一种6005A铝合金的分级均匀化工艺的制作方法

本发明涉及一种铝合金的分级均匀化工艺，特别涉及一种6005A铝合金的分级均匀化工艺。

背景技术：

6005A合金属于热处理可强化型铝合金，广泛应用于轨道交通领域。为了提高轨道交通车体的安全性、稳定性，延长其使用寿命，行业对材料性能的要求也越来越高。6005A车体材料除了需要满足基本的强度、塑性指标，还需进一步提高韧性、疲劳性能、耐蚀性能等性能，均匀化作为铝合金材料热处理的第一步，显得既基础又尤为重要。6005A合金在铸造过程中易形成较多的非平衡共晶相及粗大脆性的β(AlFeSi)相，成分及组织的不均匀性较强，因此在热挤压之前需要进行均匀化处理，对于特殊产品的生产，还需要更精细的均匀化处理工艺。

6005A合金实际生产中常用的均匀化工艺有一级均匀化、二级均匀化和高温均匀化等，这些工艺在高效率和低成本的前提下可以满足组织不过烧、化学成分和显微组织基本趋于均匀的要求，但却很难做到消除粗大结晶相，减少或消除有害的β(AlFeSi)相，粗大硬质的针状β(AlFeSi)相易引起应力集中，显著恶化型材的韧性和疲劳性能；促进高熔点抑制再结晶相的细小均匀析出，避免冷却阶段的粗大Mg2Si相析出，在均匀化冷却阶段减少粗大Mg2Si相的析出可有效减少有效主合金元素的损失，利于充分发挥合金的性能。

另外，抑制再结晶相如CrAl7相等可显著细化型材的显微组织，有利于提高强度、塑性和韧性；且在一般的均匀化工艺中，易造成铝合金的表面氧化层的缺陷，氧化缺陷层的深度会直接影响铝合金的质量性能。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种适用于6005A铝合金的分级均匀化工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种适用于6005A铝合金的分级均匀化工艺，对6005A铝合金依次进行一级、二级均匀化热处理后，再对其进行三级冷却，具体步骤如下：

步骤1.一级均匀化热处理：将铝合金铸棒随炉均匀升温至540-550℃，加热速率为70-100℃/h，保温3-6h；

步骤2.二级均匀化热处理：将一级均匀化热处理后的铝合金铸棒继续升温至575-585℃，保温2-5h；

步骤3：三级分步冷却：首先，空冷，将铝合金铸棒从均匀化炉内取出，空冷10-20min；然后，风冷，将空冷后的铝合金铸棒推入冷却炉中，风冷 1-2h；最后，水冷，采用水冷的方式将风冷后的铝合金铸棒冷却至室温。

本发明的有益效果是：

(1)步骤1中，合理的加热速率，能够保证铝合金铸棒不变形、不开裂；

(2)步骤1中，加热到合理的温度，并保温合理的时间，能够使枝晶网络逐渐消除，合金元素基本处于均布状态；

(3)步骤2中，二级均匀化热处理，能够减少甚至消除有害的β (AlFeSi)相，同时使有抑制再结晶作用的弥散相析出；

(4)步骤3中，三级分步冷却，空冷能够初步释放热应力，风冷能够进一步释放热应力，且使高熔点弥散相适度析出，水冷能够防止在敏感温度内(280-400℃)析出大量粗大的Mg2Si相，以减少有效合金元素的损失；

(5)步骤1和步骤2中温度、加热速率及保温时间的合理控制能够保证铝合金表面氧化缺陷层的深度较小。

进一步，步骤1中，首先将铝合金铸棒放入均匀化炉内，具体如下：铝合金铸棒应分层堆垛于均匀化炉中间，层与层之间应由铁质隔条分开，同层棒与棒之间应有等距间隔，间距为20-100mm，使铸棒均匀升温。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于空气流通，使铝合金铸棒能够均匀升温。

进一步，所述铝合金铸棒的直径为300-600mm。

附图说明

图1为本发明的工艺路线；

图2为实施例1中铝合金铸棒均匀化处理前的第二相形貌及分布状态。

图3为实施例1中铝合金铸棒均匀化工艺处理后的第二相形貌及分布状态。

图4为实施例1中铝合金铸棒均匀化工艺处理后的第二相含量衰减曲线。

图5为实施例1中铝合金铸棒均匀化工艺处理后的弥散相形貌及分布状态。

图6为实施例1中铝合金铸棒均匀化工艺处理后的边部氧化层图像。

图7为实施例1中铝合金铸棒均匀化工艺处理后的金相组织。

图8为实施例2中铝合金铸棒均匀化工艺处理后的第二相形貌及分布状态。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1-图7所示，一种适用于6005A铝合金的分级均匀化工艺，对6005A 铝合金依次进行一级、二级均匀化热处理后，再对其进行三级冷却，具体步骤如下：

步骤1.一级均匀化热处理：首先将铝合金铸棒放入均匀化炉内，具体如下：将直径为510mm的铝合金铸棒应分层堆垛于均匀化炉中间，层与层之间应由铁质隔条分开，同层棒与棒之间应有等距间隔，间距为20mm，使铸棒均匀升温至540-550℃，加热速率为70℃/h，保温5h；

步骤2.二级均匀化热处理：将一级均匀化热处理后的铝合金铸棒继续升温至575-585℃，保温4h；

步骤3：三级分步冷却：首先，空冷，将铝合金铸棒从均匀化炉内取出，空冷15min；然后，风冷，将空冷后的铝合金铸棒推入冷却炉中，风冷1.5h；最后，水冷，采用水冷的方式将风冷后的铝合金铸棒冷却至室温。

直径510mm的6005A铝合金铸棒均匀化处理前的第二相形貌及分布状态如图2所示；

经过上述工艺处理后的，6005A铝合金铸棒的第二相形貌和分布如图3 所示；

经对比可知，经过该工艺处理，原铸态组织中粗大的非平衡共晶相基本熔入基体，残余相的面积百分数也逐渐减小至平衡状态，如图4所示；

另外，基体析出了大量的细小弥散分布的具有抑制再结晶作用的CrAl7 相，如图5所示，有利于细化晶粒，提高型材性能。

经上述分级均匀化工艺处理后，直径510mm的6005A铝合金铸棒边部的氧化层如图6所示，氧化缺陷层深度不足1mm，对铝合金铸棒的氧化影响较小；

经上述分级均匀化工艺处理后，直径510mm的6005A铝合金铸棒的金相组织如图7所示，晶粒尺寸约为88μm，均匀化后未出现明显粗化。

实施例2

如图8所示，对6005A铝合金依次进行一级、二级均匀化热处理后，再对其进行三级冷却，具体步骤如下：

步骤1.一级均匀化热处理：首先将铝合金铸棒放入均匀化炉内，具体如下：将直径为300mm的铝合金铸棒应分层堆垛于均匀化炉中间，层与层之间应由铁质隔条分开，同层棒与棒之间应有等距间隔，间距为60mm，使铸棒均匀升温至540-550℃，加热速率为100℃/h，保温3h；

步骤2.二级均匀化热处理：将一级均匀化热处理后的铝合金铸棒继续升温至575-585℃，保温5h；

步骤3：三级分步冷却：首先，空冷，将铝合金铸棒从均匀化炉内取出，空冷10min；然后，风冷，将空冷后的铝合金铸棒推入冷却炉中，风冷1h；最后，水冷，采用水冷的方式将风冷后的铝合金铸棒冷却至室温。

实施例3

与实施例1不同之处在于：对6005A铝合金依次进行一级、二级均匀化热处理后，再对其进行三级冷却，具体步骤如下：

步骤1.一级均匀化热处理：首先将铝合金铸棒放入均匀化炉内，具体如下：将直径为600mm的铝合金铸棒应分层堆垛于均匀化炉中间，层与层之间应由铁质隔条分开，同层棒与棒之间应有等距间隔，间距为100mm，使铸棒均匀升温至540-550℃，加热速率为85℃/h，保温6h；

步骤2.二级均匀化热处理：将一级均匀化热处理后的铝合金铸棒继续升温至575-585℃，保温2h；

步骤3：三级分步冷却：首先，空冷，将铝合金铸棒从均匀化炉内取出，空冷20min；然后，风冷，将空冷后的铝合金铸棒推入冷却炉中，风冷2h；最后，水冷，采用水冷的方式将风冷后的铝合金铸棒冷却至室温。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。