工业铝型材的淬火与时效

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1 6 , 1 1
筒温/ ℃
3 0 ̄4 0 8 0
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试验采用在线淬火与空气炉加热淬火进行对比, 都采用 1 ℃保温 8 的人工时效制度 7 5 h 其力学性能如表 5 所示
50、50 A2 A3
5 0 ,A 1 A 63 2
66 01
实心 、 空心和壁板型材 装饰型材
4 0一4 0 2 8
3 0一5 0 2 0 4 0一 ) 8 4 0一5 0 4 0一 8 3 6 4 0一5 0 9 1

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66 03 6 0 A 2
空心建筑型材
()l C M 系, 1 A02 12 22 62 6 一 g 20, 1, l, 1, 0, l等。 1A一 u A 2 A A A A ()1 C 蝇 Z 系, 3 470 71 一 一 n 70, , , 等。 2A一 u A 70 A9 A0 A () C M 一 i 6 22 02 02 02 02 02 46 1 0 一 g S系, 0, 5, 5, 7, 8, 9, i, 6, 6等。 3A一 u l A A B A A A A 0 63 工业铝型材的淬火与时效的主要状态有: T— 热挤压冷却后自 1 然时效状态; T— 热挤压淬火加自 4 然时效状态; T— 热挤压冷却后人工时效状态; 5
工业铝型材技术专集
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工业铝型材的淬火与时效
梁世斌
( 福建阂发铝业有限公司, 南安 320) 福建 630
1 工业铭型材淬火、 时效的主要状态及淬火方法
通常将变形铝合金分为热处理不可强化铝合金和热处理可强化铝合金两大类, 后者可以 通过热处理提高其力学性能。属于这类的变形铝合金有:
1 ̄2 5 . 1 . 一3 5 3 6 3一1 5 1  ̄2 《) 5 一1 0
3 0一4 0 6 4 3 0一4 0 6 4
3 0一4 0 5 0
20 A5
2 8 ,A 0 5 0 A 0 2 7 ,A 2 7 0 A 4
A0 1 0 ̄8 6 A7
圆棒、 方棒和六角棒
表 1 各种合金挤压制品的挤压温度 一 平均速度规范
合金
2 4 A1 2 2 A1
制品
加热温度/ ℃
铸 锭 挤压筒
3 一科 0 印 3 0一今 8 《) 3 0一4 0 8 4 3 0 ̄4 0 8 4
金属平均流出 速度/m mn‘ / "i ) ( 一
工业铝型材技术专集
通过调整铸锭和挤压筒的加热温度、 挤压系数、 挤压速度, 可以使制品前、 后端在模具出口 处的温度差不超过 3℃一 5 说明某些铝合金在挤压机上淬火是可能的。表 3 0 3T, 给出了可能 在挤压机上淬火的铝型材挤压工艺制度( 挤压系数 x 1一 4 在 2 5 之间) 。 如果淬火水槽距挤压模具出口的距离为 1 m- m 要保证转移时间在 3 s . 0 1 , . 5 0 以内, 则制 品的流出速度要在 3 i以上, mmn / 才能基本满足某些合金的淬火要求。至于冷却能力, 只要选 择适当的冷却槽的长度, 就可以使制品流出水槽后的温度达到规定的要求。
表 5 制品分别在线淬火与空气炉淬火后人工时效其力学性能比较
淬火方式 在线淬火 在线淬火 在线淬火 在线淬火 在线淬火 空气炉淬火
挤压速度

锭温 ( ℃ 一1 "r n m 一 一 5 20 2. 0 4 80 1. 10 哎 20 J 1. 10 哎 40 J 1. 10  ̄、 20
0 8一2 . 0 5 ̄12 . .
1  ̄3
4 0一4 0 0 5
2 1 A1 7 0 A 4
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3 0一4 0 6 3
固定断面和变断面型材壁板
5 5 A0


40
3 0 ̄4 0 6 3
3 0 ̄4 0 9 4 3 0一4 0 0 5
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0 8一2 .
0. 5 ̄1 0. 6 ̄2 1 2 ̄6 0
强化相质点的 小对其溶解度有 影响。 大 很大 如果质点小于1 则能 f , 很快充分溶解。 t m 但
要获得如此弥散的强化相, 则均匀化的冷却速度要达到 50 /。现代均匀化退火后的冷却大 09 h 0 多采用水冷却, 基本上可以达到这个要求。另外, 在挤压机上淬火大大缩短了淬火保温时间和 降低了淬火温度下限, 从而扩大了淬火温度范围, 2 见表 0
T— 热挤压淬火加人工时效状态。 6 工业铝合金型材的淬火方法主要有三种:
() 1在线淬火; () 2在立式空气炉中加热保温, 然后在冷却水井中淬火; () 3其他形式的淬火。
2 工业铝型材在线淬火 一 工业铝 合金如A一 g S系中的6 56 3 4 合金对淬火冷却速度敏感性很 部分 l M 一i 0 , 6, 6 0 0 63
60 30
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50

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5 0 ̄5 0 2 3
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工业铝型材技术专集
由表5 可以看出: 随着挤压温度提高, 抗拉强度和屈服强度随之提高, 伸长率变化不大。 当铸锭加热温度为40 8℃时, 由于低于临界淬火温度49 合金固溶不充分, 9c, C 其强化效果相应 降低。当铸锭的加热温度为 50 2℃和50 4℃时, 合金强化效果好。因此可以得出结论: 6 合 61 0 金在挤压温度50 50C挤压速度3 i一 0 i 可以实现在线水冷淬火。 2℃一 4c, mmn 1 mmn / / ,
3 0一4 0 2 3
3 0 ̄4 0 5 3
3 0一4 0 3 0
3 0一4 0 6 3
3 0一4 0 9 4
3 0一4 0 9 4 4 0一4 0 0 5
32 A 1 5 0 ,A 6 A550
3 0一4 0 6 3
3 0 ̄4 0 8 4
2 5一10 2
1 ̄2
6 O 、 拓1 A 2以
66 03
3 在线淬火实例
兰州铝业公司西北铝加工分公司用66 合金在4M 反向挤压机上进行在线热处理工艺 01 5N 研究, 其工艺参数见表 4 。在线淬火采用水冷式冷却, 制品完全浸人在水中, 可以保证淬火冷 却强度。从水槽中出来的制品温度为3℃一 0g, 0 l c挤压速度最大的为上限。 0
铸棒规格/m . m 1
如上所述, 工业铝合金挤压制品的在线淬火只有其挤压速度大于 3 i时才有可能实 mmn /
门J 门 J 门 J 门 J 内J 门 」
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硬度
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重要型材
8一6 0 2 0一1 2 3 ̄1 5
22 实现在线淬火的可能性 . 在线淬火和用淬火炉淬火的差别在于第二相的固溶时间, A2 如2 1合金, 壁厚为4 m m的型 材在淬火炉保温时间要2 mn而在塑性变形条件下可以显著缩短这一时间, 0 , i 大约只要 2 s 0 3s 0 。对于2 1合金而言, A2 金属在塑性变形区内的停留时间为4 s 6 s 0 0 一 完全可以使第二相 充分固溶, 这样就有可能在挤压机上进行在线淬火。
01 x 0 2 0 10 争1 x 0 32 0 10 01 x 0 2 0 10 01 x 0 2 0 10
. 工

表 4 挤压工艺参数
残料长度/m n i

锭温/ ℃
4 0 ̄4 0 0 4

0 0
挤压速度/m mn ‘ ( "i ) 一
表 2 在立式淬火炉中和挤压机上淬火时所必需的淬火温度区间比较
合金
2 1 A1 2 2 A1 7 0 A 4
2 0 A7
淬火温度/ ℃ 在立式淬火炉中 在挤压机上
4 5一5 5 9 0
淬火温度区间温差 △t P C
在立式淬火炉中
10 7
, J
在挤压机上
布 J
0 0
一般型材
4 0一5 0 8 2
八J 4 4 八J 内、  ̄ ,j
4 0 ̄5 0 5 0 3 0一4 0 6 4
8 ̄5 0 1 2 5 ̄1 0
一般型材
2 1 ,A 6 A 2 0 2



60

高强度和空心型材 壁板和变断面型材
一般型材


60

1 2 ̄2 5 . .
鱿

70

4 (一4 0 0) 4
低, 具有自 淬性, 即利用风冷就可以淬火。但也有一部分工业铝合金对淬火冷却速度的敏感性 很强, 01 A270 等合金只有很大的冷却速度( 如66, 1, 4 2 A 如水雾冷、 水冷) 才能淬火。目 前多数
铝型材生产厂家没有专用的淬火炉和水冷却设备 , 而工业用热处理强化铝合金挤压型材又越 来越多, 研究和采用在线淬火方法已成为一个趋势。
21 实现在线淬火的条件 . 首先是制品流出模孔前的温度必须达到该合金的固溶热处理的温度范围, 且制品从开始 流出模孔到制品挤压结束时的温度变化不大, 均在固溶温度范围内。其次制品从模孔流出到 进人淬火水槽的时间基本不超过该合金的淬火转移时间, 且对材料的性能影响不大。第三从 水槽经过的时间足以使制品冷却到规定的温度。 理论上讲, 按上述的条件多数工业铝合金挤压制品都可以实现在线淬火, 但由于大多数工 业铝合金, 2 如 xxx 7 系、xxx 系的铝合金的挤压速度较慢, 一般来说都在 3 i以下, mmn / 如 果在线淬火的冷却装置距挤压机出口 1 m的距离, 则挤压制品到达淬火冷却装置的时间超过 2 mn这已经超过了淬火转移时间, 0 , i 这是其一; 第二如此慢挤压速度的制品经过冷却, 会使挤 压制品很快降温, 使其温度降到了淬火温度以下, 从而使该铝合金制品达不到真正的淬火效
2 0 A7
铸锭温度/ ℃
挤压筒温度/ ℃ 流出速度/ "i ' ( mn ) m -
4 0一4 0 5 8
40 2 2 ̄6
ห้องสมุดไป่ตู้4 0一4 0 5 8
40 2
5 0一5 0 0 2
科0 1 5一4. . 0
1 5一4. . 0
现在已有专门的在线淬火装置, 设有风冷、 水雾、 水的三级冷却方式, 可以根据不同合金、 不同制品的壁厚进行自 动调节。在线淬火装置的长度根据挤压机能力大小而定, 通常在 4m 一 2 1 m之间。
内 j
4 5 ̄5 5 7 0
4 0一5 0 7 0 4 {一4 5 4) 7 5 0 ̄5 5 1 3
4 3一5 0 9 0
4 5一4 5 6 7 5 5 ̄5 5 2 3
10 10

工f 〕  ̄、 }
表 3 可能在挤压机上淬火的铝合金型材挤压工艺
挤压工艺参数
2 1 A1
2 2 A1
7 4 A0 4 0一4 0 2 5 40 2 1 5 ̄4. . 0
果。要实现在线淬火的实际条件应该是:
工业铝型材技术专集
() 1 挤压速度应大于3 i0 mr ;’ /n n
() 2挤压温度应等于或略高于该铝合金的淬火温度; () 3淬火冷却装置至挤压机出口的距离应不超过 1 或在该段距离对制品采用保温的方 m (
法) ;
() 4热挤压制品通过冷却装置后的温度应低于该合金规定的温度。 一部分工业铝合金的挤压温度和挤压速度( 金属平均流动速度) 见表 1 。可以看出, 只有 一部分铝合金才能采用在线淬火。当然如果采用了特殊的方法, 也可能有更多的铝合金实现 在线淬火。对于挤压速度大于3 i的一部分铝合金有可能实现在线淬火。 mmn /
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