一種大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金扁鑄錠的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)鐵路客運(yùn)、貨運(yùn)的全面提速，對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的馬力要求越來(lái)越大，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力增加的同時(shí)車(chē)體體積、重量大幅增加，而目前我國(guó)鐵路路基條件難以承受大功率高速機(jī)車(chē)的重量。由于鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在許多場(chǎng)合可以替代鋼鐵材料。用鋁合金代替原來(lái)貨車(chē)車(chē)廂鋼鐵結(jié)構(gòu)，外表美觀，可顯著減少車(chē)廂自身重量，所以使用鋁合金材料替代大功率機(jī)車(chē)鋼結(jié)構(gòu)件，是解決高速機(jī)車(chē)超重的最佳途徑。這種熱處理可強(qiáng)化鋁合金材料代替原來(lái)的鋼鐵材料則完全符合了高速列車(chē)輕量化、高強(qiáng)度、耐腐蝕性、焊接性能優(yōu)良的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)制備的鋁合金扁鑄錠存在鑄造成品率低、不能乳制出性能優(yōu)良寬厚板材的問(wèn)題，而提供一種大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠的制造方法。
[0004]一種大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠的制造方法，是按以下步驟完成的:
[0005]一、稱(chēng)料:按各元素質(zhì)量百分比為Si:0.5%?0.7%、Cu:0.15%?0.25%, Mg:0.9%?1.1%、Cr:0.1%?0.25%和余量Al，分別稱(chēng)取純鋁錠、Al-Si中間合金、Al-Cu中間合金、Cr添加劑和純Mg錠；
[0006]二、熔煉:依次將步驟一中稱(chēng)取的純鋁錠、Al-Si中間合金、Al-Cu中間合金、Cr添加劑和純Mg錠加入到天然氣爐中，再在溫度為720°C?760°C下熔煉至純鋁錠、Al-Si中間合金、Al-Cu中間合金、Cr添加劑和純Mg錠全部熔化，再在溫度為720°C?760°C和攪拌速度為lm/s?1.5m/s的條件下攪拌恪煉5min?lOmin，得到招合金恪液；
[0007]三、制備鑄造熔體:將鋁合金熔液導(dǎo)入到靜置爐中，向鋁合金熔液中加入Al-Ti絲，再在溫度為710 °C?730 °C和氬氣氣氛下精煉1min?20min，再在溫度為710 °C?730°C和氬氣氣氛下靜置20min?30min，得到鑄造熔體；
[0008]步驟三中所述的Al-Ti絲與鋁合金熔液的質(zhì)量比為(I?3): 1000 ；
[0009]四、成型:將鑄造熔體用流槽導(dǎo)入到結(jié)晶器內(nèi)，再在溫度為710V?730°C、鑄造速度為40mm/min?50mm/min，結(jié)晶器內(nèi)液位85mm?92mm、冷卻水流量為50m3/h和冷卻水溫度為15°C?25°C的條件下采用半連續(xù)鑄造法進(jìn)行鑄造，至鑄錠的長(zhǎng)度為10mm?150_，再在溫度為710°C?730°C、鑄造速度為40mm/min?50mm/min，結(jié)晶器內(nèi)液位85_?92_、冷卻水流量為80m3/h和冷卻水溫度為15°C?25°C的條件下采用半連續(xù)鑄造法進(jìn)行鑄造，得到大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0011]—、本發(fā)明加入了 Ti兀素，有效地細(xì)化晶粒，提尚鑄徒晶粒度；
[0012]二、本發(fā)明采用低液位鑄造技術(shù)有效地保證了鑄錠的表面質(zhì)量；
[0013]三、本發(fā)明先進(jìn)的水冷控制系統(tǒng)為鑄造提供了穩(wěn)定的水流量，在加料時(shí)采用純鋁鋪底，減少冷卻強(qiáng)度，降低鑄造應(yīng)力，避免鑄造開(kāi)頭時(shí)產(chǎn)生裂紋；
[0014]四、本發(fā)明在鑄造結(jié)束時(shí)，采用合金自回火技術(shù)，降低鑄錠凝固時(shí)因收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，避免鑄造收尾時(shí)產(chǎn)生開(kāi)裂；
[0015]五、本發(fā)明采用自動(dòng)控溫系統(tǒng)為鑄造溫度提供了可靠的保證；
[0016]八、本發(fā)明在Al的基體上添加Si和Mg兀素，形成了 Mg2S強(qiáng)化相，提尚焊接性能，加入少量的Cu，對(duì)合金起到了強(qiáng)化的作用；同時(shí)在合金中添加Cr元素可以改善合金的抗蝕性、力學(xué)性能；
[0017]七、本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)制備的鋁合金扁鑄錠存在鑄造成品率低、不能乳制出性能優(yōu)良的寬厚板材的問(wèn)題；
[0018]八、本發(fā)明制備的大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠的屈服強(qiáng)度98N/mm2?120N/臟2，抗拉強(qiáng)度182N/mm2?201N/mm2，延伸率9.56%?14.7% (鑄態(tài))；
[0019]九、對(duì)本發(fā)明制備的大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠在鑄態(tài)對(duì)在不同位置取樣對(duì)其金屬內(nèi)部組織及力學(xué)性能的進(jìn)行觀察，其內(nèi)部組織及力學(xué)性能完全符合生產(chǎn)要求，解決了原來(lái)該合金鑄錠規(guī)格小(厚255_，寬1500mm)而不能乳制出優(yōu)良的寬厚板的問(wèn)題，滿足了現(xiàn)在市場(chǎng)對(duì)鋁合金產(chǎn)品的要求。
[0020]本發(fā)明可獲得一種大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為實(shí)施例一步驟四得到的大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠中心處的金相照片;
[0022]圖2為實(shí)施例一步驟四得到的大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠距離鑄錠表層四分之一處的金相照片；
[0023]圖3為實(shí)施例一步驟四得到的大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠表層的金相照片。
【具體實(shí)施方式】
[0024]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式是一種大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠的制造方法是按以下步驟完成的:
[0025]一、稱(chēng)料:按各元素質(zhì)量百分比為Si:0.5%?0.7%、Cu:0.15%?0.25%, Mg:0.9%?1.1%、Cr:0.1%?0.25%和余量Al，分別稱(chēng)取純鋁錠、Al-Si中間合金、Al-Cu中間合金、Cr添加劑和純Mg錠；
[0026]二、熔煉:依次將步驟一中稱(chēng)取的純鋁錠、Al-Si中間合金、Al-Cu中間合金、Cr添加劑和純Mg錠加入到天然氣爐中，再在溫度為720°C?760°C下熔煉至純鋁錠、Al-Si中間合金、Al-Cu中間合金、Cr添加劑和純Mg錠全部熔化，再在溫度為720°C?760°C和攪拌速度為lm/s?1.5m/s的條件下攪拌恪煉5min?lOmin，得到招合金恪液；
[0027]三、制備鑄造熔體:將鋁合金熔液導(dǎo)入到靜置爐中，向鋁合金熔液中加入Al-Ti絲，再在溫度為710 °C?730 °C和氬氣氣氛下精煉1min?20min，再在溫度為710 °C?730°C和氬氣氣氛下靜置20min?30min，得到鑄造熔體；
[0028]步驟三中所述的Al-Ti絲與鋁合金熔液的質(zhì)量比為(I?3): 1000 ；
[0029]四、成型:將鑄造熔體用流槽導(dǎo)入到結(jié)晶器內(nèi)，再在溫度為710°C?730°C、鑄造速度為40mm/min?50mm/min，結(jié)晶器內(nèi)液位85mm?92mm、冷卻水流量為50m3/h和冷卻水溫度為15°C?25°C的條件下采用半連續(xù)鑄造法進(jìn)行鑄造，至鑄錠的長(zhǎng)度為10mm?150_，再在溫度為710°C?730°C、鑄造速度為40mm/min?50mm/min，結(jié)晶器內(nèi)液位85_?92_、冷卻水流量為80m3/h和冷卻水溫度為15°C?25°C的條件下采用半連續(xù)鑄造法進(jìn)行鑄造，得到大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠。
[0030]本實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn):
[0031]—、本實(shí)施方式加入了 Ti兀素，有效地細(xì)化晶粒，提尚鑄徒晶粒度；
[0032]二、本實(shí)施方式采用低液位鑄造技術(shù)有效地保證了鑄錠的表面質(zhì)量；
[0033]三、本實(shí)施方式先進(jìn)的水冷控制系統(tǒng)為鑄造提供了穩(wěn)定的水流量，在加料時(shí)采用純鋁鋪底，減少冷卻強(qiáng)度，降低鑄造應(yīng)力，避免鑄造開(kāi)頭時(shí)產(chǎn)生裂紋；
[0034]四、本實(shí)施方式在鑄造結(jié)束時(shí)，采用合金自回火技術(shù)，降低鑄錠凝固時(shí)因收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，避免鑄造收尾時(shí)產(chǎn)生開(kāi)裂；
[0035]五、本實(shí)施方式采用自動(dòng)控溫系統(tǒng)為鑄造溫度提供了可靠的保證；
[0036]六、本實(shí)施方式在Al的基體上添加Si和Mg元素，形成了 Mg2S強(qiáng)化相，提高焊接性能，加入少量的Cu，對(duì)合金起到了強(qiáng)化的作用；同時(shí)在合金中添加Cr元素可以改善合金的抗蝕性、力學(xué)性能；
[0037]七、本實(shí)施方式解決了現(xiàn)有技術(shù)制備的鋁合金扁鑄錠存在鑄造成品率低、不能乳制出性能優(yōu)良的寬厚板材的問(wèn)題；
[0038]八、本實(shí)施方式制備的大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠的屈服強(qiáng)度98N/mm2?120N/mm2，抗拉強(qiáng)度 182N/mm2?201N/mm2，延伸率 9.56% ?14.7% (鑄態(tài))；
[0039]九、對(duì)本發(fā)明制備的大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠在鑄態(tài)對(duì)在不同位置取樣對(duì)其金屬內(nèi)部組織及力學(xué)性能的進(jìn)行觀察，其內(nèi)部組織及力學(xué)性能完全符合生產(chǎn)要求，解決了原來(lái)該合金鑄錠規(guī)格小(厚255_，寬1500mm)而不能乳制出優(yōu)良的寬厚板的問(wèn)題，滿足了現(xiàn)在市場(chǎng)對(duì)鋁合金產(chǎn)品的要求。
[0040]本實(shí)施方式可獲得一種大規(guī)格熱處理可強(qiáng)化鋁合金扁錠。
[0041]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同點(diǎn)是:步驟一中所述的純鋁錠中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為大于99.98%。其他步驟與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0042]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同點(diǎn)是:步驟一中所述的Al-Si中間合金中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。其他步驟與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0043]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同點(diǎn)是:步驟一中所述的Cr添加劑中Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于70%。其他步驟與【具體實(shí)施方式】一至三相同。
[0044]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同點(diǎn)是:步驟一中所述的Al-Cu中間合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%。其他步驟與【具體實(shí)施方