铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺的制作方法

本发明涉及一种铝合金制造工艺，尤其涉及一种铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，其属于铝合金铸造领域。

背景技术：

铸锭均匀化冷却工艺作为热处理的重要一环直接影响了铸锭的组织与性能。因铸锭组织的可遗传性，其会对挤压型材的组织、性能造成极大的影响，其中主要影响析出物的大小、数量和分布。

当铸锭的冷却速度较慢时，铸锭组织中会析出粗大、针状的析出物，使铸锭在后续加工时形成带状组织，增大了挤压变形抗力，不利于挤压过程的进行。淬火时粗大的析出物也难以溶解完全，使淬火、人工时效后的强度降低，且会严重降低产品的表面质量。

当铸锭的冷却速度过快时，铸锭组织中会析出细小弥散的析出物，有利于提高制品的屈服强度，改善表面质量。但冷却速度过快，会产生淬火效应。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，掌握铸锭合理的冷却速度，本发明提供一种铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，所述铝合金为6xxx系铸锭，包括以下步骤：

(s1)将熔铸成型的铝合金铸锭，以80-100℃的升温速率由室温升至560℃，并保温最少10小时；

(s2)采用冷却工艺，将步骤(s1)中保温后的铝合金铸锭，以190-200℃/h的冷却速度冷却至440-460℃；

(s3)采用冷却工艺，将步骤(s2)中得到的铝合金铸锭以240-260℃/h的冷却速度冷却至150-160℃；

(s4)采用冷却工艺，将步骤(s3)中得到的铝合金铸锭以110-120℃/h的冷却速度冷却至室温。

进一步地，步骤(s2)中，铝合金铸锭冷却至440-460℃后，无需保温，直接进入下一阶段的冷却。

进一步地，步骤(s3)中，铝合金铸锭冷却至150-160℃后，无需保温，直接进入下一阶段的冷却。

进一步地，步骤(s2)至(s4)中所采用的冷却工艺为风冷、水冷或水雾冷却。

进一步地，步骤(s2)中采用的冷却工艺为风冷。

进一步地，步骤(s3)中采用的冷却工艺为风冷和水雾冷却，其中水雾冷却的水压为0.01-0.02mpa。

进一步地，步骤(s4)中采用的冷却工艺为风冷和水冷，其中水冷的水压为0.05-0.10mpa。

有益效果：本发明所述的一种铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，将冷却分成三个阶段，即高温段(555-570℃)到中温段(440-460℃)、中温段(440-460℃)到低温段(150-160℃)、低温段(150-160℃)到室温段，基本消除了铸锭金相中枝晶组织，使晶内组织更均匀；为了验证本发明所述的生产工艺进行了对比试验，其中的实验组采用了本发明的冷却工艺，对比组采用的是现有的冷却工艺，通过试验对比，可以发现采用本发明所述的冷却工艺的铝锭在挤压成铝型材时挤压抗力低、挤压产品速度高，从而提高了生产效率；同时，减少了挤压成型的产品粗晶层厚度，提高了产品质量。

附图说明

图1为本发明试验例铸锭的金相组织；

图2为本发明对比例铸锭的金相组织；

图3为本发明试验例挤压后的粗晶层；

图4为本发明对比例挤压后的粗晶层。

具体实施方式

以下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。

一种铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，具体的铝合金为6a02，直径为302mm的铸锭，将熔铸成型的铝合金铸锭由室温经过6小时的加热升温至560℃，并保温10小时。随后采取风冷的冷却方式以190-200℃/h的冷却速度冷却至440-460℃；冷却温度合格后，将冷却速度变为240-260℃/h继续冷却直至达到150-160℃，此步中的冷却方式为风冷和水雾冷却，其中水雾冷却的水压为0.01-0.02mpa；冷却温度合格后，将冷却速度变为110-120℃/h继续冷却至室温，此步骤中的冷却方式为风冷和水冷，其中水冷的水压为0.05-0.10mpa。

铸锭完成均匀化退火冷却后查看其金相组织，结果如附图1所示。

为了验证采取本方案所述的冷却工艺的铝锭在挤压成铝合金型材过程中及挤压成型后的性质特点，进行了三次挤压试验作为试验例，分别为f21、f22和f23，具体的，如表1所示。随后测量了挤压成型的铝型材的粗晶层厚度，其粗晶层厚度在112-117um范围内，如附图3所示。

表1试验例挤压试验

对比例

利用现有的铝合金铸锭退火冷却工艺，将同等条件下的铝合金冷却至室温。具体地，先风冷70min后，调水压至0.1-0.15mpa水加风冷却60min。

铸锭完成均匀化退火冷却后查看其金相组织，结果如附图2所示。

类似的，对采用对比例所述的冷却工艺的铝锭进行三次挤压试验，分别为f11、f12和f13，具体的如表2所示。随后测量了挤压成型的铝型材的粗晶层厚度，其粗晶层厚度在253-273um范围内，如附图4所示。

表2对比例挤压试验

通过表1和表2的对比可知，在铝合金型材挤压成型的过程中，试验例中的突破压力和中间压力相对于对比例都有所下降，即试验例中的挤压抗力更低，同时挤压速度更快。

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。

技术特征：

1.一种铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，所述铝合金为6xxx系铸锭，其特征在于，包括以下步骤：

(s1)将熔铸成型的铝合金铸锭，以80-100℃的升温速率由室温升至560℃，并保温最少10小时；

(s2)采用冷却工艺，将步骤(s1)中保温后的铝合金铸锭，以190-200℃/h的冷却速度冷却至440-460℃；

(s3)采用冷却工艺，将步骤(s2)中得到的铝合金铸锭以240-260℃/h的冷却速度冷却至150-160℃；

(s4)采用冷却工艺，将步骤(s3)中得到的铝合金铸锭以110-120℃/h的冷却速度冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，其特征在于：步骤(s2)中，铝合金铸锭冷却至440-460℃后，无需保温，直接进入下一阶段的冷却。

3.根据权利要求1所述的铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，其特征在于：步骤(s3)中，铝合金铸锭冷却至150-160℃后，无需保温，直接进入下一阶段的冷却。

4.根据权利要求1所述的铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，其特征在于：步骤(s2)至(s4)中所采用的冷却工艺为风冷、水冷或水雾冷却。

5.根据权利要求4所述的铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，其特征在于：步骤(s2)中采用的冷却工艺为风冷。

6.根据权利要求4所述的铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，其特征在于：步骤(s3)中采用的冷却工艺为风冷和水雾冷却，其中水雾冷却的水压为0.01-0.02mpa。

7.根据权利要求4所述的铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，其特征在于：步骤(s4)中采用的冷却工艺为风冷和水冷，其中水冷的水压为0.05-0.10mpa。

技术总结
本发明涉及一种铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，涉及铝合金铸造领域，包括如下步骤：(S1)将熔铸成型的铝合金铸锭，由室温经过6小时升温至560℃，并保温10小时；(S2)采用冷却工艺，将步骤(S1)中保温10小时后的铝合金铸锭，以190‑200℃/h的冷却速度冷却至440‑460℃；(S3)采用冷却工艺，将步骤(S2)中得到的铝合金铸锭以240‑260℃/h的冷却速度冷却至150‑160℃；(S4)采用冷却工艺，将步骤(S3)中得到的铝合金铸锭以110‑120℃/h的冷却速度冷却至室温。本发明所述的一种铝合金铸锭均匀化退火阶梯冷却工艺，挤压成铝型材时挤压抗力低、粗晶层薄。

技术研发人员：宋肖滨;吕庆玉;许庆岩;姜升田;刘晓琳;遇鹏道;王盼辉
受保护的技术使用者：龙口市丛林铝材有限公司;丛林铝业科技(山东)有限责任公司
技术研发日：2021.04.19
技术公布日：2021.08.03