专利名称：一种降低铝合金变形后残余应力、淬火变形不均匀性的方法
技术领域：
本发明涉及一种降低铝合金变形后残余应力、淬火变形不均匀性的方法，适用于热处理可强化铝合金板材生产，有色金属材料加工工程技术领域。
背景技术：
热处理可强化铝合金(6X X X、2X X X、7X X X)，由于其具有高强、高韧、质轻、耐蚀等的优点，在航空航天、交通运输领域得到广泛使用。变形铝合金材料常采用轧制变形获得所需尺寸形状的构件，合金轧制后进行淬火处理时，由于表面与芯部冷却速率的不同，在热应力作用下，变形不均匀，易产生淬火残余应力。淬火残余应力不仅影响产品尺寸精度，而且在后续时效处理中，铝基体中应力集中处畸变程度较大，能量较高，易形成弥散分布的纳米/亚微米第二相，弥散析出相的分布、尺寸、密度严重影响合金的力学性能。此外，·固溶热处理时，材料中变形储能的释放，基体组织会发生回复/再结晶，从而影响基体的晶粒大小与取向分布。残余应力存在使得合金再结晶程度不一，板材不均匀性增加。目前，常规热处理中，板材淬火残余引入现象普遍存在，当具有残余应力的材料加工成零件时，材料的切除打破了内应力的原有平衡状态，达到一个新平衡状态，从而导致零件变形和扭曲，不仅降低零件的精度，严重时致使零件报废，而且降低零件疲劳寿命、耐蚀性等应用性能。对材料进行预拉伸或预压缩，使淬火材料发生3 5%左右的塑性变形，从而消减残余应力，预拉伸或预压缩后进行时效处理，可得到强度高、残余应力低的高性能铝合金材料。但预拉伸法仅能用于形状简单、对称好的板材或型材，并且需要增加拉伸机等设备；而预压缩法尽管能用于非规则形状构件，但需要特定的压模，在工程实际应用中，需要较高的成本。当采用预拉伸或预压缩消减铝合金材料淬火残余应力时，由于板材芯层与表层的组织不均匀性引起的屈服强度差异会降低消减残余应力的效果。
发明内容
本发明的目的在于提高一种新型的可热处理强化铝合金板材热处理成形方法，该方法的目的在于采用轧制后退火处理，温轧校平板材，固溶-淬火，预变形处理后时效，有效降低铝合金板材的残余应力，降低了板材淬火变形不均匀性，提高板材成形尺寸精度，保证成形质量。为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种降低铝合金变形后残余应力、淬火变形不均匀性的方法，将变形处理后的铝合金板材进行退火处理，然后进行温轧整平，整平后再对板材进行固溶淬火，淬火后对板材进行时效。所述的方法，所述的退火处理为将铝合金板材在300_350°C下保温O. 5_4h。所述的方法，进行温轧整平时的压下量为铝合金板材总厚度的3-5%。所述的方法，进行温轧整平的压下时每次的压下量为铝合金板材总厚度的O. 5%
所述的方法，所述的固溶淬火的方式为采用空气炉固溶后放入水中水淬，或者采用盐浴炉固溶后放入水中水淬，或者采用空气炉固溶后再使用辊底炉喷淋水淬。 所述的方法，在淬火后，再对板材进行预变形处理，然后进行时效。所述的方法，所述的预变形处理为对铝合金板材在水平的板材延伸方向上进行预拉伸处理或者对铝合金板材在竖直的厚度方向上进行预压缩处理。所述的方法，所述的对铝合金板材在水平方向上的预拉伸处理或者在竖直方向上的预压缩处理的变形量分别为水平总长度的1-8%或竖直总厚度的1-8%。所述的方法，所处理的招合金板材厚度为5-100mm。本发明在处理中有以下考虑退火处理可以明显减低板材加工硬化，温轧校平板材，有利于减少板材校平中引入的加工硬化，造成合金晶粒畸变程度增加，储存畸变能减 少，板材淬火时残余应力减少。淬火后板材的翘曲度是淬火后内应力引起的翘曲与淬火前翘曲的叠加。淬火残余应力较少，翘曲度减少，成形不均匀性减少。本发明处理中需严格控制退火温度，退火温度较低，合金温轧轧制力较大，硬化严重。退火温度较高时，合金轧制中容易发生再结晶。本发明的优点在于一般铝合金热轧后，翘曲严重，增加形变热处理工艺，利用退火使板材强度降低的特性，进行校形处理，一般需3 5%的变形量可使板材平直，在板材变得平直的条件下，进行固溶-淬火处理。主要有以下好处一是进行了校平处理，淬火后板材的翘曲主要受淬火内应力的影响，故翘曲度大幅度减小，使淬火后的残余应力大幅度降低；二是板材温轧平整后，储存变形能量减少，应力不均匀性减少，，有利于时效处理时形成数量更多的析出强化相，使强度提高，析出相弥散均匀，各个方向性能不均匀性减少，特别是芯部与表面组织分布更加均匀。提供了一种可不增加工业生产现场设备、方便使用的降低铝合金板材淬火残余应力的方法。采用本发明处理的可热处理强化铝合金板材，与常规成形方法相比，残余应力降低至少30%，室温拉伸强度提高至少8%。本发明残余应力测试采用钻孔应变释放法，按照CB3395-1992测量板材的残余应力。室温拉伸实验按照国标GB/T228-2002制成标准拉伸试样，拉伸实验在CSS-44100万能材料力学拉伸机上进行，拉伸速度为2mm/min。下面结合附图对本发明作进一步说明。
图I为现有方案及本发明的处理流程对比图。
具体实施例方式以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明各实施例中室温拉伸试验采用GB/T228-2002，进行本发明要求处理后，分别沿板材轧向、横向割取样品进行力学性能测试。并用抗拉强度极限ob、延伸率δ表征合金室温力学性能。对于厚板割取表面与芯部样品进行室温拉伸试验。按照CB3395-1992测量板材的残余应力。
本发明的实施例A/B/C与对比实施例D/E/F所采用的Al-Mg-Si系列(6XXX)铝合金成分如下
合金元I' (质量百分比)
权利要求
1.一种降低铝合金变形后残余应力、淬火变形不均匀性的方法，其特征在于，将变形处理后的铝合金板材进行退火处理，然后进行温轧整平，整平后再对板材进行固溶淬火，淬火后对板材进行时效。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的退火处理为将铝合金板材在300-350°C下保温 O. 5-4h。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，进行温轧整平时的压下量为铝合金板材总厚度的3-5%。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进行温轧整平的压下时每次的压下量为铝合金板材总厚度的O. 5%。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的固溶淬火的方式为采用空气炉固溶后放入水中水淬，或者采用盐浴炉固溶后放入水中水淬，或者采用空气炉固溶后再使用辊底炉喷淋水淬。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在淬火后，再对板材进行预变形处理，然后进行时效。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的预变形处理为对铝合金板材在水平的板材延伸方向上进行预拉伸处理或者对铝合金板材在竖直的厚度方向上进行预压缩处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的对铝合金板材在水平方向上的预拉伸处理或者在竖直方向上的预压缩处理的变形量分别为水平总长度的1-8%或竖直总厚度的1_8%。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所处理的铝合金板材厚度为5-100mm。
全文摘要
本发明公开了一种降低铝合金变形后残余应力、淬火变形不均匀性的方法。本发明的关键在于采用一种合理的变形-退火-温轧-固溶淬火-时效制度，适用于变形铝合金板材，其内容如下轧制铝合金板材，退火300-350℃保温0.5-4h，温轧整平，压下量3-5%，整平后板材固溶后水淬，淬火后进行0-8%预变形后时效，进一步消减淬火残余应力。利用本发明，可以利用合理的温轧整平工艺使得铝合金板材淬火残余应力减少，改善合金淬火不均匀性，与常规轧制固溶时效方法相比，残余应力至少减少30%，室温拉伸强度提高至少8%，该工艺方法操作简单，节约成本，工业化应用前景广泛。
文档编号C22F1/04GK102912267SQ201210402638
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者邓运来, 杨金龙, 李美春, 章效宾, 万里, 李思宇, 王宇, 罗伟, 张新明 申请人:中南大学, 浙江圣宏迪金属科技有限公司