熱軋；切邊或橫切開卷；拉伸；鋸切；其中，所述拉伸是指將板材自然冷卻后，先進行切邊處理，再到拉伸機上拉伸，拉伸量為3-7%。與傳統(tǒng)冷軋法制備的高鎂鋁合金板材相比，本發(fā)明的制備工藝可以突破冷軋機開口度的限制，生產(chǎn)厚度較大的板材，所得板材平直度高、內(nèi)應(yīng)力低、冷變形均勻、腐蝕性能優(yōu)秀。
【專利說明】一種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁合金加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制 備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 高鎂鋁合金中厚板廣泛應(yīng)用于船舶、裝甲、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。與鋼相比，鋁合金的 優(yōu)勢表現(xiàn)在：低密度、耐腐蝕、無磁、低溫環(huán)境性能好等優(yōu)勢。因此在上述涉及的交通運輸行 業(yè)鋁代鋼是大勢所趨。
[0003] 高鎂鋁合金高強、耐蝕板材的生產(chǎn)方法主要是冷軋加工硬化工藝。軋制板材的典 型生產(chǎn)工藝流程如下：配料；熔煉；精煉、除氣、過濾；鑄造；均勻化退火；鋸切頭尾；銑面； 預(yù)熱；熱軋；中間退火；冷軋；最終成品退火；橫切開卷；質(zhì)檢；包裝入庫或發(fā)貨。冷軋加工 硬化工藝具有以下缺點：（1)冷軋軋制板材經(jīng)過最終退火后，組織結(jié)構(gòu)為軋制組織，在焊接 過程中，由于溫度的傳遞，會導(dǎo)致熱影響區(qū)性能下降明顯；（2)由于冷軋機開口度的限制， 冷乳加工工藝只能生產(chǎn)厚度在IOmm以下的板材，厚度較大的板材不能實現(xiàn)冷乳加工硬化；
[3] 軋制板材的平面度和厚度只用軋輥控制，精度難把握。
[0004] 針對上述冷軋加工硬化工藝的缺點，本發(fā)明提出一種創(chuàng)新的生產(chǎn)工藝來制備高鎂 鋁合金中厚板，可以突破冷軋機開口度的限制，生產(chǎn)厚度較大的板材；實現(xiàn)板材為熱軋組 織，提高焊接后熱影響區(qū)的性能；通過拉伸方式來代替冷軋加工硬化還可以保證板材板型 平直度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種中強耐蝕高鎂鋁合金板 材的制備工藝。與傳統(tǒng)冷軋法制備的高鎂鋁合金板材相比，本發(fā)明的制備工藝可以突破冷 軋機開口度的限制，生產(chǎn)厚度較大的板材，所得板材平直度高、內(nèi)應(yīng)力低、冷變形均勻、腐蝕 性能優(yōu)秀。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制備工藝，其特征在于包括以下步驟：
[0008] 配料：按照各元素重量分數(shù)為Mg3. 5-6. 5 %，MnO. 4-1. 3 %，Zn彡I. 0 %， Cu彡 0· 5%，F(xiàn)e彡 0· 4%，Si彡 0· 4%，Cr彡 0· 3%，Zr彡 0· 25%，Ti彡 0· 25%，其他為Al 和一些不可避免的雜質(zhì)元素準備原料；
[0009] 煉制：將所述錯合金原料煉制為錯合金鑄徒；
[0010] 均勻化退火：將鋁合金鑄錠在400°C-550°c溫度范圍進行均熱處理，保溫1-50小 時，然后冷卻至室溫；
[0011] 鋸切、銑面：將鑄錠運至鋸床和銑床進行鋸切和銑面；
[0012] 預(yù)熱和熱軋：將加工后的鑄錠在熱軋車間的預(yù)熱爐進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為 400°C_550°C，保溫l_25h，預(yù)熱后將鑄錠吊入軋機輥道將鑄錠熱軋成板材或卷材，熱軋時 的終軋溫度彡280°C;
[0013] 拉伸：將板材或卷材自然冷卻后，先進行切邊處理或開卷并矯直后進行切邊處理， 再到拉伸機上拉伸，拉伸量為3-7% ;
[0014] 鋸切：將拉伸后的板材再轉(zhuǎn)入鋸床切成成品尺寸。
[0015] 進一步地，所述煉制包括以下步驟：
[0016] 熔煉：將配料稱取的原料投入到可傾斜熔煉爐熔煉，并進行電磁攪拌，取樣檢測 化學(xué)成分，看是否滿足成分控制要求，如有必要進行成分控制調(diào)整，成分合格后，轉(zhuǎn)至可傾 斜保溫爐進行精煉、扒渣；
[0017] 除氣、過濾：轉(zhuǎn)入在線除氣過濾裝置進行過濾；
[0018] 鑄造：采用半連續(xù)鑄造工藝，將鋁合金原料鑄成厚度為300-700mm的鑄錠。
[0019] 進一步地，所述均勻化退火步驟中，鋁合金鑄錠均熱處理的溫度為450-500°C，保 溫10-24小時,然后冷卻至室溫。
[0020] 進一步地，在所述預(yù)熱和熱軋步驟中，預(yù)熱溫度為400°C-500°c，保溫10-24h。
[0021] 均勻化退火過程可以讓鑄錠內(nèi)的各結(jié)晶相和過渡元素完全融入到基體中使得所 有成分均勻分布。在均勻化過程中，當(dāng)均勻化處理溫度較低時，難以使一些具有較高熔點的 一次凝固析出相實現(xiàn)充分回溶；而當(dāng)均勻化處理溫度過高時，鑄錠中存在的一些低熔點共 晶相將會出現(xiàn)過燒現(xiàn)象。因此，需選擇合理的均勻化退火溫度及時間，使一次析出相最大限 度的回溶。本發(fā)明通過針對高鎂鋁合金板材的均勻化處理的研究作了大量工作，研究結(jié)果 表明，400°C_550°C這一溫度區(qū)間是較為合適的均勻化溫度。
[0022] 本發(fā)明在熱軋前對鑄錠進行預(yù)熱，并優(yōu)選預(yù)熱溫度為400-550°C，把銑面后的鑄錠 通過加熱爐高溫加熱，消除一部分鑄錠產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，保證熱軋所需溫度和良好的加工 性能。之后進行熱軋，通過預(yù)熱溫度、終軋溫度的控制，讓鑄錠內(nèi)的化合物完全破碎，為板材 強度預(yù)留足夠空間，將鑄錠軋到所需最小厚度，并獲得適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。
[0023] 然后待熱軋后的待板材或卷材自然冷卻后，進行切邊或橫切處理，再到拉伸機上 拉伸。拉伸過程可以使板材厚度進一步減小，且獲得更優(yōu)異的強度，在拉伸量不足時，不能 獲得足夠的強度；而拉伸過度時，強度雖然提高，但會損失材料的成型性能，本發(fā)明通過研 究，確定在拉伸量為3-7%時，可以獲得板材強度和成型性能最好的材料。
[0024] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 1、相對于【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)的冷軋加工方法，本發(fā)明調(diào)整了各化學(xué)成分在鋁合金原 料中所占的質(zhì)量分數(shù)，并對加工流程作了改進，用拉伸方式來代替冷軋加工硬化，并通過試 驗調(diào)整了合適的均勻化退火溫度、預(yù)熱溫度、終軋溫度、拉伸率等參數(shù)，可以突破冷軋機開 口度的限制，生產(chǎn)厚度較大的板材，所得板材平直度高、內(nèi)應(yīng)力低、冷變形均勻、耐腐蝕性能 優(yōu)秀。
[0026] 2、本發(fā)明突破了冷軋機開口度的限制，生產(chǎn)厚度較大的板材。冷軋生產(chǎn)的板材厚 度一般為IOmm以下，而本發(fā)明可以生產(chǎn)厚度為4-50mm高鎂錯合金板材。
[0027] 3、本發(fā)明通過拉伸方式來代替冷軋加工硬化，實現(xiàn)板材為熱軋組織，提高焊接后 熱影響區(qū)的性能，提高耐腐蝕性能；可以克服軋制板材時，平面度和厚度只用軋輥控制，精 度難把握的缺點，保證板材板型平直度。
[0028] 4、本發(fā)明的制備工藝省去冷軋，中間退火等工序，在縮短生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)效率 的同時，還能夠保證板材的抗拉強度、屈服強度、耐腐蝕性等性能。

【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明公開一種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制備工藝，包括配料；煉制；均勻化 退火；鋸切、銑面；預(yù)熱；熱軋；拉伸；鋸切；其中，所述拉伸是指將板材自然冷卻后，先進行 切邊處理或開卷處理，再到拉伸機上拉伸，拉伸量為3-7%。本發(fā)明在對高鎂鋁合金板材 配料時，優(yōu)選合金各金屬成分的質(zhì)量百分比為：Mg3. 5-6. 5%，MnO. 4-1.3%，Zn彡1.0%， Cu彡 0· 5%，F(xiàn)e彡 0· 4%，Si彡 0· 4%，Cr彡 0· 3%，Zr彡 0· 25%，Ti彡 0· 25%余量為Al 和其他不可避免的雜質(zhì)元素。
[0030] 下面結(jié)合一些實施例和對比例對本發(fā)明作進一步闡述。
[0031] 對比例1
[0032] 按照合金中各金屬元素的質(zhì)量百分比為：Mg4. 5%，MnO. 7%，Zn0.03%，Cu 0· 05%，F(xiàn)e0· 3%，Si0· 15%，Cr0· 09%，Zr0· 01%，Ti0· 03%余量為Al和其他不可 避免的雜質(zhì)元素來進行高鎂鋁合金板材的配料，將配料稱取的原料投入到可傾斜熔煉爐熔 煉，熔煉溫度為750°C，并進行電磁攪拌，取樣檢測化學(xué)成分，看是否滿足成分控制要求，如 有必要進行成分控制調(diào)整，成分合格后，轉(zhuǎn)至可傾斜保溫爐進行精煉、扒渣；讓鋁液靜置一 段時間后，轉(zhuǎn)入在線除氣過濾裝置進行過濾；然后進入結(jié)晶器開始半連續(xù)鑄造，結(jié)晶器規(guī)格 可根據(jù)鑄錠要求選擇，將鋁合金原料鑄成厚度為500mm的鑄錠。將鑄錠在500°C的溫度進行 均勻化處理，保溫5小時，然后冷卻至室溫；然后將鑄錠運至鋸床和銑床進行鋸切和銑面， 確保兩面缺陷銑凈。鑄錠銑面后將鑄錠在500°C溫度范圍進行預(yù)熱，時間為2h;再將鑄錠熱 軋成卷坯，預(yù)留13%冷軋變形量，冷軋成7_厚的卷材，最終進行100°C/2h退火，再切成成 品板材。
[0033] 所得7mm厚的板材的性能指標如表1所示。
[0034] 實施例1
[0035] 按照合金中各金屬元素的質(zhì)量百分比為：Mg4. 48%，Mn0.7%，Zn0.02%，Cu 0· 04%，F(xiàn)e0· 3%，Si0· 15%，Cr0· 10%，Ti0· 02%余量為Al和其他不可避免的雜質(zhì)元 素來進行高鎂鋁合金板材的配料，將配料稱取的原料投入到可傾斜熔煉爐熔煉，熔煉溫度 為750°C并進行電磁攪拌，取樣檢測化學(xué)成分，看是否滿足成分控制要求，如有必要進行成 分控制調(diào)整，成分合格后，轉(zhuǎn)至可傾斜保溫爐進行精煉、扒渣；讓鋁液靜置一段時間后，轉(zhuǎn)入 在線除氣過濾裝置進行過濾；然后進入結(jié)晶器開始半連續(xù)鑄造，結(jié)晶器規(guī)格可根據(jù)鑄錠要 求選擇，將鋁合金原料鑄成厚度為520mm的鑄錠；然后將鑄錠在500°C進行均勻化退火處 理，保溫5小時，然后冷卻至室溫；然后將鑄錠運至鋸床和銑床進行鋸切和銑面，確保兩面 缺陷銑凈，將扁錠切頭尾和去皮后得到厚度為500mm的鑄錠。再將銑面后的鑄錠在熱軋車 間的預(yù)熱爐進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為500°C，保溫時間為2h;然后將鑄錠吊入軋機輥道熱軋成 7. 3mm厚的卷材，并預(yù)留部分厚度用于拉伸減薄，控制終軋溫度為322°C;熱軋后，待卷材自 然冷卻，轉(zhuǎn)移到橫切機組對卷材進行開卷，通過預(yù)先矯直和精密矯直將卷材矯直成板材，并 進行板材定尺，然后再將定尺后的板材轉(zhuǎn)至拉伸機進行拉伸，控制拉伸量為4. 5%，然后將 拉伸后的板材轉(zhuǎn)入鍋床切成7mm厚的板材。
[0036] 所得7mm厚的板材的性能指標如表1所示。
[0037] 表1對比例1和實施例1生產(chǎn)得到的板材的性能指標
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制備工藝，其特征在于包括以下步驟： 配料：按照各元素重量分數(shù)為Mg3. 5-6. 5%，MnO. 4-1. 3%，Zn彡1. 0%，Cu彡0? 5%， Fe 彡 0? 4%，Si 彡 0? 4%，Cr 彡 0? 3%，Zr 彡 0? 25%，Ti 彡 0? 25%，其他為 A1 和一些不可 避免的雜質(zhì)元素準備原料； 煉制：將所述鋁合金原料煉制為鋁合金鑄錠； 均勻化退火：將鋁合金鑄錠在400°C _550°C溫度范圍進行均勻化退火處理，保溫1-50 小時，然后冷卻至室溫； 鋸切、銑面：將鑄錠運至鋸床和銑床進行鋸切和銑面； 預(yù)熱和熱軋：將加工后的鑄錠在熱軋車間的預(yù)熱爐進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為 400°C _550°C，保溫l_25h，預(yù)熱后將鑄錠吊入軋機輥道將鑄錠熱軋成板材或卷材，熱軋時 的終軋溫度彡280°C ; 拉伸：將板材或卷材自然冷卻后，先進行切邊處理或開卷并矯直后進行切邊處理，再到 拉伸機上拉伸，拉伸量為3-7% ; 鋸切：將拉伸后的板材轉(zhuǎn)入鋸床切成成品尺寸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制備工藝，其特征在于：所 述煉制包括以下步驟： 熔煉：將配料稱取的原料投入到可傾斜熔煉爐熔煉，并進行電磁攪拌，熔煉溫度為 700-75(TC，取樣檢測化學(xué)成分，看是否滿足成分控制要求，如有必要進行成分控制調(diào)整，成 分合格后，轉(zhuǎn)至可傾斜保溫爐進行精煉、扒渣； 除氣、過濾：轉(zhuǎn)入在線除氣過濾裝置進行過濾； 鑄造：采用半連續(xù)鑄造工藝，將鋁合金原料鑄成厚度為300-700mm的鑄錠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制備工藝，其特征在于：所 述均勻化退火步驟中，鋁合金鑄錠均勻化退火處理的溫度為450-500°C，保溫10-24小時， 然后冷卻至室溫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中強耐蝕高鎂鋁合金板材的制備工藝，其特征在于：在 所述預(yù)熱和熱軋步驟中，預(yù)熱溫度為400°C _500°C，保溫10_24h。
【文檔編號】C22C1/02GK104357690SQ201410668510
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】何建賢, 趙啟忠, 李春流, 黃奎 申請人:廣西南南鋁加工有限公司