一种防止2A12铝合金零件固溶过烧的热处理方法与流程

本发明涉及一种2a12铝合金的热处理方法。

背景技术：

2a12铝合金属al-cu-mg系可强化硬铝合金，该合金还具有良好的成形性和机械加工性能，是应用最广泛的铝合金之一。在生产中，一般2a12工件是在固溶加自然时效或固溶加人工时效下使用。

传统的2a12铝合金固溶淬火温度为498℃±5℃，多采用短时高温加热的方式，使得材料固溶充分。由于2a12合金中可溶相充分固溶的温度与α(al)+s(cumgal2)+θ(cual2)三元共晶温度的间隔很窄(接近熔点时的固溶极限线)，固溶温度与其过烧温度504℃相当接近，一般情况下工件到温后会出现整定波，在第一个完整的整定波后，炉温趋于平稳，靠近预设保温温度。保温初始则会出现一个短暂的炉温冲高，而冲高温度受到很多外因影响，很可能引起2a12铝合金过热甚至是过烧，产生工件起泡、分层、开裂等现象，严重时会导致整炉零件报废。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种防止2a12铝合金零件固溶过烧得热处理方法，操作简单，既能防止2a12铝合金零件固溶过烧，又能降低能耗，还可以提高2a12铝合金产品性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)将2a12铝合金零件加热到440～480℃，保温10～40min；

(2)将2a12铝合金零件以0.4～1.2℃/min的加热速率升温至485～495℃；

(3)将2a12铝合金零件在485～495℃保温60～120min；

(4)将2a12铝合金零件水冷至室温，其中入水转移时间不大于10秒，水温为20～60℃。

本发明的有益效果是：由于第一阶段440℃～480℃低于常规固溶温度，此温度下的保温有利于消除材料的内应力，提高了材料固溶温度，使随后的485℃～495℃固溶，铝合金不会出现过热或过烧，晶粒不仅不会长大，而且组织会较常规固溶更细小和均匀，说明在固溶过程中发生了再结晶。这种细小均匀的晶粒对力学性能十分有利，故在合金的抗拉强度明显提高的同时，断后伸长率也降低不多。本发明步骤(3)在靠近保温点时采用控速升温可以有效地减小工件到温后第一个整定波的波峰值，从而避免了炉温冲高幅度过大，合金处于过烧温度的可能。本发明步骤(4)采用降温固溶，在保证合金充分固溶的前提下拉开加热温度与三元共晶温度的间隔，进一步避免了过烧的可能。同时较低的保温温度，能够降低能耗节约成本。

附图说明

图1是本发明的方法流程图

图2是高温短时固溶处理2a12铝合金的显微组织形貌图；

图3是降温固溶处理2a12铝合金的显微组织形貌图；

图4是本发明固溶处理2a12铝合金的显微组织形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

如图1所示，本发明包括以下步骤：

(1)将2a12铝合金零件在室温装炉，热处理炉全功率送电将2a12铝合金零件加热到440℃～480℃，保温10min～40min；

(2)保温结束后将2a12铝合金零件以0.4℃/min～1.2℃/min的加热速率升温至485℃～495℃；

(3)将2a12铝合金零件在485℃～495℃，保温60min～120min；

(4)保温结束后水冷至室温，其中淬火转移时间不大于10秒，水温20℃～60℃。

本发明的相关测试结果及分析如下：

表1不同固溶方法对材料性能的影响

表2不同固溶方法处理2a12铝合金的显微组织形貌

表3不同固溶方法处理后工件的过烧情况及力学性能统计表

实施实例1：

某外径200mm、有效厚度17mm的异形多孔2a12铝合金工件(h112态)，采用60kw铝合金箱式电阻炉加热。首先工件室温装炉，全功率送电将工件加热到480℃，保温25min；保温结束后将工件以0.4℃/min的加热速率升温至490℃；将工件在490℃，保温90min；保温结束后水冷至室温，其中淬火转移时间7秒，水温25℃。自然时效，终态材料抗拉强度500mpa，断后伸长率17％，着色探伤无异常，表面质量良好，高倍组织正常，无过烧现象。

实施实例2：

某大端外径110mm、小端外径90mm、有效厚度2.5mm的圆台型中空结构薄壁2a12铝合金工件(h112态)，采用70kw铝合金立式水淬炉加热。首先工件室温装炉，全功率送电将工件加热到470℃，保温15min；保温结束后将工件以0.7℃/min的加热速率升温至492℃；将工件在492℃，保温60min；保温结束后水冷至室温，其中淬火转移时间4秒，水温50℃。自然时效，终态材料抗拉强度495mpa，断后伸长率均值为20％，着色探伤无异常，表面质量良好，高倍组织正常，无过烧现象。

实施实例3：

某有效厚度22mm的板条型2a12铝合金工件(h112态)，采用70kw铝合金立式水淬炉加热。首先工件室温装炉，全功率送电将工件加热到460℃，保温35min；保温结束后将工件以1.2℃/min的加热速率升温至489℃；将工件在495℃，保温70min；保温结束后水冷至室温，其中淬火转移时间9秒，水温35℃。自然时效，终态材料抗拉强度500mpa，断后伸长率为18％，着色探伤无异常，表面质量良好，高倍组织正常，无过烧现象。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种防止2A12铝合金零件固溶过烧的热处理方法，将2A12铝合金零件加热到440～480℃，保温10～40min；然后以0.4～1.2℃/min的加热速率升温至485～495℃，保温60～120min；最后水冷至室温，其中入水转移时间不大于10秒，水温为20～60℃。本发明操作简单，既能防止2A12铝合金零件固溶过烧，又能降低能耗，还可以提高2A12铝合金产品性能。

技术研发人员：袁钰坤;郑淑丽;朱伟强;李亚红;张志正
受保护的技术使用者：西安长峰机电研究所
技术研发日：2018.10.25
技术公布日：2018.12.18