[發明專利]一種高淬透超高強高韌耐蝕鋁合金的間歇噴淋淬火工藝

有效

• 申請號: 201711388809.6
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108103425B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 陳送義;陳康華;葉升平
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/053
• 分類號: C22F1/053;C22C21/10
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

一種高淬透超高強高韌耐蝕鋁合金材料的間歇噴淋淬火工藝，是將高淬透超強鋁合金材料進行“強冷噴淋—停噴回溫—弱冷噴淋”的三級間歇噴淋淬火工藝，其中強冷噴淋指高壓高流量水噴淋，停噴回溫指停止噴淋；弱冷噴淋指低壓低流量噴淋。與單級噴淋淬火方式相比，在保持超強鋁合金厚板強度的同時可顯著降低淬火殘余應力和提高應力腐蝕抗力的雙重作用。本發明工藝方法簡單、操作方便，適于工業化生產，對生產高淬透超強高韌耐蝕鋁合金板材、型材和鍛件具有重要意義。

技術領域

本發明的一種高淬透超高強高韌耐蝕鋁合金的間歇噴淋淬火工藝，屬于有色金屬材料熱處理技術領域，特別是鋁合金熱處理技術領域。

背景技術

針對航空航天領域結構件逐漸朝著大型化方向發展，實現減重增效、降低成本、提高可靠性和延長壽命等目的，需要發展高淬透超高強高韌耐蝕鋁合金材料及構件。但是，在高淬透超高強高韌耐蝕鋁合金及構件在淬火過程中存在顯著的淬火殘余應力，影響后續切削加工精度和實際應用。研究發現，大規格超強鋁合金材料高的淬火殘余應力根源是淬火過程構件中心部和表層的冷卻速率不同導致顯著的溫度梯度。此外，研制高淬透超高強鋁合金材料的合金設計主要思路是低Cu含量方向發展，存在耐應力腐蝕性能需進一步提高的問題。兼備超強鋁合金材料超強耐蝕和低殘余應力是工業生產過程中亟需解決的問題。

針對超大規格超高強高韌耐蝕鋁合金板材殘余應力調控的問題。通過改變淬火介質、淬火水溫等途徑，減少淬火溫度梯度，顯著降低淬火殘余應力。但是，改變淬火水溫或者淬火介質一定程度上降低殘余應力，但由于緩慢冷卻顯著降低板材的綜合性能，難以解決超強鋁合金板材強韌耐蝕性和殘余應力的矛盾。此外，通過預拉伸、預壓縮、深冷和振動等后續工藝方法有效消減淬火殘余應力，預拉伸或預壓縮、振動時效及深冷等后續引入塑性變形來消減殘余應力的方法，因塑性變形程度受限(塑性變形過大，引起加工硬化、降低材料塑性和韌性及疲勞性能)，難以從根本上解決淬火殘余應力過大的問題。

近些年來，輥底式噴淋淬火為解決超強鋁合金板材強韌耐蝕性和殘余應力矛盾提供了新途徑。與普通浸沒淬火相比，噴淋淬火能提高淬火各處冷卻強度的均勻性，從而提高淬硬深度和降低淬火殘余應力。與單級噴淋相比，雙級噴淋淬火工藝中進一步提高淬硬深度和降低淬火殘余應力。但是雙級噴淋淬火工藝板材外表面一直處于噴淋冷卻狀態，表面與內部的溫差難以大幅縮小，淬火殘余應力降幅有限，制約了超強鋁合金厚板的研制需要。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術不足，提供一種高淬透超高強高韌耐蝕鋁合金的間歇噴淋淬火工藝，本發明具有兼備降低淬火殘余應力與提高應力腐蝕性能的作用。

本發明一種高淬透超強高韌耐蝕鋁合金材料的間歇噴淋淬火工藝，所述間歇噴淋淬火工藝包括下述步驟：

第一步：強冷噴淋

對固溶處理后的鋁合金工件采用雙面噴淋冷卻，淬火介質：高壓水；淬火時間：5～180s；所述高壓水的水壓為：30～500kPa，流量為30～150L·m^-2s^-1；

第二步：停噴回溫

停止噴水，將鋁合金工件于空氣中靜置5～300秒，降低工件心部與表面的溫差；

第三步：弱冷噴淋

對第二步停噴回溫的鋁合金工件采用雙面噴淋冷卻，淬火介質：低壓水；淬火時間：30～1200s；所述低壓水的水壓為：5～25kPa，流量為5～60L·m^-2s^-1。

本發明一種高淬透超強高韌耐蝕鋁合金材料的間歇噴淋淬火工藝，優選的高壓水的水壓為：100～500kPa，流量為50～150L·m^-2s^-1，淬火時間為10～150s；更優選的高壓水的水壓為：150～400kPa，流量為100～150L·m^-2s^-1，淬火時間為15～120s；