[發(fā)明專利]一種降低鋁合金變形后殘余應(yīng)力、淬火變形不均勻性的方法

無效

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• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN102912267A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧運(yùn)來;楊金龍;李美春;章效賓;萬里;李思宇;王宇;羅偉;張新明
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué);浙江圣宏迪金屬科技有限公司
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種降低鋁合金變形后殘余應(yīng)力、淬火變形不均勻性的方法，適用于熱處理可強(qiáng)化鋁合金板材生產(chǎn)，有色金屬材料加工工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱處理可強(qiáng)化鋁合金（6×××、2×××、7×××），由于其具有高強(qiáng)、高韌、質(zhì)輕、耐蝕等的優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、交通運(yùn)輸領(lǐng)域得到廣泛使用。變形鋁合金材料常采用軋制變形獲得所需尺寸形狀的構(gòu)件，合金軋制后進(jìn)行淬火處理時，由于表面與芯部冷卻速率的不同，在熱應(yīng)力作用下，變形不均勻，易產(chǎn)生淬火殘余應(yīng)力。淬火殘余應(yīng)力不僅影響產(chǎn)品尺寸精度，而且在后續(xù)時效處理中，鋁基體中應(yīng)力集中處畸變程度較大，能量較高，易形成彌散分布的納米/亞微米第二相，彌散析出相的分布、尺寸、密度嚴(yán)重影響合金的力學(xué)性能。此外，固溶熱處理時，材料中變形儲能的釋放，基體組織會發(fā)生回復(fù)/再結(jié)晶，從而影響基體的晶粒大小與取向分布。殘余應(yīng)力存在使得合金再結(jié)晶程度不一，板材不均勻性增加。

目前，常規(guī)熱處理中，板材淬火殘余引入現(xiàn)象普遍存在，當(dāng)具有殘余應(yīng)力的材料加工成零件時，材料的切除打破了內(nèi)應(yīng)力的原有平衡狀態(tài)，達(dá)到一個新平衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致零件變形和扭曲，不僅降低零件的精度，嚴(yán)重時致使零件報廢，而且降低零件疲勞壽命、耐蝕性等應(yīng)用性能。對材料進(jìn)行預(yù)拉伸或預(yù)壓縮，使淬火材料發(fā)生3~5%左右的塑性變形，從而消減殘余應(yīng)力，預(yù)拉伸或預(yù)壓縮后進(jìn)行時效處理，可得到強(qiáng)度高、殘余應(yīng)力低的高性能鋁合金材料。但預(yù)拉伸法僅能用于形狀簡單、對稱好的板材或型材，并且需要增加拉伸機(jī)等設(shè)備；而預(yù)壓縮法盡管能用于非規(guī)則形狀構(gòu)件，但需要特定的壓模，在工程實(shí)際應(yīng)用中，需要較高的成本。當(dāng)采用預(yù)拉伸或預(yù)壓縮消減鋁合金材料淬火殘余應(yīng)力時，由于板材芯層與表層的組織不均勻性引起的屈服強(qiáng)度差異會降低消減殘余應(yīng)力的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提高一種新型的可熱處理強(qiáng)化鋁合金板材熱處理成形方法，該方法的目的在于：采用軋制后退火處理，溫軋校平板材，固溶-淬火，預(yù)變形處理后時效，有效降低鋁合金板材的殘余應(yīng)力，降低了板材淬火變形不均勻性，提高板材成形尺寸精度，保證成形質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，

一種降低鋁合金變形后殘余應(yīng)力、淬火變形不均勻性的方法，將變形處理后的鋁合金板材進(jìn)行退火處理，然后進(jìn)行溫軋整平，整平后再對板材進(jìn)行固溶淬火，淬火后對板材進(jìn)行時效。

所述的方法，所述的退火處理為將鋁合金板材在300-350℃下保溫0.5-4h。

所述的方法，進(jìn)行溫軋整平時的壓下量為鋁合金板材總厚度的3-5%。

所述的方法，進(jìn)行溫軋整平的壓下時每次的壓下量為鋁合金板材總厚度的0.5%

所述的方法，所述的固溶淬火的方式為采用空氣爐固溶后放入水中水淬，或者采用鹽浴爐固溶后放入水中水淬，或者采用空氣爐固溶后再使用輥底爐噴淋水淬。

所述的方法，在淬火后，再對板材進(jìn)行預(yù)變形處理，然后進(jìn)行時效。

所述的方法，所述的預(yù)變形處理為對鋁合金板材在水平的板材延伸方向上進(jìn)行預(yù)拉伸處理或者對鋁合金板材在豎直的厚度方向上進(jìn)行預(yù)壓縮處理。

所述的方法，所述的對鋁合金板材在水平方向上的預(yù)拉伸處理或者在豎直方向上的預(yù)壓縮處理的變形量分別為水平總長度的1-8%或豎直總厚度的1-8%。

所述的方法，所處理的鋁合金板材厚度為5-100mm。

本發(fā)明在處理中有以下考慮：退火處理可以明顯減低板材加工硬化，溫軋校平板材，有利于減少板材校平中引入的加工硬化，造成合金晶?；兂潭仍黾樱瑑Υ婊兡軠p少，板材淬火時殘余應(yīng)力減少。淬火后板材的翹曲度是淬火后內(nèi)應(yīng)力引起的翹曲與淬火前翹曲的疊加。淬火殘余應(yīng)力較少，翹曲度減少，成形不均勻性減少。本發(fā)明處理中需嚴(yán)格控制退火溫度，退火溫度較低，合金溫軋軋制力較大，硬化嚴(yán)重。退火溫度較高時，合金軋制中容易發(fā)生再結(jié)晶。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于一般鋁合金熱軋后，翹曲嚴(yán)重，增加形變熱處理工藝，利用退火使板材強(qiáng)度降低的特性，進(jìn)行校形處理，一般需3~5%的變形量可使板材平直，在板材變得平直的條件下，進(jìn)行固溶-淬火處理。主要有以下好處：

一是進(jìn)行了校平處理，淬火后板材的翹曲主要受淬火內(nèi)應(yīng)力的影響，故翹曲度大幅度減小，使淬火后的殘余應(yīng)力大幅度降低；