[发明专利]一种用于减小变形铝合金淬火残余应力，改善合金性能的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于减小变形铝合金淬火残余应力，改善合金性能的热处理方法，适用于热处理可强化铝合金板材生产，有色金属材料加工工程技术领域。

背景技术

用变形方法（轧制、挤压、锻造）生产的可热处理强化铝合金（6×××、2×××、7×××）材料，具有轻质高强的特点，是航空航天、交通运输领域广泛使用的轻质材料。变形铝合金材料的微结构特征是在铝基体上形成弥散分布的纳米/亚微米第二相，铝基体的晶粒大小、取向分布与第二相的种类、数量、形态均会影响该类材料的强度等性能。一方面，上述材料中起强化作用的第二相需经过合适的固溶－淬火－时效等热处理工艺才能形成，另一方面，在固溶热处理时，由于材料中变形储能的释放，基体组织会发生回复/再结晶，从而影响基体的晶粒大小与取向分布。目前，可热处理强化变形铝合金材料生产与应用遇到的一个难题是：材料淬火处理时会引入极大的残余应力，当具有残余应力的材料加工成零件时，材料的切除打破了内应力的原有平衡状态，达到一个新平衡状态，从而导致零件变形和扭曲，不仅降低零件的精度，严重时致使零件报废，而且降低零件疲劳寿命、耐蚀性等应用性能。消除轧制、挤压、锻造铝合金材料淬火残余应力的传统方法主要有预拉伸和预压缩两种，即在淬火处理结束后，对材料进行预拉伸或预压缩，使淬火材料发生3~5%左右的塑性变形，从而消减残余应力，预拉伸或预压缩后进行时效处理，可得到强度高、残余应力低的高性能铝合金材料。其相关的流程为：变形（轧制、挤压、锻造）－固溶－淬火－预拉伸（或预压缩）－时效。但预拉伸法仅能用于形状简单、对称好的板材或型材，并且需要增加拉伸机等设备；而预压缩法尽管能用于非规则形状构件，但需要特定的压模，在工程实际应用中，需要较高的成本。当采用预拉伸或预压缩消减铝合金材料淬火残余应力时，由于板材芯层与表层的组织不均匀性引起的屈服强度差异会降低消减残余应力的效果。

由于铝合金板材经轧制变形后会形成大量第二相，板材的屈服强度较高，故一般固溶前不对板材进行校形处理。一般的“轧制-固溶-淬火-预拉伸（或预压缩）-时效”处理流程，淬火后板材的翘曲度是淬火后内应力引起的翘曲与淬火前翘曲的叠加，板材翘曲太大会降低预拉伸或预压缩消减残余应力的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于减小变形铝合金淬火残余应力，改善合金性能的热处理方法，该方法的目的在于：通过固溶淬火后整平板材，在进行二次淬火时效，有效降低铝合金板材的残余应力，提高板材力学性能以及板材成品质量。

本发明的目的通过以下方法实现。

一种用于减小变形铝合金淬火残余应力，改善合金性能的热处理方法，对变形处理后的铝合金板材进行固溶淬火，淬火后沿板材竖直的厚度方向进行整平，整平后的板材再进行二次固溶淬火，二次淬火后对板材进行时效。

所述的方法，所述的进行整平时的压下量为铝合金板材总厚度的0.5-2%。

所述的方法，进行整平的压下时每次的压下量为铝合金板材总厚度的0.5%。

所述的方法，所述的固溶淬火的方式为采用空气炉固溶后放入水中水淬，或者采用盐浴炉固溶后放入水中水淬，或者采用空气炉固溶后再使用辊底炉喷淋水淬。

所述的方法，在二次淬火后，再对板材进行预变形处理，然后进行时效。

所述的方法，所述的预变形处理为对铝合金板材在水平的板材延伸方向上进行预拉伸处理或者对铝合金板材在竖直的厚度方向上进行预压缩处理。

所述的方法，所述的对铝合金板材在水平方向上的预拉伸处理或者在竖直方向上的预压缩处理的变形量分别为水平总长度的1-8%或竖直总厚度的1-8%。

所述的方法，铝合金板材厚度为10-200mm。

所述的方法，第一次固溶温度为470-530℃，时间2-4h，第一次固溶温度为470-530℃，时间2-4h。

本发明在处理中有以下考虑：通过增加形变热处理工艺，利用第一次固溶－淬火后板材强度降低的特性，进行校形处理，只需0.5~2%的变形量就可使板材平直，在板材变得平直的条件下，进行第二次固溶－淬火处理。