[發明專利]用于對鋁工件進行熱處理的方法和裝置、以及鋁工件

有效

• 申請號: 201380050834.7
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN104685080B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 西蒙·尤普
• 申請（專利權）人: 海德魯鋁業鋼材有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22F1/04;C21D9/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 丁業平,金小芳

技術領域

本發明涉及一種對鋁工件進行熱處理的方法，包括如下步驟：提供基本上處于T4結構狀態的鋁工件，以及通過人工老化使該工件的第一部分經歷第一析出硬化工藝，從而改變該工件的第一部分的結構狀態。

本發明進一步涉及用于對鋁工件進行熱處理的裝置，特別是實施上述方法的裝置。該裝置包括處理室和加熱設備，處理室被構造為在熱處理期間能容納鋁工件的至少一部分，加熱設備則構造為將位于所述加熱室的加熱區中的鋁工件的至少一部分加熱。

本發明還進一步涉及一種鋁工件，特別是可由上述方法制造的鋁工件。

背景技術

鋁工件被廣泛用作工業建筑中的結構組件，特別是用來替代較重的鋼組件。然而，對于一些應用來說，難以找到能夠提供結構特性與所要替代的鋼結構相似的鋁工件。尤其對于包括具有不同材料特性(例如，強度或延展性)的多個區段(section)的一體式(one-piece)鋼工件，很難用適當的鋁工件進行替代。

對于鋼的制造，在本領域中有已知的技術，例如加壓硬化，這使具有不同材料特性的多個區段的工件一體式工件得以制造。這些技術利用了鋼微結構在硬化過程中對淬火速率的高敏感性、以及其低熱傳導率。歸因于這些性質，在淬火時可使鋼工件的不同部位經受極為不同的溫度梯度，從而可獲得具有不同材料特性的不同結構狀態。

由于鋁合金具有更高的熱傳導率，使得同一工件的不同部位之間的溫度差異能更快地達到平衡，因此上述方法通常不能應用于鋁工件。而且，通常需要將鋁工件在特定溫度下保持更長的且確定的時間，從而獲得特定結構，而不是僅僅使該工件經受一定的淬火速率。

在某些情況下，可用由連接在一起的具有不同材料特性的至少兩種鋁工件組成的多體式(multiple-piece)鋁工件來代替一體式鋼工件。然而，并非總是能夠通過例如焊接或釬焊進行工件連接，并且也會將弱點(weak point)引入到工件中。因此普遍存在對于具有不同材料特性的多個部分的一體式鋁工件的需求。

發明內容

因此本發明的目的在于提供對鋁工件進行熱處理的方法和裝置，通過該方法和裝置可制造具有不同材料特性(例如強度和延展性)的多個部分的鋁工件。本發明的又一目的是提供這樣一種鋁工件。

該目的通過最開始所述的方法得以解決，在該方法中：在第一析出硬化工藝中將工件的一部分主動冷卻，使得該工件的第二部分在第一析出硬化工藝期間基本上保持相同的結構狀態。

將工件的一部分主動冷卻(active cooling)可防止該工件的第二部分因由工件第一部分至第二部分的熱傳遞而導致的直接加熱和/或間接加熱?？蓪⒌诙糠值臏囟缺３衷谌斯び不瘻囟戎拢瑫r第一部分的溫度高于人工硬化溫度。因此僅工件的第一部分發生結構改變，而第二部分的結構狀態基本上保持不變。

可理解的是，本申請中的鋁工件包括金屬工件或者主要為金屬的工件，其基本上由鋁或鋁合金構成。該鋁合金尤其可為AA 2XXX或AA 6XXX或AA 7XXX型。術語“工件”進一步包括片材、預制工件和鑄造工件。此外，尤其可將工件理解為一體式，即工件的第一部分和第二部分并非連接在一起的不同工件的部分。

人工老化溫度是指足以使鋁工件發生人工老化(即，因經受加熱而導致結構狀態改變)的溫度。最低人工老化溫度取決于該工件的鋁合金，但其通常至少為90℃。最小人工老化溫度還可優選為至少150℃，特別是對于6XXX型鋁合金而言更是如此。

工件中的主動冷卻部位可與工件的第二部分一致。然而，第二部分還可包括工件中的如下部分：該部分未被直接冷卻，但是工件中的主動冷卻部分將該部分與工件的第一部分隔開。

鋁工件的結構狀態是指鋁或鋁合金的微結構，即晶粒和沉淀物的結構和構造。

鋁或鋁合金的T4結構狀態是通過工件的固溶退火、隨后淬火和可選地隨后自然老化而獲得的微結構。固溶退火是這樣一種熱處理，其中將工件在低于熔融溫度的高溫下保持特定時間，以使得所需元素保持在固體熔液中，從而在工件中基本上實現固溶體晶體結構。典型的固溶退火溫度為300℃至600℃。典型的固溶退火時間為15分鐘至24小時。固溶退火時間取決于工件的厚度，因此較厚的工件需要更長的固溶退火時間。在淬火期間，工件將從固溶退火溫度快速冷卻至200℃或低于200℃，優選地冷卻至150℃或低于150℃。在自然老化期間，鋁工件在環境溫度下放置數天，典型地為5至8天。