CN112553548A - 一种铝镁合金焊丝强韧性提高方法 - Google Patents

一种铝镁合金焊丝强韧性提高方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝镁合金焊丝强韧性提高方法，包括以下步骤：(1)对铝镁合金焊丝进行三级升温均匀化热处理；(2)进行回火处理；(3)进行气体深冷处理；(4)将经过气体深冷处理后的铝镁合金焊丝进行第二次回火处理；(5)将经过第二次回火处理的铝镁合金焊丝进行第二次气体深冷处理；(6)将经过第二次气体深冷处理的铝镁合金焊丝进行第三次回火处理；(7)将经过第三次回火处理的铝镁合金焊丝进行第三次气体深冷处理。该方法能够有效减少铝镁合金焊丝中的晶格缺陷，并抑制铝镁合金焊丝中部分缺陷的扩散，通过分步3次反复的回火处理及深冷处理，能够提高铝镁合金焊丝的强韧性，相对未处理的提高铝镁合金焊丝伸长率提高1倍。

Description

一种铝镁合金焊丝强韧性提高方法
技术领域
本发明涉及一种铝镁合金焊丝处理方法，更具体地，涉及一种铝镁合金焊丝强韧性提高方法。
背景技术
5356铝镁合金焊丝是一种含有Mg4.5％～5.5％，Cr、Mn、Ti等微量合金元素的通用型焊材，主要用于Al-Mg，Al-Mg-Si，Al-Zn-Mg等中高强铝合金的焊接，焊丝的质量决定了焊接的质量，但5356铝镁合金焊丝在生产过程中以及材料本身存在一定问题，在焊接中易出现焊缝热开裂，焊缝强度、塑性低及焊缝稳定性差等问题，因此现有的5356铝镁合金焊丝不能满足高品质产品生产的需要。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够提高铝镁合金焊丝的强韧性、提高焊缝稳定性和质量的铝镁合金焊丝强韧性提高方法。
技术方案：本发明所述的铝镁合金焊丝强韧性提高方法，包括以下步骤：
(1)对拉拔至直径为5～6mm的铝镁合金焊丝进行三级升温均匀化热处理，依次在230～240℃保温时间8-10小时，400～410℃保温时间8-10小时，430～440℃保温时间8-10小时；
(2)将均匀化热处理后的铝镁合金焊丝进行回火处理；
(3)将回火处理处理后的铝镁合金焊丝进行气体深冷处理；
(4)将经过气体深冷处理后的铝镁合金焊丝进行第二次回火处理；
(5)将步骤(4)中经过第二次回火处理的铝镁合金焊丝进行第二次气体深冷处理；
(6)将步骤(5)中经过第二次气体深冷处理的铝镁合金焊丝进行第三次回火处理；
(7)将步骤(6)中经过第三次回火处理的铝镁合金焊丝进行第三次气体深冷处理。
其中，步骤(1)中将铝镁合金焊丝均匀化热处理后置于油中淬火，淬火温度为50-80℃，步骤(2)、步骤(4)、步骤(6)中回火处理的温度为170～180℃，保温时间6-10h，步骤(2)、步骤(4)、步骤(6)中回火处理后将铝镁合金焊丝置于空气中恢复至室温，步骤(3)、步骤(5)和步骤(7)中进行气体深冷处理时置于液氮中处理24-36小时，步骤(3)、步骤(5)和步骤(7)中利用液氮的气化潜热对铝镁合金焊丝进行气体深冷处理，步骤(1)中铝镁合金焊丝为5356铝镁合金焊丝，5356铝镁合金焊丝化学成分按质量百分比计算：Mg为4.5％-5.5％，Ti为0.06％-0.20％，Mn为0.05％-0.20％，Cr为0.05％-0.20％，Fe≤0.40％，Si≤0.25％，Cu＜0.10，Zn＜0.10，其余杂质元素含量每个不大于0.05％，余量Al。
工作原理：经过拉拔处理后的5～6mm铝镁合金焊丝内部具有高密度位错和大量晶格缺陷，许多合金元素处于饱和状态，合金具有很大的内应力，经过三级升温均匀化热处理后铝镁合金焊丝内部降低了富集在晶界的枝晶网状β(Al3Mg2)相及其他第二相粒子等，产生晶内或区域偏析，经过油淬，使高温时的固溶体呈过饱和状态保留到室温，使固溶体获得强化，油的冷却能力低，能够避免焊丝温度降低过快导致开裂，然后经过第一次回火处理，合金的结晶点阵回复到较稳定的状态，然后利用液氮的气化潜热对其进行气体深冷处理，使焊丝内部细小的强化相析出，然后进行第二次回火处理，使焊丝内部生成大量新相核心，促使第二相均匀，弥散析出，促进第二相体积分数大幅度提高，后利用液氮的气化潜热对其进行第二次气体深冷处理，使细小均匀的第二相析出，获得较高的强度，然后进行第三次回火处理，降低焊丝内应力，使第二相粒子部分聚集，亚稳相进一步分解，保持强化状态，改善塑性，然后利用液氮的气化潜热对其进行第三次气体深冷处理，进一步稳定焊丝内部组织，获得更佳的强度和塑性配合
在液氮处于临界气化的温度下，即-196℃左右利用对铝镁合金焊丝进行气体深冷处理，能够避免液态的液氮对铝镁合金焊丝表面进行冲击，使得铝镁合金焊丝表面产生裂缝，影响铝镁合金焊丝的质量。
有益效果：本发明与现有技术下相比，其显著优点是：1、能够有效减少铝镁合金焊丝中的晶格缺陷，并通过深冷处理抑制铝镁合金焊丝中部分缺陷的扩散；2、通过分步均匀化热处理和3次反复的回火处理能够使偏析和富集在晶界和枝晶网状的Al3Mg2相发生溶解溶入固溶体，剩余的第二相尽可能地溶入固溶体中，但不致使焊丝“过烧”，3次反复深冷处理，能够使合金中粗大的非平衡相得以更充分的溶解和均匀化，第二相均匀，弥散析出；3、能够提高铝镁合金焊丝的强韧性，相对未处理的提高铝镁合金焊丝伸长率提高1倍。
具体实施方式
实施例1
取多道次拉拔好直径为5.25mm的5356铝镁合金焊丝，其化学成分(按质量百分比计算)为：Mg为4.5％,Ti 0.06％,Mn 0.05％,Cr 0.05％，其中不可避免杂质元素单个Fe≤0.40％,Si≤0.25％,Cu＜0.10％,Zn＜0.10％,余量Al。
(1)三级升温均匀化处理：对5356铝镁合金焊丝进行均匀化热处理，首先在230℃保温时间10小时，然后升温至400℃保温时间10小时，最后在430℃保温时间10小时，随后取出置于60℃的油中淬火；
(2)然后将淬火后的5356铝镁合金焊丝取出进行第一次回火处理：回火温度180℃，保温时间10小时；
(3)将回火处理处理后的5356铝镁合金焊丝置于-196℃液氮中进行第一次气体深冷处理，保温时间36小时，随后取出置于空气中恢复至室温；
(4)将经过气体深冷处理后的5356铝镁合金焊丝进行第二次回火处理，处理温度180℃，保温时间10小时，随后置于空气中恢复至室温；
(5)将经过第二次回火处理的5356铝镁合金焊丝置于-196℃液氮中进行第二次深冷处理，保温时间36小时，随后取出置于空气中恢复至室温；
(6)将经过第二次深冷处理的5356铝镁合金焊丝进行第三次回火处理，回火温度180℃，保温时间10小时，随后置于空气中恢复至室温；
(7)将经过第三次回火处理的5356铝镁合金焊丝置于-196℃液氮中进行第三次深冷处理，保温时间36小时，随后取出置于空气中恢复至室温，
取样按国家标准拉伸实验规定进行室温拉伸力学性能测试，在WE-10型液压式拉伸实验机上进行，拉伸速率为0.05mm/min，相应每组力学性能都取3组平均值，得其测试结果如表1所示。
实施例2
取多道次拉拔好直径为5.25mm的5356铝镁合金焊丝，其化学成分(按质量百分比计算)为：Mg为5.5％,Ti为0.20％,Mn为0.20％,Cr为0.20％,其中不可避免杂质元素单个Fe≤0.40％,Si≤0.25％,Cu＜0.10％,Zn＜0.10％,余量Al。
(1)三级升温均匀化处理：对5356铝镁合金焊丝进行均匀化热处理，首先在240℃保温时间8小时，然后升温至400℃保温时间8小时，最后在430℃保温时间8小时，随后取出置于60℃的油中淬火；
(2)然后将淬火后的5356铝镁合金焊丝取出进行第一次回火处理：回火温度180℃，保温时间8小时；
(3)将回火处理处理后的5356铝镁合金焊丝置于-196℃液氮中进行第一次气体深冷处理，保温时间24小时，随后取出置于空气中恢复至室温；
(4)将经过气体深冷处理后的5356铝镁合金焊丝进行第二次回火处理，处理温度170℃，保温时间6小时，随后置于空气中恢复至室温；
(5)将经过第二次回火处理的5356铝镁合金焊丝置于-196℃液氮中进行第二次深冷处理，保温时间24小时，随后取出置于空气中恢复至室温；
(6)将经过第二次深冷处理的5356铝镁合金焊丝进行第三次回火处理，回火温度170℃，保温时间6小时，随后置于空气中恢复至室温；
(7)将经过第三次回火处理的5356铝镁合金焊丝置于-196℃液氮中进行第三次深冷处理，保温时间24小时，随后取出置于空气中恢复至室温，
取样按国家标准拉伸实验规定进行室温拉伸力学性能测试，在WE-10型液压式拉伸实验机上进行，拉伸速率为0.05mm/min，相应每组力学性能都取3组平均值，得其测试结果如表1所示。
实施例3
取多道次拉拔好直径为5.25mm的5356铝镁合金焊丝，其化学成分(按质量百分比计算)为：Mg为5％,Ti为0.13％,Mn为0.125％,Cr为0.125％,其中不可避免杂质元素单个Fe≤0.40％,Si≤0.25％,Cu＜0.10％,Zn＜0.10％,余量Al。
(1)三级升温均匀化处理：对5356铝镁合金焊丝进行均匀化热处理，首先在240℃保温时间8小时，然后升温至410℃保温时间8小时，最后在440℃保温时间8小时，随后取出置于60℃的油中淬火；
(2)然后将淬火后的5356铝镁合金焊丝取出进行第一次回火处理：回火温度175℃，保温时间8小时；
(3)将回火处理处理后的5356铝镁合金焊丝置于-196℃液氮中进行第一次气体深冷处理，保温时间30小时，随后取出置于空气中恢复至室温；
(4)将经过气体深冷处理后的5356铝镁合金焊丝进行第二次回火处理，处理温度175℃，保温时间8小时，随后置于空气中恢复至室温；
(5)将经过第二次回火处理的5356铝镁合金焊丝置于-196℃液氮中进行第二次深冷处理，保温时间30小时，随后取出置于空气中恢复至室温；
(6)将经过第二次深冷处理的5356铝镁合金焊丝进行第三次回火处理，回火温度175℃，保温时间8小时，随后置于空气中恢复至室温；
(7)将经过第三次回火处理的5356铝镁合金焊丝置于-196℃液氮中进行第三次深冷处理，保温时间30小时，随后取出置于空气中恢复至室温，
取样按国家标准拉伸实验规定进行室温拉伸力学性能测试，在WE-10型液压式拉伸实验机上进行，拉伸速率为0.05mm/min，相应每组力学性能都取3组平均值，得其测试结果如表1所示。
对比例1
取多道次拉拔好直径为5.25mm的5356铝镁合金焊丝，其化学成分(按质量百分比计算)为：Mg为5％,Ti为0.13％,Mn为0.125％,Cr为0.125％,其中不可避免杂质元素单个Fe≤0.40％,Si≤0.25％,Cu＜0.10％,Zn＜0.10％,余量Al。取样按国家标准拉伸实验规定进行室温拉伸力学性能测试，在WE-10型液压式拉伸实验机上进行，拉伸速率为0.05mm/min，相应每组力学性能都取3组平均值，得其测试结果如表1所示。
对比例2
取多道次拉拔好直径为5.25mm的5356铝镁合金焊丝，其化学成分(按质量百分比计算)为：Mg为5％,Ti为0.13％,Mn为0.125％,Cr为0.125％,其中不可避免杂质元素单个Fe≤0.40％,Si≤0.25％,Cu＜0.10％,Zn＜0.10％,余量Al。对5356铝镁合金焊丝进行均匀化热处理，首先在240℃保温时间8小时，然后升温至410℃保温时间8小时，最后在440℃保温时间8小时，随后取出置于60℃的油中淬火，取样按国家标准拉伸实验规定进行室温拉伸力学性能测试，在WE-10型液压式拉伸实验机上进行，拉伸速率为0.05mm/min，相应每组力学性能都取3组平均值，得其测试结果如表1所示。
对比例3
取多道次拉拔好直径为5.25mm的5356铝镁合金焊丝，其化学成分(按质量百分比计算)为：Mg为5％,Ti为0.13％,Mn为0.125％,Cr为0.125％,其中不可避免杂质元素单个Fe≤0.40％,Si≤0.25％,Cu＜0.10％,Zn＜0.10％,余量Al。对5356铝镁合金焊丝进行均匀化热处理，首先在240℃保温时间8小时，然后升温至410℃保温时间8小时，最后在440℃保温时间8小时，随后取出置于60℃的油中淬火；然后将淬火后的5356铝镁合金焊丝取出进行回火处理：回火温度175℃，保温时间8小时；将回火处理处理后的5356铝镁合金焊丝置于-196℃液氮中进行气体深冷处理，保温时间30小时，随后取出置于空气中恢复至室温。
对比例4
取多道次拉拔好直径为5.25mm的5356铝镁合金焊丝，其化学成分(按质量百分比计算)为：Mg为5％,Ti为0.13％,Mn为0.125％,Cr为0.125％,其中不可避免杂质元素单个Fe≤0.40％,Si≤0.25％,Cu＜0.10％,Zn＜0.10％,余量Al。
(1)三级升温均匀化处理：对5356铝镁合金焊丝进行均匀化热处理，首先在240℃保温时间8小时，然后升温至410℃保温时间8小时，最后在440℃保温时间8小时，随后取出置于60℃的油中淬火；
(2)然后将淬火后的5356铝镁合金焊丝取出进行第一次回火处理：回火温度175℃，保温时间8小时；
(3)将回火处理处理后的5356铝镁合金焊丝置于-210℃液态液氮中进行第一次气体深冷处理，保温时间30小时，随后取出置于空气中恢复至室温；
(4)将经过气体深冷处理后的5356铝镁合金焊丝进行第二次回火处理，处理温度175℃，保温时间8小时，随后置于空气中恢复至室温；
(5)将经过第二次回火处理的5356铝镁合金焊丝置于-210℃液态液氮中进行第二次深冷处理，保温时间30小时，随后取出置于空气中恢复至室温；
(6)将经过第二次深冷处理的5356铝镁合金焊丝进行第三次回火处理，回火温度175℃，保温时间8小时，随后置于空气中恢复至室温；
(7)将经过第三次回火处理的5356铝镁合金焊丝置于-210℃液态液氮中进行第三次深冷处理，保温时间30小时，随后取出置于空气中恢复至室温，
取样按国家标准拉伸实验规定进行室温拉伸力学性能测试，在WE-10型液压式拉伸实验机上进行，拉伸速率为0.05mm/min，相应每组力学性能都取3组平均值，得其测试结果如表1所示。
表1不同工艺处理的5356铝镁合金焊丝的力学性能
Figure BDA0002774204110000061
从表中可以看出，对比例1～4中焊丝的力学性能抗拉强度、屈服强度和断后伸长率与本实施例1～3相比存在较大的差距，对比例4中通过分步3次反复的回火处理及液体深冷处理后，由于液体深冷处理对焊丝的热冲击性大，造成焊丝表面有微裂纹产生，其力学性能指标低于到本申请中的铝镁合金焊丝。由此可见，通过分步3次反复的回火处理及气体深冷处理后，焊丝的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率较单级处理或二级处理甚至液体深冷处理都有了的大幅度的提升。

Claims (8)

1.一种铝镁合金焊丝强韧性提高方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对拉拔至直径为5～6mm的铝镁合金焊丝进行三级升温均匀化热处理，依次在230～240℃保温时间8-10小时，400～410℃保温时间8-10小时，430～440℃保温时间8-10小时；
(2)将均匀化热处理后的铝镁合金焊丝进行回火处理；
(3)将回火处理处理后的铝镁合金焊丝进行气体深冷处理；
(4)将经过气体深冷处理后的铝镁合金焊丝进行第二次回火处理；
(5)将步骤(4)中经过第二次回火处理的铝镁合金焊丝进行第二次气体深冷处理；
(6)将步骤(5)中经过第二次气体深冷处理的铝镁合金焊丝进行第三次回火处理；
(7)将步骤(6)中经过第三次回火处理的铝镁合金焊丝进行第三次气体深冷处理。
2.根据权利要求1所述的铝镁合金焊丝强韧性提高方法，其特征在于，所述步骤(1)中将铝镁合金焊丝均匀化热处理后置于油中淬火，淬火温度为50-80℃。
3.根据权利要求1或2所述的铝镁合金焊丝强韧性提高方法，其特征在于，所述步骤(2)、步骤(4)、步骤(6)中回火处理的温度为170～180℃，保温时间6-10h。
4.根据权利要求3所述的铝镁合金焊丝强韧性提高方法，其特征在于，所述步骤(2)、步骤(4)、步骤(6)中回火处理后将铝镁合金焊丝置于空气中恢复至室温。
5.根据权利要求1所述的铝镁合金焊丝强韧性提高方法，其特征在于，所述步骤(3)、步骤(5)和步骤(7)中进行气体深冷处理时置于液氮中处理24-36小时。
6.根据权利要求5所述的铝镁合金焊丝强韧性提高方法，其特征在于，所述步骤(3)、步骤(5)和步骤(7)中利用液氮的气化潜热对铝镁合金焊丝进行气体深冷处理。
7.根据权利要求1所述的铝镁合金焊丝强韧性提高方法，其特征在于，所述步骤(1)中铝镁合金焊丝为5356铝镁合金焊丝。
8.根据权利要求7所述的铝镁合金焊丝强韧性提高方法，其特征在于，所述5356铝镁合金焊丝化学成分按质量百分比计算：Mg为4.5％-5.5％，Ti为0.06％-0.20％，Mn为0.05％-0.20％，Cr为0.05％-0.20％，Fe≤0.40％，Si≤0.25％，Cu＜0.10，Zn＜0.10，其余杂质元素含量每个不大于0.05％，余量Al。
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Assignor: HUAIYIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

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Denomination of invention: Method for improving strength and toughness of aluminum magnesium alloy welding wire

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