本發(fā)明涉及鋁合金
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說，是一種提高6082鋁合金性能的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
：6082鋁合金屬于Al-Mg-Si系，可熱處理強(qiáng)化，Mg2Si相為強(qiáng)化相。該合金具有中等強(qiáng)度、耐腐蝕性高，無應(yīng)力腐蝕破裂傾向，焊接性能好，成型性和工藝性能良好等優(yōu)點(diǎn)。具有良好的綜合性能，該合金廣泛用于制造中等強(qiáng)度，塑性和抗腐蝕要求高的飛機(jī)零件，大型結(jié)構(gòu)件以及常溫下工作的鍛件。近期，我司生產(chǎn)的6082-T6鋁合金型材沖壓件出現(xiàn)停放較長時間后硬度偏高(12.5HW-14HW)，性能不均，“停放效應(yīng)”明顯的現(xiàn)象，客戶沖壓工序因此原因?qū)е碌膹U品率升高，跟蹤客戶生產(chǎn)現(xiàn)場沖壓報廢得到的數(shù)據(jù)：每10件約有2-3件因上述原因報廢，報廢率較高?？蛻羰褂帽井a(chǎn)品加工成汽車橫梁，加工設(shè)備是沖壓機(jī)床。加工過程中，因?yàn)椤白匀粫r效”，產(chǎn)品硬度增加，抵抗變形能力增強(qiáng)，在沖壓完成后，有回彈傾向，回彈后輪廓度檢具超差，影響整車裝配時精度；為提高客戶沖壓合格率，開展了本發(fā)明研究。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于研究擠壓型材淬火溫度(固溶溫度)、時效前停放效應(yīng)等參數(shù)對6082鋁合金組織性能，硬度的變化規(guī)律，找出符合客戶沖壓條件的工藝參數(shù)。本發(fā)明提供一種提高6082鋁合金性能的熱處理工藝，將6082鋁合金依次經(jīng)過如下步驟處理：S1，擠壓工藝，淬火；S2，回歸工藝；S3，時效工藝。其中，所述的步驟S1擠壓過程鑄錠設(shè)定加熱溫度：460℃-470℃；擠壓筒設(shè)定溫度：450℃；擠壓桿前進(jìn)速度：1.5-2.0；擠壓過程擠壓桿前進(jìn)速度，適當(dāng)調(diào)節(jié)，滿足出口溫度范圍。優(yōu)選的，所述的步驟S1淬火溫度(擠壓型材入淬火系統(tǒng)極限溫度)：510℃-530℃，停放時間為16h-48h。優(yōu)選的，所述的步驟S1冷卻方式：水冷(噴水)。優(yōu)選的，所述的步驟S2回歸工藝為：255℃/5min(回歸的溫度255℃，保溫5分鐘)；此工藝在于解決型材硬度大于12.5HW的情況，小于12.5HW的型材不必使用；所以客戶與我司需緊密對接，生產(chǎn)完成的產(chǎn)品立即轉(zhuǎn)入沖壓工序，若停放時間過長，需要對型材進(jìn)行回歸后使用。優(yōu)選的，所述的步驟S3時效工藝參數(shù)為180℃/6h(180℃，保溫6小時)。優(yōu)選的，所述的6082鋁合金型號為PSG390型材。優(yōu)選的，所述的6082鋁合金鑄錠的化學(xué)成分為：Si1.07～1.17％，F(xiàn)e0.25％，Cu0.02-0.06％，Mg0.65～0.75％，Mn0.50～0.55％，Zn0.10％，Ti0.10％，Cr0.10-0.15％，余量為Al。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于：采用本發(fā)明的工藝處理后的鋁合金型材，沖壓情況良好，滿足其使用要求，并解決了因自然時效造成硬度升高的產(chǎn)品報廢的情況，大大提高的材料的利用率，廢品率顯著降低。附圖說明圖1：硬度隨時間變化規(guī)律。圖2：硬度(布氏)隨時間變化關(guān)系。A，試樣(1)；B，試樣(2)。圖3：放置72小時穩(wěn)定后硬度(布氏)曲線。圖4：停放3h，不同固溶溫度性能值變化曲線。圖5：停放16h，不同固溶溫度性能值變化曲線。圖6：停放48h，不同固溶溫度性能值變化曲線。圖7：停放72h，不同固溶溫度性能值變化曲線。圖8：相同固溶溫度，不同停放時間屈服變化規(guī)律。圖9：相同固溶溫度，不同停放時間拉伸強(qiáng)度變化規(guī)律。圖10：相同固溶溫度，不同停放時間延伸率變化規(guī)律。圖11：300℃回歸工藝硬度變化趨勢。圖12：270℃回歸工藝硬度變化趨勢。圖13：255℃回歸工藝硬度變化趨勢。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。實(shí)施例1一、實(shí)驗(yàn)材料、工藝參數(shù)1、型號為PSG390型材，使用鑄錠的化學(xué)成分如下表1所列。固溶溫度(擠壓過程中淬火溫度)分別為500℃、510℃、520℃、530℃、540℃，時效制度為180℃/6h。其中，所述的鋁合金型材為型號為PSG390型材，所述的鑄錠的化學(xué)成分如下表1所示：表1合金SiFeCuMgMnZnTiCr60821.07～1.170.250.02-0.060.65～0.750.50～0.550.100.100.10-0.152、擠壓過程工藝參數(shù)設(shè)置鑄錠設(shè)定加熱溫度值：460℃-470℃；(擠壓過程鑄錠加熱溫度)擠壓筒設(shè)定溫度：450℃±10℃；(擠壓過程擠壓筒設(shè)定溫度)擠壓桿前進(jìn)速度：1.6±0.2mm/s(擠壓過程擠壓桿前進(jìn)速度，適當(dāng)調(diào)節(jié)，滿足出口溫度范圍)；淬火溫度(即固溶溫度：型材入淬火系統(tǒng)溫度)：500-540℃；冷卻方式：水冷(噴水)；3、時效工藝：180℃/6h，(T6性能驗(yàn)證：Rm≥300MPaRp0.2＝270MPaA5≥8％)4、實(shí)驗(yàn)步驟：研究不同淬火溫度(固溶溫度)的初始硬度值、穩(wěn)定后的硬度區(qū)間，時效后的性能指標(biāo)，繪制曲線，分析淬火溫度(固溶溫度)、停放時間對硬度、性能變化的影響規(guī)律，制定符合客戶使用要求的工藝參數(shù)值：(1)為了做本次實(shí)驗(yàn)，擠壓過程中淬火溫度(固溶溫度)控制在500-540℃，其他擠壓參數(shù)要求按上述工藝參數(shù)執(zhí)行，實(shí)驗(yàn)機(jī)臺為2200T擠壓機(jī)，生產(chǎn)過程中監(jiān)控每整支擠壓型材的淬火溫度(固溶溫度)并標(biāo)記；(2)擠壓過程中標(biāo)注整支鑄錠擠壓過程中型材表面溫度(為滿足所需溫度區(qū)間，可適當(dāng)調(diào)整擠壓速度)，標(biāo)記溫度分別為500℃、510℃、520℃、530℃、540℃；(3)取樣后，按一定的時間間隔測量試樣布氏硬度及時效后的性能(180℃/6h)并填寫表格；(4)繪制并分析曲線，確定淬火溫度(固溶溫度)、停放時間對硬度、性能的影響規(guī)律，找到滿足硬度要求的合理的淬火溫度(固溶溫度)值或工藝參數(shù)。二、停放時間與硬度變化研究設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)試樣進(jìn)行對比，每個試樣測試三點(diǎn)硬度值后取平均值：1、停放時間與硬度變化趨勢從圖1“時間-硬度”曲線可以看出，在前8小時內(nèi)硬度隨停放時間的延長，上升趨勢明顯；超過8小時后，硬度變化緩慢，較穩(wěn)定，基本維持在一定的區(qū)間變化；48h小時后測量硬度基本穩(wěn)定在10-12.5HW間，98％產(chǎn)品穩(wěn)定在此區(qū)間，沖壓效果良好。2、不同淬火溫度(固溶溫度)，放置相同時間后進(jìn)行硬度(布氏)測試；由表2、表3數(shù)據(jù)和圖2可知，初始淬火溫度(固溶溫度)不同，相應(yīng)的初始硬度不同，初始固溶溫度越低，對應(yīng)的硬度較低，隨著停放時間的延長，穩(wěn)定后的硬度呈遞增趨勢變化；考慮到客戶時效前進(jìn)行沖壓加工，淬火溫度(固溶溫度)低，有利于沖壓變形，在保證性能的情況下，固溶溫度可選擇在510℃-530℃較為合理。表2試樣(1)硬度(布氏)隨時間變化關(guān)系固溶溫度停放3h停放16h停放48h停放72h500℃63.967.269.972.4510℃67.268.975.078.0520℃70.073.078.080.1530℃71.173.876.679.7540℃71.874.677.079.5表3試樣(2)硬度(布氏)隨時間變化關(guān)系固溶溫度停放3h停放16h停放48h停放72h500℃63.967.269.972.4510℃67.268.973.576.6520℃70.173.475.778.9530℃73.776.076.878.9540℃74.575.378.278.43、放置72小時穩(wěn)定后硬度(布氏)曲線，硬度基本穩(wěn)定在70HB-80HB，見表4，變化規(guī)律見圖3。表4放置72小時穩(wěn)定后硬度(布氏)數(shù)據(jù)固溶溫度停放72h500℃75.2510℃75.4520℃77.4530℃78.9540℃79.8三、不同固溶溫度不同停放時間對6082合金性能的影響不同淬火溫度(固溶溫度)及不同停放時間6082型材PSG390試樣時效(180℃/6h)后拉伸性能的變化規(guī)律見性能對比圖表；淬火后停放時間分別為3h、16h、48h、72h之后進(jìn)行人工時效，檢測力學(xué)性能，繪制時效前停放時間與力學(xué)性能關(guān)系曲線。1、停放時間相同，固溶溫度從500℃上升到540℃時，時效后合金的強(qiáng)度升高，上升到540℃-550℃時，強(qiáng)度最大，伸長率下降；溫度繼續(xù)上升時，按照理論推理強(qiáng)度開始下降。隨著固溶溫度的升高，殘留結(jié)晶相的數(shù)量逐漸減少，時效后獲得的β″沉淀強(qiáng)化相的尺寸更小、密度更高，晶界無沉淀析出區(qū)更窄，強(qiáng)度和伸長率更高；但溫度過高時，再結(jié)晶嚴(yán)重，晶粒粗大，擠壓效應(yīng)消失，強(qiáng)度下降，見表5-8和圖4-7。綜合考慮強(qiáng)度和拉伸率，540-550℃是較佳的固溶溫度。表5停放3h時間，不同淬火溫度(固溶溫度)性能變化變化情況表6停放16h時間，不同淬火溫度(固溶溫度)性能變化變化情況表7停放48h時間，不同淬火溫度(固溶溫度)性能變化變化情況表8停放72h時間，不同淬火溫度(固溶溫度)性能變化變化情況2、固溶溫度相同，隨著停放時間增加，停放時間前期隨著時間增加其強(qiáng)度性能下降；停放時間在8h～14h范圍內(nèi)隨著時間增加其強(qiáng)度性能下降明顯，在10h-20h時達(dá)到最低點(diǎn)后趨于穩(wěn)定；停放時間超過30h后，隨著時間增加其強(qiáng)度性能稍有增加，見表9-11和圖8-10。表9相同淬火溫度(固溶溫度)，不同停放時間拉伸強(qiáng)度變化規(guī)律表10相同淬火溫度(固溶溫度)，不同停放時間屈服變化規(guī)律表11相同淬火溫度(固溶溫度)，不同停放時間延伸率變化規(guī)律停放效應(yīng)與室溫停留時產(chǎn)生的GP區(qū)重新溶解有關(guān)。停放時間較長，合金中將形成大量硅的偏聚團(tuán)，因而固溶體中溶質(zhì)元素的濃度大大降低，人工時效時那些小于臨界尺寸的GP區(qū)將重新溶入固溶體，因而影響了材料的性能；但如果繼續(xù)延長停放時間，則那些小于臨界尺寸的GP區(qū)有可能長大到穩(wěn)定的晶核尺寸，因此，使合金的強(qiáng)度有所回升，因此室溫停放的影響又重新減小，但停放時間過長，對材料的屈服強(qiáng)度有不利影響。在本次實(shí)驗(yàn)中，高溫區(qū)域的性能變化較為明顯。五、回歸熱處理的應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中，淬火后的停放時間是根據(jù)生產(chǎn)情況而定的，并沒有嚴(yán)格的規(guī)定，有很大的隨意性，于是造成了產(chǎn)品因?yàn)橥７艜r間過長而造成強(qiáng)度上升，硬度加大，塑性降低，沖壓時出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，造成產(chǎn)品報廢，為解決因停放時間長，硬度高的問題，我們通過探究本成分6082合金的回歸工藝，解決上述問題的發(fā)生，降低因自然時效造成的產(chǎn)品批量報廢。1、回歸現(xiàn)象特點(diǎn)經(jīng)過自然時效強(qiáng)化的鋁合金，快速加熱至200℃-300℃，然后快速冷卻至室溫，該合金重新軟化，恢復(fù)至新淬火狀態(tài)，如將其在室溫下停放，仍能進(jìn)行正常的自然時效。這種現(xiàn)象稱為回歸現(xiàn)象。回歸現(xiàn)象實(shí)際上是經(jīng)過自然時效后的鋁合金生成的GP區(qū)或亞穩(wěn)定相，在快速短時間加熱時發(fā)生溶解，變成原有的淬火狀態(tài)。因而合金性能也恢復(fù)到新淬火狀態(tài)下的性能?；貧w現(xiàn)象具有下面幾個特點(diǎn)：(1)凡自然時效強(qiáng)化的鋁合金都具有回歸現(xiàn)象。(2)回歸處理可以多次重復(fù)進(jìn)行。但是每次回歸處理后，它的性能不能完全恢復(fù)到原有狀態(tài)，總有一點(diǎn)差距。(3)回歸處理的溫度越高，回歸過程越快，所需加熱時間越短。(4)經(jīng)回歸處理后的合金，其耐蝕性能有所下降。(6)在回歸熱處理時要嚴(yán)格控制溫度和時間，以免對合金的組織和性能產(chǎn)生不良影響。2、實(shí)驗(yàn)過程：分別對固溶處理后自然時效5天的試樣進(jìn)行300℃、270℃、255℃，不同保溫時間的回歸熱處理，并測定試樣回歸前的硬度值(標(biāo)記：HV1)，回歸后1h內(nèi)的硬度值(標(biāo)記：HV2)，求出硬度變化量ΔHV(＝HV2-HV1)，結(jié)果見下表12。表12PSG390(6082/T4)300℃回歸工藝試驗(yàn)(1)由上表12可看出，高溫回歸，材料明顯出現(xiàn)過時效現(xiàn)象，性能顯著降低，已經(jīng)不能滿足客戶要求。表13PSG390(6082/T4)270℃回歸工藝試驗(yàn)(2)由上表13可知，保溫時間在2min時出現(xiàn)拐點(diǎn)，是比較合理的回歸點(diǎn)，但實(shí)際生產(chǎn)中，短時間很難控制，不適合實(shí)際生產(chǎn)，而超過十分鐘，材料性能開始下降，出現(xiàn)過時效的情況。表14PSG390(6082/T4)255℃回歸工藝試驗(yàn)(3)由上表14可知，保溫時間在5min時出現(xiàn)拐點(diǎn)，是比較合理的回歸點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中，容易控制，而超過7min，材料硬度開始上升，出現(xiàn)硬度提升的情況。綜上所述，本發(fā)明上述成分的6082合金，合理的回歸溫度時255℃/5min，回歸后硬度換算成韋氏硬度約12-13HW，通過與客戶的溝通，沖壓情況良好，滿足其使用要求，并解決了因自然時效造成硬度升高的產(chǎn)品報廢的情況，大大提高的材料的利用率。六、總結(jié)1、硬度隨停放時間的延長逐漸上升，在前8小時內(nèi)上升迅速，超過8小時后上升緩慢，在16h-48h內(nèi)硬度基本趨于穩(wěn)定；從多次測量數(shù)據(jù)來看，最終10W-12.5W之間，客戶沖壓合格達(dá)98％以上；2、淬火溫度(固溶溫度)(500～550℃)：(1)停放時間相同，隨著淬火溫度(固溶溫度)的升高，合金的強(qiáng)度先升高后下降，在540-550℃左右時達(dá)最高值；溫度繼續(xù)上升時，按照理論推理強(qiáng)度開始下降。淬火溫度(固溶溫度)影響合金初始硬度值，淬火溫度(固溶溫度)低，初始硬度低，在符合T6性能要求的條件下，為滿足客戶要求，降低因淬火溫度過低造成性能不合格的風(fēng)險，可選擇淬火溫度(固溶溫度)范圍為510℃-530℃；(2)淬火溫度(固溶溫度)相同，隨著停放時間的延長，強(qiáng)度先下降后趨于穩(wěn)定狀態(tài)，延伸率先升高后趨于穩(wěn)定狀態(tài)，彼此間相互對應(yīng)，中高溫區(qū)域表現(xiàn)明顯，低溫區(qū)域表現(xiàn)并不理想；3、實(shí)際生產(chǎn)過程中可根據(jù)客戶使用要求收窄工藝范圍，控制停放時間及縮短加工周期，多次跟蹤客戶沖壓情況，廢品率降低至每100件中2-3件因上述原因造成的產(chǎn)品報廢；優(yōu)化后的擠壓過程工藝參數(shù)：鑄錠溫度：460℃-470℃；(擠壓過程鑄錠加熱溫度)擠壓筒設(shè)定溫度：450℃±10℃；(擠壓過程擠壓筒設(shè)定溫度)擠壓桿前進(jìn)速度：1.5-2.0(擠壓桿設(shè)定速度，擠壓過程中適當(dāng)調(diào)節(jié)，滿足出口溫度范圍)；淬火溫度：510-530℃；(擠壓型材入淬火系統(tǒng)極限溫度)冷卻方式：水冷(噴水)；回歸工藝為：255℃/5min(此工藝在于解決型材硬度大于12.5HW的情況，小于12.5HW的型材不必使用；所以要求客戶與我司解密對接，生產(chǎn)完成的產(chǎn)品立即轉(zhuǎn)入沖壓工序)。以上已對本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造精神的前提下還可做出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3