一種液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理方法。
【背景技術】
[0002]Al-Mg-Si合金具有中等的抗拉強度，良好的塑性變形能力，通常被用于鍛造合金。微調Al-Mg-Si合金的成分，提高合金的流動性，使得該合金可以通過液態模鍛成形，制備復雜形狀的制品，如汽車輪轂等。液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理通常采用T6處理，固溶溫度為540°C，固溶時間為120分鐘，時效溫度為180°C，時效時間為720分鐘，熱處理時間較長，不僅降低生產效率，也產生巨大的能耗。因此，開發一種適合于液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理工藝具有重要的意義和應用價值。
[0003]Al-Mg-Si合金的熱處理包括固溶處理和時效處理，固溶處理是將鑄態合金中粗大的Mg2Si相溶入到基體中，為后續的時效處理做準備。Mg2Si相在鋁合金中的溶解溫度為520°C，因此通常的固溶溫度設為540°C，時間為120分鐘。Al-Mg-Si合金的時效處理是讓固溶處理時溶入合金中的Mg2Si相重新均勻彌散的析出，起到強化合金的作用，通常時效溫度為170-180°C，時效的時間較長，通常為710-750分鐘。
[0004]液態模鍛Al-Mg-Si合金運用通用的T6處理工藝后，存在兩個問題:一是熱處理時間過長，工業化生產效率過低；二是經T6處理后，合金的強度和延伸率不足，主要原因是Al-Mg-Si合金中存在宏觀偏析。
[0005]發明專利“一種6061鋁合金的熱處理工藝”(申請公布號CN 104561859 A)提出了一種Al-Mg-Si合金6061的熱處理工藝，將鋁合金工件在450-520°C下固溶處理2_3h，在162-165°C下時效處理5-8h，但是該工藝下合金的固溶和時效溫度過低，合金的強度不足。發明專利“一種合金的熱處理方法”(公開號CN 101570838 A)提出了 6000系Al-Mg-Si合金的熱處理方法，該發明首先將6000系鋁合金在520-580 °C溫度范圍內進行固溶處理，保溫15-240分鐘后淬火，然后在180-240°C進行第一級時效，15-480分鐘；第二級為130-170°C，時效24h-2400h，最后再在180_240°C下時效2_10h。該工藝固溶溫度過高，6061合金中的低熔點共晶會發生初熔，盡管不降抗拉強度和延伸率，但是會極大降低合金的疲勞強度，同時，時效時間過長，工業上很難應用。
【發明內容】
[0006]針對現有技術存在的問題，本發明提供一種液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理方法，目的是既能節省能源消耗，同時又能大幅度提高合金拉伸性能。
[0007]實現本發明目的的技術方案按照以下步驟進行:
Cl)首先對液態模鍛Al-Mg-Si合金毛坯鑄件進行固溶處理，固溶處理溫度為56(T570°C，保溫時間為120~180分鐘，固溶后進行水冷，水的溫度控制在25~30°C ；
(2)然后分兩段進行時效處理，先在175~185°C保溫60-70分鐘，再在19(T220°C保溫60~70分鐘，最后通氮氣冷卻，得到熱處理后的液態模鍛Al-Mg-Si合金，其抗拉強度達365-380MPa，延伸率彡 10%。
[0008]與現有技術相比，本發明的特點和有益效果是:
(I)本發明中液態模鍛Al-Mg-Si合金的固溶溫度為56(T70°C，固溶時間為120~180分鐘，水冷溫度控制在25~30°C。這是基于液態模鍛Al-Mg-Si合金在56(T570°C的偏高固溶溫度下，能夠減輕液態模鍛合金鑄態組織中的宏觀偏析，提高合金的拉伸性能。同時，鑄態合金組織中的Mg2Si相能夠充分溶入到鋁基體中，然后水冷，使α -Al形成過飽和固溶體，達到最佳固溶效果。
[0009](2)本發明中液態模鍛Al-Mg-Si合金在時效處理過程中發生如下轉變:
G.P ( I ) -G.P (II)— β ' — β (Mg2Si)0
[0010]本發明的時效工藝分兩段進行，首先在175~185°C保溫60~70分鐘，是為了保證G.Ρ的形核數量，然后在190~220°C保溫60~70分鐘，氮氣冷卻，是為了保證形核的G.Ρ充分長大和到及β (Mg2Si)的轉變過程，這樣既能保證合金的抗拉強度，同時又使合金具有較高的延伸率。
[0011]本發明使液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理時間縮短了近一半，提高了液態模鍛Al-Mg-Si合金制品的熱處理生產效率，降低能耗，節省了能源；本發明還使Al-Mg-Si合金的抗拉強度由液態模鍛鑄態制品的200-210MPa提高到365_380MPa，延伸率保持在10%以上。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
本實施例的液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理方法，按照以下步驟進行:
(1)首先對液態模鍛Al-Mg-Si合金毛坯鑄件進行固溶處理，固溶處理溫度為560°C，保溫時間為120分鐘，固溶后進行水冷，水的溫度控制在25°C ;
(2)然后分兩段進行時效處理，先在175°C保溫70分鐘，再在190°C保溫70分鐘，最后通氮氣冷卻，得到熱處理后的液態模鍛Al-Mg-Si合金，其抗拉強度達365MPa，延伸率14%。
[0013]實施例2
本實施例的液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理方法，按照以下步驟進行:
(1)首先對液態模鍛Al-Mg-Si合金毛坯鑄件進行固溶處理，固溶處理溫度為560°C，保溫時間為180分鐘，固溶后進行水冷，水的溫度控制在28°C ;
(2)然后分兩段進行時效處理，先在185°C保溫60分鐘，再在20(TC保溫60分鐘，最后通氮氣冷卻，得到熱處理后的液態模鍛Al-Mg-Si合金，其抗拉強度達371MPa，延伸率12%。
[0014]實施例3
本實施例的液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理方法，按照以下步驟進行:
(1)首先對液態模鍛Al-Mg-Si合金毛坯鑄件進行固溶處理，固溶處理溫度為570°C，保溫時間為120分鐘，固溶后進行水冷，水的溫度控制在30°C ;
(2)然后分兩段進行時效處理，先在180°C保溫65分鐘，再在195°C保溫65分鐘，最后通氮氣冷卻，得到熱處理后的液態模鍛Al-Mg-Si合金，其抗拉強度達380MPa，延伸率
10.1%。
[0015]實施例4 本實施例的液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理方法，按照以下步驟進行:
(1)首先對液態模鍛Al-Mg-Si合金毛坯鑄件進行固溶處理，固溶處理溫度為565°C，保溫時間為160分鐘，固溶后進行水冷，水的溫度控制在30°C ;
(2)然后分兩段進行時效處理，先在175°C保溫70分鐘，再在220°C保溫70分鐘，最后通氮氣冷卻，得到熱處理后的液態模鍛Al-Mg-Si合金，其抗拉強度達370MPa，延伸率
11.2%。
【主權項】
1.一種液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理方法，其特征在于按照以下步驟進行: Cl)首先對液態模鍛Al-Mg-Si合金毛坯鑄件進行固溶處理，固溶處理溫度為56(T570°C，保溫時間為120~180分鐘，固溶后進行水冷，水的溫度控制在25~30°C ； (2)然后分兩段進行時效處理，先在175~185°C保溫60-70分鐘，再在19(T220°C保溫60~70分鐘，最后通氮氣冷卻，得到熱處理后的液態模鍛Al-Mg-Si合金，其抗拉強度達365-380MPa，延伸率彡 10%。
【專利摘要】本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理方法。本發明首先對液態模鍛Al-Mg-Si合金毛坯鑄件進行固溶處理，固溶處理溫度為560~570℃，保溫時間為120~180分鐘，固溶后進行水冷，然后分兩段進行時效處理，先在175~185℃保溫60-70分鐘，再在190~220℃保溫60~70分鐘，最后通氮氣冷卻，得到熱處理后的液態模鍛Al-Mg-Si合金，其抗拉強度達365-380MPa，延伸率≥10%。本發明使液態模鍛Al-Mg-Si合金的熱處理時間縮短了近一半，提高了液態模鍛Al-Mg-Si合金制品的熱處理生產效率，降低能耗，節省了能源。
【IPC分類】C22F1/05, C22F1/047
【公開號】CN105112825
【申請號】CN201510610329
【發明人】劉民, 孫躍軍, 張明新, 劉杰, 胡忠潮
【申請人】遼寧工程技術大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月23日