一種同時提高6000系鋁合金強度和晶間腐蝕抗力的形變熱處理方法
【專利摘要】本發明屬于鋁合金形變熱處理方法領域，特別涉及一種能夠同時提高6000系Al-Mg-Si-Cu鋁合金強度和晶間腐蝕抗力的熱處理方法。鋁合金經固溶處理、淬火，直接或欠時效處理之后，再進行大壓下量室溫冷軋變形，其中，控制欠時效處理后合金硬化程度不超過峰值時效硬度的95％；室溫冷軋變形的壓下量(壓下率)不低于80％。本發明的形變熱處理方法簡單易行，6000系鋁合金經過本發明工藝處理后，無需再進行后續處理，即可同時獲得優異的合金強度與晶間腐蝕抗力。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋁合金形變熱處理方法領域，特別涉及一種能夠同時提高6000系 Al-Mg-Si-Cu鋁合金強度和晶間腐蝕抗力的熱處理方法。 -種同時提高6000系鋁合金強度和晶間腐蝕抗力的形變 熱處理方法
【背景技術】
[0002] 6000系Al-Mg-Si-Cu鋁合金具有中等強度、低密度以及良好的成型性和焊接性等 特點，在汽車制造、航天航空及軌道交通等行業得到廣泛應用。然而，由于Cu的添加，造成 該系鋁合金晶間腐蝕敏感性大幅度增加，特別是在峰值時效狀態（T6)下尤為嚴重，從而限 制了該系合金在具有一定腐蝕性的環境中的應用。其次，由于6000系鋁合金的合金化程度 相對較低，即使經過峰值時效處理，形成的第二相粒子數量較少，所貢獻的析出強化效果也 相對有限。目前，該系合金強度一般低于450MPa。最后，作為工程結構材料,6000系錯合金 制備工藝必須滿足工業化生產需求。例如，等通道擠壓（ECAP)、高壓扭轉（HPT)和累積疊軋 (ARB)等成型工藝，盡管能夠實現大幅度提高鋁合金強度的目的，但是這些強塑性變形方法 目前還難以適應工業化生產。因此，如何實現6000系鋁合金強度和晶間腐蝕抗力的同步提 高，并且成形工藝適合鋁合金實際工業化生產，將對于挖掘6000系性能潛力和擴大其工業 應用具有重要意義。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是：提供一種更為簡易的方法，實現6000系鋁合金強 度和晶間腐蝕抗力的同步提1?。
[0004] 本發明采用的技術方案為：
[0005] 提供了一種6000系Al-Mg-Si-Cu鋁合金的形變熱處理方法：鋁合金經固溶處理、 淬火，直接或欠時效處理之后，再進行大壓下量室溫冷軋變形，
[0006] 上述固溶處理是指：將Mg、Si、Cu合金元素溶入鋁基體以形成高溫固溶體，固溶 處理工藝參數主要包括固溶溫度和固溶時間，對于不同6000系鋁合金來說，固溶處理溫 度范圍不同；對于不同裝爐量來說，固溶處理時間也不同，作為優選，固溶溫度一般選擇在 530-550°C范圍內，固溶時間一般選擇在l_3h范圍內；
[0007] 上述淬火是采用快速冷卻方式將高溫固溶體凍結下來，形成常溫過飽和固溶體， 作為優選，淬火方式采用室溫水淬；
[0008] 上述欠時效處理是指：使常溫過飽和固溶體發生部分析出而獲得一定硬化程度， 時效工藝參數包括時效溫度和時效時間。作為優選，欠時效處理溫度選擇在160_190°C范圍 內，而欠時效處理時間選擇在l_6h范圍內，并控制欠時效處理后合金硬化程度不超過峰值 時效硬度的95% ;
[0009] 本發明中，冷軋變形操作是進一步提高6000系鋁合金強度重要步驟，更是保證合 金材料晶間腐蝕抗力必不可少的步驟，為了同時獲得高強度和晶間腐蝕抗力，作為優選，室 溫冷軋變形的壓下量（壓下率）不低于80%。
[0010] 本發明的有益效果在于：本發明的形變熱處理方法簡單易行，6000系鋁合金經過 本發明工藝處理后，無需再進行后續處理，即可同時獲得優異的合金強度與晶間腐蝕抗力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1是對比例1中，腐蝕行為的狀態示意圖；
[0012] 圖2是對比例2中，腐蝕行為的狀態示意圖；
[0013] 圖3是實施例1中，腐蝕行為的狀態示意圖；
[0014] 圖4是實施例2中，腐蝕行為的狀態示意圖；
[0015] 圖5是對比例3中，腐蝕行為的狀態示意圖；
[0016] 圖6是對比例4中，腐蝕行為的狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 本發明實施例中，采用的原料：6061型、6056型、6013型鋁合金熱軋板材的原始厚 度均為4mm。
[0018] 試驗方法：
[0019] (一）拉伸性能按國標GB/T24182-2009(金屬力學性能試驗），在WTD-30型電子 拉伸試驗機上進行測試；
[0020] (二）硬度測試在HVZ-5硬度計上進行，硬度以5次測試的平均值表示；
[0021] (三）按照國標GB/T7998-2005《鋁合金IGC測試方法》進行晶間腐蝕敏感性測 試。試樣經脫脂、酸洗、堿洗和出光，在溫度35±3°C的腐蝕溶液（30g/L NaCl+10ml/L HC1) 浸泡24h。之后，制備金相試樣，拋光后直接在OLYMPUS CK40M金相顯微鏡上觀察腐蝕行為。
[0022] 以6061鋁合金為例：
[0023] 對比例1 :
[0024] 6061鋁合金熱軋板材，經540°C /lh固溶處理及水淬后，隨后進行180°C /8h時效， 達到峰值時效狀態（T6)，合金硬度為135HV，抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為357MPa、 325MPa和11. 2%,腐蝕行為為晶間腐蝕，如圖1所示。
[0025] 對比例2
[0026] 6061鋁合金熱軋板材，經540°C /lh固溶處理及水淬后，隨后進行180°C /8h時效， 達到峰值時效狀態（T6)，合金硬度為135HV，之后再進行80%壓下量（壓下率）室溫冷軋變 形，最終合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為648MPa、637MPa和3. 2%，但腐蝕行為 為晶間腐蝕，如圖2所示。
[0027] 從對比例1、2中可以看出：當時效處理后合金硬化程度達到過峰值時效狀態后， 再進行冷軋變形并不能消除合金的晶間腐蝕敏感性。
[0028] 實施例1 :
[0029] 6061鋁合金熱軋板材，經540°C/lh固溶處理及水淬后，進行80 %壓下量（壓 下率）室溫冷軋變形，最終合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為525MPa、516MPa和 7. 5%,腐蝕行為為均勻腐蝕，如圖3所示。
[0030] 實施例2 :
[0031] 6061鋁合金熱軋板材，經540°C /lh固溶處理及水淬后，隨后進行180°C /2h欠時 效處理，此時合金硬度為116HV，之后進行80%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為612MPa、597MPa和4. 2%，腐蝕行為為均勻腐蝕，如 圖4所示。
[0032] 對比例3 :
[0033] 6061鋁合金熱軋板材，經540°C /lh固溶處理及水淬后，隨后進行180°C /2h欠時 效處理，此時合金硬度為116HV，之后進行70%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為591MPa、582MPa和5. 1%，腐蝕行為為晶間腐蝕，如 圖5所示。
[0034] 比較實施例2和對比例3中可以看出：當室溫冷軋變形量較小時，也不能消除合金 晶間腐蝕敏感性。
[0035] 對比例4:
[0036] 其余步驟均與對比例3相同，僅僅是在"室溫冷軋變形"操作之后，再將合金進行 175°C /6h時效處理，最終合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為463MPa、438MPa和 8. 5%，腐蝕行為為均勻腐蝕，具有良好的抗晶間腐蝕性能，如圖6所示。
[0037] 比較"對比例3"和"對比例4"，可以發現：當室溫冷軋變形操作中，壓下量（壓下 率）不夠高的時候，通過后續的時效處理可以達到良好的晶間腐蝕抗力，但是合金強度會 因后續時效處理而大大下降。
[0038] 實施例3
[0039] 6061鋁合金熱軋板材，經530°C /lh固溶處理及水淬后，隨后進行160°C /6h欠時 效處理，此時合金硬度為122HV，之后進行90%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為655MPa、643MPa和3. 2%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0040] 實施例4 :
[0041] 6061鋁合金熱軋板材，經530°C /3h固溶處理及水淬后，隨后進行160°C /lh欠時 效處理，此時合金硬度為110HV，之后進行95%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為624MPa、611MPa和5. 7%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0042] 實施例5 :
[0043] 6061鋁合金熱軋板材，經540°C /2h固溶處理及水淬后，隨后進行190°C /lh欠時 效處理，此時合金硬度為120HV，之后進行85%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為641MPa、636MPa和4. 2%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0044] 實施例6 :
[0045] 6061鋁合金熱軋板材，經540°C /2h固溶處理及水淬后，隨后進行190°C /lh欠時 效處理，此時合金硬度為120HV，之后進行85%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為648MPa、640MPa和3. 8%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0046] 以6056鋁合金為例：
[0047] 對比例5 :
[0048] 6056鋁合金熱軋板材，經540°C /2h固溶處理及水淬后，隨后進行180°C /8h時效， 達到峰值時效狀態（T6)，合金硬度為145HV，抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為415MPa、 385MPa和9. 3%，腐蝕行為為晶間腐蝕。
[0049] 對比例6:
[0050] 6056鋁合金熱軋板材，經540°C /2h固溶處理及水淬后，隨后進行180°C /8h時效， 達到峰值時效狀態（T6)，合金硬度為145HV，之后進行90%壓下量（壓下率）室溫冷軋變 形，最終合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為619MPa、602MPa和4. 3%，但是腐蝕行 為仍為晶間腐蝕。
[0051] 從對比例5、6中可以看出：時效處理后合金硬化程度達到過峰值時效狀態后，對 晶間腐蝕抗力會造成很大的負面影響。
[0052] 實施例7 :
[0053] 6056鋁合金熱軋板材，經540°C/2h固溶處理及水淬后，進行90 %壓下量（壓 下率）室溫冷軋變形，最終合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為588MPa、572MPa和 6. 8%,腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0054] 實施例8 :
[0055] 6056鋁合金熱軋板材，經540°C /2h固溶處理及水淬后，隨后進行160°C /4h欠時 效處理，此時合金硬度為132HV，之后進行90 %壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為686MPa、679MPa和3. 8%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0056] 對比例7
[0057] 6056鋁合金熱軋板材，經540°C /2h固溶處理及水淬后，隨后進行160°C /4h欠時 效處理，此時合金硬度為132HV，之后進行60%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為613MPa、595MPa和4. 5%，腐蝕行為為晶間腐蝕。
[0058] 對比例8
[0059] 其余步驟均與對比例7相同，僅僅是在"室溫冷軋變形"操作之后，再將合金進行 200°C /4h時效處理，最終合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為542MPa、527MPa和 7. 2%，腐蝕行為為均勻腐蝕，具有良好的抗晶間腐蝕性能。
[0060] 同理：將"對比例7 "和"對比例8 "進行比較，可以發現：當室溫冷軋變形操作中， 壓下量（壓下率）不夠高的時候，通過后續的時效處理可以達到良好的晶間腐蝕抗力，但是 合金強度會因后續處理而大大下降。
[0061] 實施例9:
[0062] 6056鋁合金熱軋板材，經530°C /3h固溶處理及水淬后，隨后進行160°C /lh欠時 效處理，此時合金硬度為135HV，之后進行80%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為653MPa、645MPa和5. 4%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0063] 實施例10 :
[0064] 6056鋁合金熱軋板材，經550°C /3h固溶處理及水淬后，隨后進行190°C /lh欠時 效處理，此時合金硬度為136HV，之后進行95%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為696MPa、681MPa和3. 5%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0065] 實施例11 :
[0066] 6056鋁合金熱軋板材，經550°C /lh固溶處理及水淬后，隨后進行170°C /2h欠時 效處理，此時合金硬度為131HV，之后進行85%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為681MPa、672MPa和4. 2%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0067] 實施例12 :
[0068] 6056鋁合金熱軋板材，經550°C /2h固溶處理及水淬后，隨后進行160°C /6h欠時 效處理，此時合金硬度為137HV，之后進行80%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為706MPa、693MPa和2. 9%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0069] 實施例13 :
[0070] 6056鋁合金熱軋板材，經530°C /2h固溶處理及水淬后，隨后進行180°C /4h欠時 效處理，此時合金硬度為134HV，之后進行80%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為695MPa、684MPa和4. 7%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0071] 以6013鋁合金為例：
[0072] 對比例9:
[0073] 6013鋁合金熱軋板材，經530°C /lh固溶處理及水淬后，隨后進行180°C /8h時效， 達到峰值時效狀態（T6)，合金硬度為147HV，抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為420MPa、 390MPa和8. 5%，腐蝕行為為晶間腐蝕。
[0074] 實施例14 :
[0075] 6013鋁合金熱軋板材，經530°C/lh固溶處理及水淬后，進行90 %壓下量（壓 下率）室溫冷軋變形，最終合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為647MPa、63IMPa和 5. 2%,腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0076] 實施例15 :
[0077] 6013鋁合金熱軋板材，經530°C /?固溶處理及水淬后，隨后進行180°C /lh欠時 效處理，此時合金硬度為139HV，之后進行80%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為682MPa、669MPa和4. 4%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0078] 實施例16 :
[0079] 6013鋁合金熱軋板材，經550°C /3h固溶處理及水淬后，隨后進行160°C /lh欠時 效處理，此時合金硬度為132HV，之后進行90 %壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為705MPa、699MPa和3. 5%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0080] 實施例17 :
[0081] 6013鋁合金熱軋板材，經540°C /2h固溶處理及水淬后，隨后進行180°C /4h欠時 效處理，此時合金硬度為142HV，之后進行80%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為699MPa、687MPa和3. 9%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0082] 實施例18 :
[0083] 6013鋁合金熱軋板材，經530°C /3h固溶處理及水淬后，隨后進行190°C /lh欠時 效處理，此時合金硬度為140HV，之后進行90%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為718MPa、706MPa和3. 1%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
[0084] 實施例19 :
[0085] 6013鋁合金熱軋板材，經550°C /lh固溶處理及水淬后，隨后進行170°C /?欠時 效處理，此時合金硬度為138HV，之后進行95%壓下量（壓下率）室溫冷軋變形，最終合金 的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為724MPa、716MPa和2. 7%，腐蝕行為為均勻腐蝕。
【權利要求】
1. 一種6000系Al-Mg-Si-Cu鋁合金的形變熱處理方法，其特征在于：所述的形變熱處 理方法為，鋁合金經固溶處理、淬火，直接或欠時效處理之后，再進行大壓下量室溫冷軋變 形。
2. 如權利要求1所述的6000系Al-Mg-Si-Cu鋁合金的形變熱處理方法，其特征在于： 所述的淬火為室溫水淬。
3. 如權利要求1所述的6000系Al-Mg-Si-Cu鋁合金的形變熱處理方法，其特征在于： 所述的欠時效處理產生的合金硬化程度不超過峰值時效硬度的90%。
4. 如權利要求1所述的6000系Al-Mg-Si-Cu鋁合金的形變熱處理方法，其特征在于： 所述的室溫冷軋變形的壓下量不低于80%。
5. 如權利要求1所述的6000系Al-Mg-Si-Cu鋁合金的形變熱處理方法，其特征在于： 所述的固溶處理中，固溶溫度為530-550°C，固溶時間為l_3h。
【文檔編號】C22F1/04GK104060201SQ201410271446
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】李海, 毛慶忠, 王芝秀, 許偉, 方必軍, 宋仁國 申請人:常州大學