CN102560298B - 特别适用于旋压塑性成形的铝合金挤压管材的热处理工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种特别适用于旋压塑性成形的铝合金挤压管材的热处理工艺方法，旨在提供一种可经济有效地实现工业应用，且在保持铝合金挤压管材旋压塑性成形能力基础上，提高合金材料强韧性水平。技术方案要点是，从控制铝合金冶金质量降低Fe杂质含量，微量元素合金化出发，挤压管材由高温成型过程冷却，然后自然时效至基本稳定的状态并进行退火处理，将退火后的6063合金挤压管材实施旋压塑性成形，最后进行人工时效处理。特点是通过微合金化及退火处理，材料获得旋压成形必须的塑性储备；旋压塑性成形过程发生的细晶应变强化以及“预时效”机制，为尔后人工时效处理的脱溶析出过程积蓄了能量，旋压工件材料力学性能可达到T5状态标准规定值。
Description
技术领域
本发明涉及一种热处理工艺方法，特别是涉及一种用于旋压塑性成形的铝合金挤压管材的热处理工艺方法。
背景技术
旋压技术是局部连续塑性成形工艺，借助旋轮、芯模等工具旋转，可使铝合金材料产生局部连续变形，获得具有回转表面铝合金构件。例如应用铝合金挤压管坯，通过旋压塑性成形获得一种表面呈螺旋状翅片，且具散热功能的铝合金管材。
采用旋压成形工艺制造工件，其较高强度、较为精确成形尺寸和良好表面光洁度是其综合性能追求目标。近年来开发的铝合金热挤压管材旋压工艺中采用的形变热处理技术，即将塑性变形的变形强化和热处理时相变强化相结合，可使旋压材料综合性能得到提高，但该工艺多限于实验室应用结果，并且由于形变热处理技术中所需的工件固溶/淬火工序处理，需在旋压成形工序道次中进行，特别是多在最后一个旋压道次前，实施离线固溶加热、保温及水淬热处理，降低了生产效率，尤其不利于工业应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可经济有效地实现工业应用，且在保持铝合金挤压管材旋压塑性成形能力基础上，提高合金材料力学性能水平，特别适用于旋压成形的6063型铝合金挤压管材的热处理工艺方法。
本发明所采用的技术方案是：从控制铝合金冶金质量降低Fe等杂质含量及微量元素合金化出发，挤压管材由高温成型过程冷却，然后自然时效至基本稳定的状态并进行退火处理；将退火后的6063合金管材实施旋压塑性成形，最后进行人工时效热处理。
本发明一种特别适用于旋压塑性成形的铝合金挤压管材的热处理工艺方法,该工艺方法包括步骤：
A. 将微合金化处理铝合金挤压圆铸锭加热后挤压，且同步接受在线风冷淬火，并自然时效至基本稳定状态；
B．退火处理；将该状态挤压管材置于退火炉内，加热温度为400～420℃，加热时间2～3小时，出炉空冷；
C．旋压成形；其中，在塑性成形过程产生变形热，有效激活材料低温预时效热处理，预时效温度为70℃；
D．人工时效处理；在时效加热炉内进行时效处理，其加热温度为170～180℃,保温时间8小时。
本发明的有益效果是：通过微合金化及退火处理，材料获得旋压塑性成形必须的塑性储备；旋压塑性成形过程本身发生的细晶强化、形***化以及“预时效”机制，又为人工时效热处理发生的脱溶析出过程积蓄了能量。旋压工件材料力学性能因此得到明显改善。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
（1）微合金化技术的应用：即在6063合金中添加0.05～0.15%Ti，同时将Fe含量限制在0.15～0.2%；添加Ti元素后将形成富Ti的复杂化合物，并改善有害的富Fe相形貌和分布，且数量较多分布更为弥散均匀，提供更多非均匀形核的核心，利于晶粒细化及合金力学性能提高。
（2）挤压管材退火处理：自然时效至稳定态铝合金挤压管材，经退火后将获得完全再结晶组织。在加热过程中，合金中部分晶内析出相溶解的半固溶行为与再结晶过程同时发生，合金材料因此形成半固溶态的细晶再结晶组织，并获得足够塑性储备。退火工艺为：加热温度400～420℃，保温时间：2～3小时。
（3）旋压成形过程/预时效热处理：退火态铝合金管材旋压变形过程中，由于形***化及其热效应，以及细晶组织中大量晶界位错塞积积蓄的能量，驱动材料低温预时效机制；实现70℃及以上低温时效预处理可使析出相数量增多，尺寸细小且分布均匀，有效改善合金力学性能。
（4）人工时效热处理：将旋压塑性成形后工件进行时效热处理，在旋压塑性成形过程中同步发生的“预处理”，以及应***化，细晶强化引致合金位错增殖均提高了人工时效动力，脱溶过程将因冷变形而加速，且有效激活沉淀相的形核和析出，旋压工件材料力学性能得到明显改善。人工时效处理工艺为：加热温度170～180℃，保温时间：8小时。
实施例1：
以6063型铝合金挤压管材为例，化学成分为Al-0.54 Mg-0.43 Si-0.15 Fe-0.10 Ti（质量百分数）。
（1）将铝合金挤压圆铸锭加热后挤压，且同步接受在线风冷淬火，高温成型冷却后获得自然时效至稳定态挤压管材，其典型力学性能如表1示。
表1
（2）将该状态挤压管材置于退火炉进行退火处理：加热温度410℃，加热时间2.5小时，出炉空冷；材料可得到平均晶粒尺寸110μm完全再结晶的细晶组织，其典型力学性能如表2示。
表2
（3）经退火后挤压管材进入旋压成形操作，该塑性成形过程产生的变形热，有效激活材料低温预时效热处理机制，预时效温度70℃。
（4）旋压塑性成形后工件置于时效加热炉进行人工时效处理，时效温度170℃,保温时间8小时。利用短比例试样测量合金拉伸力学性能，并与标准规定T5状态拉伸力学性能进行比较，结果如表3示。
表3
从表3可以看出，经过上述过程控制的6063铝合金挤压管材，经历旋压塑性应变及人工时效处理后，材料的抗拉强度、非比例延伸强度及断后伸长率，均已达到并超过了T5状态标准规定值。
Claims (1)
1.一种特别适用于旋压塑性成形的铝合金挤压管材的热处理工艺方法,其特征在于，该工艺方法包括步骤：
A. 将微合金化处理的铝合金挤压圆铸锭加热后挤压，且同步接受在线风冷淬火，并自然时效至基本稳定状态；
B．退火处理，将挤压管材置于退火炉内，加热温度为400～420℃，加热时间2～3小时，出炉空冷；
C．旋压成形；其中，在塑性成形过程产生变形热，有效激活材料低温预时效热处理机制；
D．人工时效处理；
所述步骤A微合金化处理的铝合金挤压圆铸锭中，添加0.05～0.15%Ti，同时将Fe含量限制在0.15～0.2%，加热后挤压且同步接受风冷淬火，高温成型冷却后自然时效至基本稳定状态；
所述步骤C的预时效温度为70℃；
所述步骤D是在时效加热炉内进行，其加热温度为170～180℃,保温时间8小时。
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