CN111945086B - 一种改善6xxx铝合金锻件各向异性的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械结构设计技术领域，涉及一种改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法；其具体锻造成形步骤如下：高温锻造→低温锻造→固溶处理→室温冷变形。本发明提出了一种6XXX铝合金近各向同性自由锻造方法，提高了6XXX铝合金锻件再结晶程度，降低了锻件纵向、横向、高向三向之间的强韧性能差，提高6XXX自由锻件强度与综合力学性能，适用于制造厚度60mm以上6XXX铝合金自由锻件。
Description
技术领域
本发明属于铝合金热加工领域，尤其涉及一种改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法。
背景技术
近几年，随着工程机械与武器装备集成一体化、低成本要求逐渐提高，作为具备较高性能、低成本的6XXX铝合金锻件在装备制造业的应用越来越广泛，但与此同时对6XXX铝合金锻件的综合性能要求也越来越高，尤其是提高6XXX铝合金锻件强度的同时又降低6XXX铝合金自由锻件各向异性严重的问题。
专利201711284318.7公开了一种7000系铝合金的锻造方法，提到的两级阶梯式锻造方法是先温锻、再热锻的自由锻造方法，其目的减少原始晶界的数量，增加了高向延伸率。且温锻温度范围是不高于340℃，涉及7050、7A85、7055等7000系铝合金，且无法改善三向各向异性。其工艺无法适用于6XXX系合金。现有技术中也无针对6XXX系合金的阶梯式锻造方法。
现有工艺中，固溶处理之后的冷变形量控制在1％-5％，其目的是为了消除锻件中淬火应力，无法实现改善6XXX铝合金锻件各向异性。
因此，为解决上述问题，亟需要开发一种改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法。
发明内容
本发明的目的是：提供一种改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，提高6XXX铝合金强韧性能的近各向同性自由锻造方法，解决6XXX铝合金自由锻件强度偏低且纵向、横向、高向三向性能各向异性严重的问题，适用于制造厚度60mm以上铝合金自由锻件。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，所述锻造方法采用高温锻造→低温锻造→固溶处理→室温锻造工艺方式提升锻件再结晶组程度，且在室温锻造中的变形量在10％以上。
锻造工艺的具体步骤如下：
步骤一、高温锻造：对6XXX铝合金锻坯进行锻造，高温锻造始锻温度460℃～510℃，终锻温度≥400℃；
步骤二、低温锻造：低温锻造始锻温度230℃～250℃，终锻温度≥200℃；
步骤三、固溶处理：固溶温度540℃～550℃，保温时间3h～10h，室温淬火；
步骤四、室温锻造：室温锻造温度15℃～25℃，终锻温度≥10℃，变形量10％～30％。
步骤一前还包括对6XXX铝合金进行均匀化处理。
优选地，步骤一中锻造比不小于7。
优选地，步骤二中锻造比不小于2.5。
优选地，步骤三中采用室温水淬工艺。
优选地，室温锻造为沿高度方向进行墩粗变形。
优选地，步骤四中变形量10％～25％。
本发明的有益效果是：
1)提出了一种提高6XXX铝合金强韧性能的近各向同性自由锻造方法，通过高温锻造与低温锻造方法有效提升合金晶粒的再结晶体积分数，通过室温锻造冷变形提高锻件晶粒内位错密度从而提升合金强度，降低自由锻件纵向、横向、高向三向之间的强韧性能差，从而提高6XXX铝合金自由锻件的综合力学性能。本申请中涉及的室温锻造变形量控制在10％～25％，其目的是为显著提高锻件内部位错数量，结合在时效后期实现锻件纵向横向高向强度的同时提升，并降低锻件各向异性。
2)该工艺方法在实施过程中无需特殊工装，易操作、易实现、成本低。
3)该锻造工艺方法适用于制造航空航天、兵器、核工业、交通运输等领域需求的厚度60mm以上规格的6XXX铝合金自由锻件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
在下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。本发明的提高6XXX铝合金强韧性能的近各向同性自由锻造方法，采用高温锻造→低温锻造→固溶处理→室温锻造工艺方式提升锻件再结晶组程度，下面结合具体实施例对本发明的锻造工艺的具体步骤描述如下。
实施例1：
锻造毛坯为φ360mm×480mm 6082铝合金，具体锻造的步骤如下：
1)高温锻造：采用均匀化处理的6082铝合金锻坯进行锻造，高温锻造始锻温度460℃，终锻温度440℃，锻造比8.4；
2)低温锻造：低温锻造始锻温度250℃，终锻温度235℃，锻造比为2.8；
3)固溶处理：固溶温度550℃，保温时间4h，室温水淬火。
4)室温锻造：室温锻造温度25℃，终锻温度20℃，沿高度方向进行墩粗变形锻造，变形量20％。锻件尺寸：φ700mm×90mm
实施例2：
锻造毛坯为φ300mm×670mm 6061铝合金，具体锻造的步骤如下：
1)高温锻造：采用均匀化处理的6061铝合金锻坯进行锻造，高温锻造始锻温度480℃，终锻温度468℃，锻造比8；
2)低温锻造：低温锻造始锻温度240℃，终锻温度220℃，锻造比为2.6；
3)固溶处理：固溶温度550℃，保温时间6h，室温水淬火。
4)室温锻造：室温锻造温度23℃，终锻温度18℃，沿高度方向进行墩粗变形锻造，变形量25％。锻件尺寸：500mm×450mm×150mm
将上述两个实施例进行T652热处理，热处理工艺参数如下：
时效制度：165℃×12h。本发明锻造方法制备的两种6XXX铝合金自由锻件与传统锻造方法制备的6XXX铝合金锻件经过相同热处理制度后的性能详见附表1。实验结果表明，采用本发明的工艺后6XXX铝合金三向异性大大改善。
表1实施例与传统热锻性能对比
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，所述锻造方法采用高温锻造→低温锻造→固溶处理→室温锻造工艺方式提升锻件再结晶组程度，且在室温锻造中的变形量在10％以上；
所述高温锻造：对6XXX铝合金锻坯进行锻造，高温锻造始锻温度460℃～510℃，终锻温度≥400℃；
所述低温锻造：低温锻造始锻温度230℃～250℃，终锻温度≥200℃。
2.根据权利要求1所述的改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，锻造工艺的具体步骤如下：
所述固溶处理：固溶温度540℃～550℃，保温时间3h～10h，室温淬火；
所述室温锻造：室温锻造温度15℃～25℃，终锻温度≥10℃，变形量10％～30％。
3.根据权利要求2所述的改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，步骤一高温锻造之前对6XXX铝合金进行均匀化处理。
4.根据权利要求2所述的改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，步骤一中锻造比不小于7。
5.根据权利要求2所述的改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，步骤二中锻造比不小于2.5。
6.根据权利要求2所述的改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，步骤三中采用室温水淬工艺。
7.根据权利要求2所述的改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，步骤四室温锻造为沿高度方向进行镦粗变形。
8.根据权利要求2所述的改善6XXX铝合金锻件各向异性的锻造方法，其特征在于，步骤四中变形量10％～25％。
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