一种液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理方法。
【背景技术】
[0002]Al-Mg-Si合金具有中等的抗拉强度，良好的塑性变形能力，通常被用于锻造合金。微调Al-Mg-Si合金的成分，提高合金的流动性，使得该合金可以通过液态模锻成形，制备复杂形状的制品，如汽车轮毂等。液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理通常采用T6处理，固溶温度为540°C，固溶时间为120分钟，时效温度为180°C，时效时间为720分钟，热处理时间较长，不仅降低生产效率，也产生巨大的能耗。因此，开发一种适合于液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理工艺具有重要的意义和应用价值。
[0003]Al-Mg-Si合金的热处理包括固溶处理和时效处理，固溶处理是将铸态合金中粗大的Mg2Si相溶入到基体中，为后续的时效处理做准备。Mg2Si相在铝合金中的溶解温度为520°C，因此通常的固溶温度设为540°C，时间为120分钟。Al-Mg-Si合金的时效处理是让固溶处理时溶入合金中的Mg2Si相重新均匀弥散的析出，起到强化合金的作用，通常时效温度为170-180°C，时效的时间较长，通常为710-750分钟。
[0004]液态模锻Al-Mg-Si合金运用通用的T6处理工艺后，存在两个问题:一是热处理时间过长，工业化生产效率过低；二是经T6处理后，合金的强度和延伸率不足，主要原因是Al-Mg-Si合金中存在宏观偏析。
[0005]发明专利“一种6061铝合金的热处理工艺”(申请公布号CN 104561859 A)提出了一种Al-Mg-Si合金6061的热处理工艺，将铝合金工件在450-520°C下固溶处理2_3h，在162-165°C下时效处理5-8h，但是该工艺下合金的固溶和时效温度过低，合金的强度不足。发明专利“一种合金的热处理方法”(公开号CN 101570838 A)提出了 6000系Al-Mg-Si合金的热处理方法，该发明首先将6000系铝合金在520-580 °C温度范围内进行固溶处理，保温15-240分钟后淬火，然后在180-240°C进行第一级时效，15-480分钟；第二级为130-170°C，时效24h-2400h，最后再在180_240°C下时效2_10h。该工艺固溶温度过高，6061合金中的低熔点共晶会发生初熔，尽管不降抗拉强度和延伸率，但是会极大降低合金的疲劳强度，同时，时效时间过长，工业上很难应用。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理方法，目的是既能节省能源消耗，同时又能大幅度提高合金拉伸性能。
[0007]实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行:
Cl)首先对液态模锻Al-Mg-Si合金毛坯铸件进行固溶处理，固溶处理温度为56(T570°C，保温时间为120~180分钟，固溶后进行水冷，水的温度控制在25~30°C ；
(2)然后分两段进行时效处理，先在175~185°C保温60-70分钟，再在19(T220°C保温60~70分钟，最后通氮气冷却，得到热处理后的液态模锻Al-Mg-Si合金，其抗拉强度达365-380MPa，延伸率彡 10%。
[0008]与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是:
(I)本发明中液态模锻Al-Mg-Si合金的固溶温度为56(T70°C，固溶时间为120~180分钟，水冷温度控制在25~30°C。这是基于液态模锻Al-Mg-Si合金在56(T570°C的偏高固溶温度下，能够减轻液态模锻合金铸态组织中的宏观偏析，提高合金的拉伸性能。同时，铸态合金组织中的Mg2Si相能够充分溶入到铝基体中，然后水冷，使α -Al形成过饱和固溶体，达到最佳固溶效果。
[0009](2)本发明中液态模锻Al-Mg-Si合金在时效处理过程中发生如下转变:
G.P ( I ) -G.P (II)— β ' — β (Mg2Si)0
[0010]本发明的时效工艺分两段进行，首先在175~185°C保温60~70分钟，是为了保证G.Ρ的形核数量，然后在190~220°C保温60~70分钟，氮气冷却，是为了保证形核的G.Ρ充分长大和到及β (Mg2Si)的转变过程，这样既能保证合金的抗拉强度，同时又使合金具有较高的延伸率。
[0011]本发明使液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理时间缩短了近一半，提高了液态模锻Al-Mg-Si合金制品的热处理生产效率，降低能耗，节省了能源；本发明还使Al-Mg-Si合金的抗拉强度由液态模锻铸态制品的200-210MPa提高到365_380MPa，延伸率保持在10%以上。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
本实施例的液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理方法，按照以下步骤进行:
(1)首先对液态模锻Al-Mg-Si合金毛坯铸件进行固溶处理，固溶处理温度为560°C，保温时间为120分钟，固溶后进行水冷，水的温度控制在25°C ;
(2)然后分两段进行时效处理，先在175°C保温70分钟，再在190°C保温70分钟，最后通氮气冷却，得到热处理后的液态模锻Al-Mg-Si合金，其抗拉强度达365MPa，延伸率14%。
[0013]实施例2
本实施例的液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理方法，按照以下步骤进行:
(1)首先对液态模锻Al-Mg-Si合金毛坯铸件进行固溶处理，固溶处理温度为560°C，保温时间为180分钟，固溶后进行水冷，水的温度控制在28°C ;
(2)然后分两段进行时效处理，先在185°C保温60分钟，再在20(TC保温60分钟，最后通氮气冷却，得到热处理后的液态模锻Al-Mg-Si合金，其抗拉强度达371MPa，延伸率12%。
[0014]实施例3
本实施例的液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理方法，按照以下步骤进行:
(1)首先对液态模锻Al-Mg-Si合金毛坯铸件进行固溶处理，固溶处理温度为570°C，保温时间为120分钟，固溶后进行水冷，水的温度控制在30°C ;
(2)然后分两段进行时效处理，先在180°C保温65分钟，再在195°C保温65分钟，最后通氮气冷却，得到热处理后的液态模锻Al-Mg-Si合金，其抗拉强度达380MPa，延伸率
10.1%。
[0015]实施例4 本实施例的液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理方法，按照以下步骤进行:
(1)首先对液态模锻Al-Mg-Si合金毛坯铸件进行固溶处理，固溶处理温度为565°C，保温时间为160分钟，固溶后进行水冷，水的温度控制在30°C ;
(2)然后分两段进行时效处理，先在175°C保温70分钟，再在220°C保温70分钟，最后通氮气冷却，得到热处理后的液态模锻Al-Mg-Si合金，其抗拉强度达370MPa，延伸率
11.2%。
【主权项】
1.一种液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理方法，其特征在于按照以下步骤进行: Cl)首先对液态模锻Al-Mg-Si合金毛坯铸件进行固溶处理，固溶处理温度为56(T570°C，保温时间为120~180分钟，固溶后进行水冷，水的温度控制在25~30°C ； (2)然后分两段进行时效处理，先在175~185°C保温60-70分钟，再在19(T220°C保温60~70分钟，最后通氮气冷却，得到热处理后的液态模锻Al-Mg-Si合金，其抗拉强度达365-380MPa，延伸率彡 10%。
【专利摘要】本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理方法。本发明首先对液态模锻Al-Mg-Si合金毛坯铸件进行固溶处理，固溶处理温度为560~570℃，保温时间为120~180分钟，固溶后进行水冷，然后分两段进行时效处理，先在175~185℃保温60-70分钟，再在190~220℃保温60~70分钟，最后通氮气冷却，得到热处理后的液态模锻Al-Mg-Si合金，其抗拉强度达365-380MPa，延伸率≥10%。本发明使液态模锻Al-Mg-Si合金的热处理时间缩短了近一半，提高了液态模锻Al-Mg-Si合金制品的热处理生产效率，降低能耗，节省了能源。
【IPC分类】C22F1/05, C22F1/047
【公开号】CN105112825
【申请号】CN201510610329
【发明人】刘民, 孙跃军, 张明新, 刘杰, 胡忠潮
【申请人】辽宁工程技术大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月23日