一种同时提高6000系铝合金强度和晶间腐蚀抗力的形变热处理方法
【专利摘要】本发明属于铝合金形变热处理方法领域，特别涉及一种能够同时提高6000系Al-Mg-Si-Cu铝合金强度和晶间腐蚀抗力的热处理方法。铝合金经固溶处理、淬火，直接或欠时效处理之后，再进行大压下量室温冷轧变形，其中，控制欠时效处理后合金硬化程度不超过峰值时效硬度的95％；室温冷轧变形的压下量(压下率)不低于80％。本发明的形变热处理方法简单易行，6000系铝合金经过本发明工艺处理后，无需再进行后续处理，即可同时获得优异的合金强度与晶间腐蚀抗力。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于铝合金形变热处理方法领域，特别涉及一种能够同时提高6000系 Al-Mg-Si-Cu铝合金强度和晶间腐蚀抗力的热处理方法。 -种同时提高6000系铝合金强度和晶间腐蚀抗力的形变 热处理方法
【背景技术】
[0002] 6000系Al-Mg-Si-Cu铝合金具有中等强度、低密度以及良好的成型性和焊接性等 特点，在汽车制造、航天航空及轨道交通等行业得到广泛应用。然而，由于Cu的添加，造成 该系铝合金晶间腐蚀敏感性大幅度增加，特别是在峰值时效状态（T6)下尤为严重，从而限 制了该系合金在具有一定腐蚀性的环境中的应用。其次，由于6000系铝合金的合金化程度 相对较低，即使经过峰值时效处理，形成的第二相粒子数量较少，所贡献的析出强化效果也 相对有限。目前，该系合金强度一般低于450MPa。最后，作为工程结构材料,6000系错合金 制备工艺必须满足工业化生产需求。例如，等通道挤压（ECAP)、高压扭转（HPT)和累积叠轧 (ARB)等成型工艺，尽管能够实现大幅度提高铝合金强度的目的，但是这些强塑性变形方法 目前还难以适应工业化生产。因此，如何实现6000系铝合金强度和晶间腐蚀抗力的同步提 高，并且成形工艺适合铝合金实际工业化生产，将对于挖掘6000系性能潜力和扩大其工业 应用具有重要意义。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种更为简易的方法，实现6000系铝合金强 度和晶间腐蚀抗力的同步提1?。
[0004] 本发明采用的技术方案为：
[0005] 提供了一种6000系Al-Mg-Si-Cu铝合金的形变热处理方法：铝合金经固溶处理、 淬火，直接或欠时效处理之后，再进行大压下量室温冷轧变形，
[0006] 上述固溶处理是指：将Mg、Si、Cu合金元素溶入铝基体以形成高温固溶体，固溶 处理工艺参数主要包括固溶温度和固溶时间，对于不同6000系铝合金来说，固溶处理温 度范围不同；对于不同装炉量来说，固溶处理时间也不同，作为优选，固溶温度一般选择在 530-550°C范围内，固溶时间一般选择在l_3h范围内；
[0007] 上述淬火是采用快速冷却方式将高温固溶体冻结下来，形成常温过饱和固溶体， 作为优选，淬火方式采用室温水淬；
[0008] 上述欠时效处理是指：使常温过饱和固溶体发生部分析出而获得一定硬化程度， 时效工艺参数包括时效温度和时效时间。作为优选，欠时效处理温度选择在160_190°C范围 内，而欠时效处理时间选择在l_6h范围内，并控制欠时效处理后合金硬化程度不超过峰值 时效硬度的95% ;
[0009] 本发明中，冷轧变形操作是进一步提高6000系铝合金强度重要步骤，更是保证合 金材料晶间腐蚀抗力必不可少的步骤，为了同时获得高强度和晶间腐蚀抗力，作为优选，室 温冷轧变形的压下量（压下率）不低于80%。
[0010] 本发明的有益效果在于：本发明的形变热处理方法简单易行，6000系铝合金经过 本发明工艺处理后，无需再进行后续处理，即可同时获得优异的合金强度与晶间腐蚀抗力。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是对比例1中，腐蚀行为的状态示意图；
[0012] 图2是对比例2中，腐蚀行为的状态示意图；
[0013] 图3是实施例1中，腐蚀行为的状态示意图；
[0014] 图4是实施例2中，腐蚀行为的状态示意图；
[0015] 图5是对比例3中，腐蚀行为的状态示意图；
[0016] 图6是对比例4中，腐蚀行为的状态示意图。
【具体实施方式】
[0017] 本发明实施例中，采用的原料：6061型、6056型、6013型铝合金热轧板材的原始厚 度均为4mm。
[0018] 试验方法：
[0019] (一）拉伸性能按国标GB/T24182-2009(金属力学性能试验），在WTD-30型电子 拉伸试验机上进行测试；
[0020] (二）硬度测试在HVZ-5硬度计上进行，硬度以5次测试的平均值表示；
[0021] (三）按照国标GB/T7998-2005《铝合金IGC测试方法》进行晶间腐蚀敏感性测 试。试样经脱脂、酸洗、碱洗和出光，在温度35±3°C的腐蚀溶液（30g/L NaCl+10ml/L HC1) 浸泡24h。之后，制备金相试样，抛光后直接在OLYMPUS CK40M金相显微镜上观察腐蚀行为。
[0022] 以6061铝合金为例：
[0023] 对比例1 :
[0024] 6061铝合金热轧板材，经540°C /lh固溶处理及水淬后，随后进行180°C /8h时效， 达到峰值时效状态（T6)，合金硬度为135HV，抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为357MPa、 325MPa和11. 2%,腐蚀行为为晶间腐蚀，如图1所示。
[0025] 对比例2
[0026] 6061铝合金热轧板材，经540°C /lh固溶处理及水淬后，随后进行180°C /8h时效， 达到峰值时效状态（T6)，合金硬度为135HV，之后再进行80%压下量（压下率）室温冷轧变 形，最终合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为648MPa、637MPa和3. 2%，但腐蚀行为 为晶间腐蚀，如图2所示。
[0027] 从对比例1、2中可以看出：当时效处理后合金硬化程度达到过峰值时效状态后， 再进行冷轧变形并不能消除合金的晶间腐蚀敏感性。
[0028] 实施例1 :
[0029] 6061铝合金热轧板材，经540°C/lh固溶处理及水淬后，进行80 %压下量（压 下率）室温冷轧变形，最终合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为525MPa、516MPa和 7. 5%,腐蚀行为为均匀腐蚀，如图3所示。
[0030] 实施例2 :
[0031] 6061铝合金热轧板材，经540°C /lh固溶处理及水淬后，随后进行180°C /2h欠时 效处理，此时合金硬度为116HV，之后进行80%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为612MPa、597MPa和4. 2%，腐蚀行为为均匀腐蚀，如 图4所示。
[0032] 对比例3 :
[0033] 6061铝合金热轧板材，经540°C /lh固溶处理及水淬后，随后进行180°C /2h欠时 效处理，此时合金硬度为116HV，之后进行70%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为591MPa、582MPa和5. 1%，腐蚀行为为晶间腐蚀，如 图5所示。
[0034] 比较实施例2和对比例3中可以看出：当室温冷轧变形量较小时，也不能消除合金 晶间腐蚀敏感性。
[0035] 对比例4:
[0036] 其余步骤均与对比例3相同，仅仅是在"室温冷轧变形"操作之后，再将合金进行 175°C /6h时效处理，最终合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为463MPa、438MPa和 8. 5%，腐蚀行为为均匀腐蚀，具有良好的抗晶间腐蚀性能，如图6所示。
[0037] 比较"对比例3"和"对比例4"，可以发现：当室温冷轧变形操作中，压下量（压下 率）不够高的时候，通过后续的时效处理可以达到良好的晶间腐蚀抗力，但是合金强度会 因后续时效处理而大大下降。
[0038] 实施例3
[0039] 6061铝合金热轧板材，经530°C /lh固溶处理及水淬后，随后进行160°C /6h欠时 效处理，此时合金硬度为122HV，之后进行90%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为655MPa、643MPa和3. 2%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0040] 实施例4 :
[0041] 6061铝合金热轧板材，经530°C /3h固溶处理及水淬后，随后进行160°C /lh欠时 效处理，此时合金硬度为110HV，之后进行95%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为624MPa、611MPa和5. 7%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0042] 实施例5 :
[0043] 6061铝合金热轧板材，经540°C /2h固溶处理及水淬后，随后进行190°C /lh欠时 效处理，此时合金硬度为120HV，之后进行85%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为641MPa、636MPa和4. 2%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0044] 实施例6 :
[0045] 6061铝合金热轧板材，经540°C /2h固溶处理及水淬后，随后进行190°C /lh欠时 效处理，此时合金硬度为120HV，之后进行85%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为648MPa、640MPa和3. 8%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0046] 以6056铝合金为例：
[0047] 对比例5 :
[0048] 6056铝合金热轧板材，经540°C /2h固溶处理及水淬后，随后进行180°C /8h时效， 达到峰值时效状态（T6)，合金硬度为145HV，抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为415MPa、 385MPa和9. 3%，腐蚀行为为晶间腐蚀。
[0049] 对比例6:
[0050] 6056铝合金热轧板材，经540°C /2h固溶处理及水淬后，随后进行180°C /8h时效， 达到峰值时效状态（T6)，合金硬度为145HV，之后进行90%压下量（压下率）室温冷轧变 形，最终合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为619MPa、602MPa和4. 3%，但是腐蚀行 为仍为晶间腐蚀。
[0051] 从对比例5、6中可以看出：时效处理后合金硬化程度达到过峰值时效状态后，对 晶间腐蚀抗力会造成很大的负面影响。
[0052] 实施例7 :
[0053] 6056铝合金热轧板材，经540°C/2h固溶处理及水淬后，进行90 %压下量（压 下率）室温冷轧变形，最终合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为588MPa、572MPa和 6. 8%,腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0054] 实施例8 :
[0055] 6056铝合金热轧板材，经540°C /2h固溶处理及水淬后，随后进行160°C /4h欠时 效处理，此时合金硬度为132HV，之后进行90 %压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为686MPa、679MPa和3. 8%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0056] 对比例7
[0057] 6056铝合金热轧板材，经540°C /2h固溶处理及水淬后，随后进行160°C /4h欠时 效处理，此时合金硬度为132HV，之后进行60%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为613MPa、595MPa和4. 5%，腐蚀行为为晶间腐蚀。
[0058] 对比例8
[0059] 其余步骤均与对比例7相同，仅仅是在"室温冷轧变形"操作之后，再将合金进行 200°C /4h时效处理，最终合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为542MPa、527MPa和 7. 2%，腐蚀行为为均匀腐蚀，具有良好的抗晶间腐蚀性能。
[0060] 同理：将"对比例7 "和"对比例8 "进行比较，可以发现：当室温冷轧变形操作中， 压下量（压下率）不够高的时候，通过后续的时效处理可以达到良好的晶间腐蚀抗力，但是 合金强度会因后续处理而大大下降。
[0061] 实施例9:
[0062] 6056铝合金热轧板材，经530°C /3h固溶处理及水淬后，随后进行160°C /lh欠时 效处理，此时合金硬度为135HV，之后进行80%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为653MPa、645MPa和5. 4%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0063] 实施例10 :
[0064] 6056铝合金热轧板材，经550°C /3h固溶处理及水淬后，随后进行190°C /lh欠时 效处理，此时合金硬度为136HV，之后进行95%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为696MPa、681MPa和3. 5%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0065] 实施例11 :
[0066] 6056铝合金热轧板材，经550°C /lh固溶处理及水淬后，随后进行170°C /2h欠时 效处理，此时合金硬度为131HV，之后进行85%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为681MPa、672MPa和4. 2%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0067] 实施例12 :
[0068] 6056铝合金热轧板材，经550°C /2h固溶处理及水淬后，随后进行160°C /6h欠时 效处理，此时合金硬度为137HV，之后进行80%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为706MPa、693MPa和2. 9%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0069] 实施例13 :
[0070] 6056铝合金热轧板材，经530°C /2h固溶处理及水淬后，随后进行180°C /4h欠时 效处理，此时合金硬度为134HV，之后进行80%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为695MPa、684MPa和4. 7%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0071] 以6013铝合金为例：
[0072] 对比例9:
[0073] 6013铝合金热轧板材，经530°C /lh固溶处理及水淬后，随后进行180°C /8h时效， 达到峰值时效状态（T6)，合金硬度为147HV，抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为420MPa、 390MPa和8. 5%，腐蚀行为为晶间腐蚀。
[0074] 实施例14 :
[0075] 6013铝合金热轧板材，经530°C/lh固溶处理及水淬后，进行90 %压下量（压 下率）室温冷轧变形，最终合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为647MPa、63IMPa和 5. 2%,腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0076] 实施例15 :
[0077] 6013铝合金热轧板材，经530°C /?固溶处理及水淬后，随后进行180°C /lh欠时 效处理，此时合金硬度为139HV，之后进行80%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为682MPa、669MPa和4. 4%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0078] 实施例16 :
[0079] 6013铝合金热轧板材，经550°C /3h固溶处理及水淬后，随后进行160°C /lh欠时 效处理，此时合金硬度为132HV，之后进行90 %压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为705MPa、699MPa和3. 5%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0080] 实施例17 :
[0081] 6013铝合金热轧板材，经540°C /2h固溶处理及水淬后，随后进行180°C /4h欠时 效处理，此时合金硬度为142HV，之后进行80%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为699MPa、687MPa和3. 9%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0082] 实施例18 :
[0083] 6013铝合金热轧板材，经530°C /3h固溶处理及水淬后，随后进行190°C /lh欠时 效处理，此时合金硬度为140HV，之后进行90%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为718MPa、706MPa和3. 1%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
[0084] 实施例19 :
[0085] 6013铝合金热轧板材，经550°C /lh固溶处理及水淬后，随后进行170°C /?欠时 效处理，此时合金硬度为138HV，之后进行95%压下量（压下率）室温冷轧变形，最终合金 的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为724MPa、716MPa和2. 7%，腐蚀行为为均匀腐蚀。
【权利要求】
1. 一种6000系Al-Mg-Si-Cu铝合金的形变热处理方法，其特征在于：所述的形变热处 理方法为，铝合金经固溶处理、淬火，直接或欠时效处理之后，再进行大压下量室温冷轧变 形。
2. 如权利要求1所述的6000系Al-Mg-Si-Cu铝合金的形变热处理方法，其特征在于： 所述的淬火为室温水淬。
3. 如权利要求1所述的6000系Al-Mg-Si-Cu铝合金的形变热处理方法，其特征在于： 所述的欠时效处理产生的合金硬化程度不超过峰值时效硬度的90%。
4. 如权利要求1所述的6000系Al-Mg-Si-Cu铝合金的形变热处理方法，其特征在于： 所述的室温冷轧变形的压下量不低于80%。
5. 如权利要求1所述的6000系Al-Mg-Si-Cu铝合金的形变热处理方法，其特征在于： 所述的固溶处理中，固溶温度为530-550°C，固溶时间为l_3h。
【文档编号】C22F1/04GK104060201SQ201410271446
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】李海, 毛庆忠, 王芝秀, 许伟, 方必军, 宋仁国 申请人:常州大学