CN109136628A - 一种6xxx铝合金的热轧工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明所提供的一种6xxx铝合金的热轧工艺，将轧制变形和淬火合二为一，在轧制之前进行固溶处理，在轧制同时进行淬火；在轧制过程中，加热工件与冷却辊之间接触，使工件产生大量的热量散失，工件温度迅速下降的同时伴随着轧制变形，利用轧辊冷却来实现有效淬火和限制热畸变；本发明能够有效解决室温塑性差以及轧制后热处理变形的问题，且所得到的产品具有较高的成形性能、强化效果和尺寸精度；同时，也是一种短流程制备方法。

Description

一种6xxx铝合金的热轧工艺
技术领域
本发明涉及铝合金制造技术领域，具体属于一种6xxx铝合金的热轧工艺。
背景技术
6xxx铝合金由于具有良好的机械性能和化学性能而被广为人知，已大量应用于汽车、航天和建筑行业。在铝板材的生产过程中，常规的轧制工艺为(1)均匀化处理；(2)多道次冷轧；(3)再结晶退火以及固溶处理；(4)人工时效。
而现有的轧制工艺还存在以下几方面的问题：(1)室温塑性差，难以成形复杂形状构件；(2)回弹大，构件形状尺寸精度难以得到保证；(3)成形后进行热处理时，加热或冷却过程中容易受热不均而导致零件形状尺寸变化。现有技术中，也出现了相应的解决问题办法，例如，为了解决塑性差、回弹大的问题，可以通过加热来提高塑性和减小回弹；但是通过提高成形温度来提高塑性和减小回弹，成形零件仍需热处理来提高强度，热处理变形的问题仍未得到解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种6xxx铝合金的热轧工艺，以达到使6xxx铝合金产品具有较高的成形性能、强化效果和尺寸精度的目的。
一种6xxx铝合金的热轧工艺，包括以下步骤：
步骤1：熔炼Al6061合金并添加纳米TiC颗粒孕育剂：将Al6061合金融化后经过机械搅拌2min，再吹氩气净化1min，之后进行除渣，除渣之后780-820℃保温，将纳米TiC颗粒加入溶体中，添加量为溶体质量的0.2％-1％，经过超声分散后在800℃保温，保温时间为10-15min，然后浇铸成铝合金铸锭；
步骤2：对铝合金铸锭进行均匀化处理，加热温度为550℃-580℃，加热时间为6h-8h；
步骤3：将步骤2所得产品放入加热炉中均匀加热，加热温度为490℃-580℃，加热时间为0.5h-1h；
步骤4：取出加热中的铝锭立即进行轧制，即为一道次，加热工件在轧制同时迅速降温至200℃以下，完成轧制、淬火；
步骤5：将步骤4所得产品进行自然时效或人工时效：进行自然时效时的条件为：温度为18-28℃，时间为9-11h；进行人工时效时的条件为：温度为170-190℃，时间为30-90min；即得到本发明产品。
优选地，所述步骤1中，纳米TiC颗粒在加入前，预热至450℃-550℃。
优选地，所述的一道次轧制是从3-10mm轧制到0.5-2mm。
上述Al6061合金为上海信冉金属材料有限公司所提供
本发明的有益效果：
本发明所提供的6xxx铝合金热轧工艺，将轧制变形和淬火合二为一，在轧制之前进行固溶处理，在轧制同时进行淬火；在轧制过程中，加热工件与冷却辊之间接触，使工件产生大量的热量散失，工件温度迅速下降的同时伴随着轧制变形，利用轧辊冷却来实现有效淬火和限制热畸变；本发明能够有效解决室温塑性差以及轧制后热处理变形的问题，且所得到的产品具有较高的成形性能、强化效果和尺寸精度；同时，也是一种短流程制备方法。
附图说明
图1为本发明的热轧工艺中温度变化图；
图2为实施例1至3以及常规冷轧热处理方法制备的板材的常温拉伸的应力应变曲线；
图3为实施例3所制备的6xxx铝合金相应组织面积百分比图；
图4为实施例2和3所制备的6xxx铝合金的纳米弥散相的透射电子显微照片。
具体实施方式
下面结合实例进一步说明本发明的具体内容；
实施例1：
一种6xxx铝合金的热轧工艺，包括以下步骤：
步骤1：熔炼Al6061合金并添加纳米TiC颗粒孕育剂：Al6061合金为上海信冉金属材料有限公司所提供的商用产品；依据专利ZL201110209567.6技术通过自蔓延原位合成质量分数为30％TiC-Al6061中间合金；采用纳米TiC做孕育剂，将Al6061合金融化后经过机械搅拌2min、吹氩气净化1min、除渣、800℃保温，将500℃预热的纳米TiC颗粒加入溶体中，添加量为溶体质量的0.3％，TiC颗粒的直径为60-90纳米；经过超声分散后在800℃保温12min，然后浇铸成铝合金铸锭；
步骤2：对铝铸锭进行均匀化处理，加热温度为570℃，加热时间为6h，随炉冷却；
步骤3：将步骤2所得产品放入加热炉中均匀加热，加热温度为500℃，加热时间为1h；
步骤4：取出加热中的铝锭立即进行轧制(一道次)，加热工件在轧制同时迅速降温至190℃，完成轧制、淬火，从6mm轧制到1mm；
步骤5、将轧制件做人工时效，时效温度为170℃，时效时间为30min。
实施例1的常温拉伸的应力应变曲线如图2中曲线a，从图2中可得：本发明制得的6xxx合金具有较高的强度，抗拉强度为302MPa；相比常规工艺制备的板材在减少工作流程的条件下抗拉强度提高了11％。
实施例2：
一种6xxx铝合金的热轧工艺，包括以下步骤：
步骤1：熔炼Al6061合金并添加纳米TiC颗粒孕育剂：采用纳米TiC做孕育剂，将商用Al6061合金融化后经过机械搅拌2min、吹氩气净化1min、除渣、780℃保温，将450℃预热的纳米TiC颗粒加入溶体中，添加量为溶体质量的0.5％，经过超声分散后在800℃保温10min，然后浇铸成铝合金铸锭；
步骤2：:对铝铸锭进行均匀化处理，加热温度为550℃，加热时间为7h，随炉冷却；
步骤3：将步骤2所得产品放入加热炉中均匀加热，加热温度为560℃，加热时间为0.8h；
步骤4：取出加热中的铝锭立即进行轧制(一道次)，加热工件在轧制同时迅速降温至200℃，完成轧制、淬火，从5.4mm轧制到2mm；
步骤5：将轧制件人工时效，时效温度为180℃，时效时间为1h。
实施例2的常温拉伸应力应变曲线如图2中曲线b，，从图2中可得：本发明制得的6xxx合金具有较高的强度，抗拉强度为365MPa；相比常规工艺制备的板材在减少工作流程的条件下抗拉强度提高了34.2％。
实施例3：
本发明实施例提供的6xxx铝合金的热轧工艺,包括以下步骤：
步骤1：熔炼Al6061合金并添加纳米TiC颗粒孕育剂：采用纳米TiC做孕育剂，将商用Al6061合金融化后经过机械搅拌2min、吹氩气净化1min、除渣、820℃保温，将550℃预热的纳米TiC颗粒加入溶体中，添加量为溶体质量的1％，经过超声分散后保温15min，然后浇铸成铝合金铸锭；
步骤2：对铝铸锭进行均匀化处理，加热温度为580℃，加热时间为8h，随炉冷却；
步骤3：将步骤2所得产品放入加热炉中均匀加热，加热温度为580℃，加热时间为0.5h；
步骤4：取出加热中的铝锭立即进行轧制(一道次)，加热工件在轧制同时迅速降温至198℃，完成轧制、淬火，从5.0mm轧制到0.5mm；
步骤5：将轧制件自然时效，放置空气中10h，温度为23-27℃。
实施例3的常温拉伸应力应变曲线如图2曲线c，，从图2中可得：本发明制得的6xxx合金具有较高的强度，抗拉强度为320MPa；相比常规工艺制备的板材在减少工作流程的条件下抗拉强度提高了18％。且由图3可得在轧制过程中本发明产品会出现回复组织，引起回复软化，使材料具有良好的塑性。由图4可得轧制之后，实施例2与实施例3产品，自然时效析出极少的析出相，人工时效之后析出均匀分散的析出相，也说明在轧制过程中迅速降温固溶效果良好。

Claims (3)

1.一种6xxx铝合金的热轧工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：熔炼Al6061合金并添加纳米TiC颗粒孕育剂：将Al6061合金融化后经过机械搅拌2min，再吹氩气净化1min，之后进行除渣，除渣之后780-820℃保温，将纳米TiC颗粒加入溶体中，添加量为溶体质量的0.2％-1％，经过超声分散后在800℃保温，保温时间为10-15min，然后浇铸成铝合金铸锭；
步骤2：对铝合金铸锭进行均匀化处理，加热温度为550℃-580℃，加热时间为6h-8h；
步骤3：将步骤2所得产品放入加热炉中均匀加热，加热温度为490℃-580℃，加热时间为0.5h-1h；
步骤4：取出加热中的铝锭立即进行轧制，即为一道次，加热工件在轧制同时迅速降温至200℃以下，完成轧制、淬火；
步骤5：将步骤4所得产品进行自然时效或人工时效：进行自然时效时的条件为：温度为18-28℃，时间为9-11h；进行人工时效时的条件为：温度为170-190℃，时间为30-90min；即得到本发明产品。
2.根据权利要求1所述的6xxx铝合金的热轧工艺，其特征在于，所述步骤1中，纳米TiC颗粒在加入前，预热至450℃-550℃。
3.根据权利要求1所述的6xxx铝合金的热轧工艺，其特征在于，所述的一道次轧制是从3-10mm轧制到0.5-2mm。
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