一種6061鋁合金的熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種6016合金的處理工藝，特別涉及一種6061鋁合金的熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 6061鋁合金熱處理可強(qiáng)化相是β(Mg2Si)相，其脫溶序列為A過(guò)飽和固溶體 -G.P.區(qū)一β〃相一β'相一β相。時(shí)效初期Mg、Si原子在鋁基體的晶面上聚集，形成 溶質(zhì)原子富集區(qū)即G.P.區(qū)，與基體保持共格關(guān)系，邊界上的原子為母相A和G.P.區(qū)所共 有。為了同時(shí)適應(yīng)兩種不同原子排列形式，共格邊界附近產(chǎn)生彈性應(yīng)變，正是這種晶格的 嚴(yán)重畸變阻礙了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而提高了合金的硬度。隨著時(shí)效溫度的提高或時(shí)效時(shí)間的延 長(zhǎng)，Mg、Si原子進(jìn)一步富集并趨向有序化，迅速長(zhǎng)大成針狀或棒狀即為β〃相，其C軸 方向的彈性共格結(jié)合引起的應(yīng)變場(chǎng)最大，它的彈性應(yīng)力也最高，當(dāng)β"相長(zhǎng)大到一定尺 寸，它的應(yīng)力場(chǎng)遍布整個(gè)基體，應(yīng)變區(qū)幾乎相連，此時(shí)合金的硬度最高；隨著時(shí)效過(guò)程 的進(jìn)一步發(fā)展在β〃相的基礎(chǔ)上，Mg、Si原子進(jìn)一步富集形成局部共格的β'過(guò)渡相，其 周?chē)w的彈性應(yīng)變有所減輕，對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙減少，此時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值，硬度已 有所下降。時(shí)效后期在相與基體界面上形成穩(wěn)定的β相，失去了與基體之間的共格 聯(lián)系，完全從基體中脫離出來(lái)，共格應(yīng)變消失，硬度下降。從上述脫溶過(guò)程來(lái)看，G1P1 區(qū)、β〃相和β'相都能有效地提高6061鋁合金的硬度，但強(qiáng)化效果有所不同，以β〃 相的強(qiáng)化效果最大，而一旦出現(xiàn)了β相，合金強(qiáng)度、硬度將下降，因而如何提高G1P1區(qū) 和β〃相的密度就成為提高6061鋁合金硬度的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：一種6061鋁合金的熱處理工藝，以通過(guò)最佳的熱處 理工藝獲得性能優(yōu)異的6016合金。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種6061鋁合金的熱處理工藝，包含以下步驟：首先 6061鋁合金熱處理工藝固溶溫度在500-550°C下進(jìn)行，保溫3h，取出進(jìn)行水淬，再分別在 175°C_220°C下進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為0· 5-6h，進(jìn)行時(shí)效即可。
[0005] 固溶溫度為535°C。
[0006] 時(shí)效處理溫度為175°C，時(shí)間為2h。
[0007] 本發(fā)明的有益效果： (1)熱處理工藝（固溶，時(shí)效）有效的提高6061鋁合金的力學(xué)性能，6061鋁合金表現(xiàn)在 535°C固溶175°C時(shí)效2h硬度最高。
[0008] (2)6061鋁合金175°C時(shí)效2h析出相較多、尺寸細(xì)小且均勻分布。
[0009] (3) 6061錯(cuò)合金的基體成分為錯(cuò)，加入少量的鎂和娃，屬于Al-Mg-Si系錯(cuò)合金。試 樣除存在Al、Mg、Si以外幾乎沒(méi)有其他元素存在，因此經(jīng)過(guò)熱處理后不能生成其他使其硬 度增大的鋁化物，故6061鋁合金試樣的強(qiáng)度都不是很高。
[0010] (4)6061鋁合金熱處理工藝路線535°C固溶175°C時(shí)效2h獲得最高強(qiáng)度。
[0011] (5)加熱溫度過(guò)高或過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成鋁合金出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象，所以在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中要避免 此現(xiàn)象發(fā)生。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為不同時(shí)效時(shí)間下的布氏硬度圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本實(shí)驗(yàn)所使用的材料是自行研制的新型鑄造鋁合金以及來(lái)自中國(guó)鋁業(yè)貴鋁分公 司的6061鋁合金，新型鑄造鋁合金主加合金元素為Cu，屬鋁銅系鋁合金，還有其他微量元 素如此、11、0(1、(>、2^8、1^等。鑄造鋁合金具有高的流動(dòng)性，較小的收縮率，熱裂，縮孔和 疏松傾向小等優(yōu)良的鑄造性能。6061鋁合金是AL-Mg-Si系中具有中等強(qiáng)度的可熱處理強(qiáng) 化合金，Mg和Si是主要合金元素，其合金強(qiáng)度和耐蝕性都好。
[0014] 6061鋁合金熱處理工藝固溶溫度在535°C下進(jìn)行，保溫3h，取出進(jìn)行水淬。再分別 在175°C，200°C和220°C下進(jìn)行時(shí)效處理。每一溫度下再分別時(shí)效時(shí)間為30min，lh，2h， 4h，6h，10h，12h。每組一個(gè)試樣進(jìn)行時(shí)效。
[0015] 實(shí)驗(yàn)在不同熱處理爐中進(jìn)行，為了防止取樣時(shí)影響熱處理?xiàng)l件，時(shí)效溫度相同但 時(shí)間不同的試樣在不同熱處理爐中進(jìn)行。
[0016] 材料的硬度和抗拉強(qiáng)度能直觀反應(yīng)出材料的力學(xué)性能，所以通過(guò)對(duì)這種新型鑄造 鋁合金的硬度和抗拉強(qiáng)度以及對(duì)6061鋁合金的硬度的檢測(cè)可以直觀的看出熱處理對(duì)鋁合 金強(qiáng)化的作用。通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以很好的確定兩種鋁合金的較好熱處理工藝路線。硬 度的測(cè)定采用HB-3000布氏硬度機(jī)進(jìn)行硬度測(cè)量，壓頭直徑d=10mm，1000kg加載。將試樣 檢測(cè)面用〇號(hào)粗砂紙打磨平整光滑，每個(gè)樣測(cè)量三個(gè)不同的點(diǎn)，分別查國(guó)標(biāo)布氏硬度對(duì)照 表記錄布氏硬度值，得三個(gè)不同的硬度值，最后取各平均值作為該試樣的布氏硬度。
[0017] 用oring作圖軟件根據(jù)表1數(shù)據(jù)以試樣的時(shí)效時(shí)間為橫坐標(biāo)，所測(cè)的布氏硬度為 縱坐標(biāo)作圖，如圖1所示，未經(jīng)熱處理的6061鋁合金的硬度較低，只有HB=39. 03。而經(jīng)過(guò) 535°C固溶175°C時(shí)效處理的試樣中時(shí)效2h的硬度最高HB=77. 6,200°C時(shí)效處理的試樣中 時(shí)效2h的硬度最高ΗΒ=65· 95,220°C時(shí)效處理的試樣中時(shí)效lh的硬度最高ΗΒ=62· 9,其中 175°C時(shí)效處理的試樣中時(shí)效2h的硬度最高ΗΒ=77. 6。
[0018] 根據(jù)圖并結(jié)合表3數(shù)據(jù)可知：圖1黑色和紅色曲線一開(kāi)始緩慢上升，達(dá)到2小時(shí) 峰值點(diǎn)時(shí)硬度開(kāi)始下降，藍(lán)色曲線則是在時(shí)效1小時(shí)就達(dá)到了時(shí)效的峰值點(diǎn)。從而總結(jié)出： 1.時(shí)效溫度越高，其達(dá)到時(shí)效峰值所需時(shí)效時(shí)間越短，反之，時(shí)效溫度越低，試樣達(dá)到時(shí)效 峰值所需的時(shí)效時(shí)間則越長(zhǎng)；2. 6061鋁合金某一時(shí)效溫度中時(shí)效強(qiáng)度在開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi) 隨著時(shí)效時(shí)間的增加強(qiáng)度增加，直到達(dá)到時(shí)效峰值，隨后隨著時(shí)效時(shí)間的增加試樣的強(qiáng)度 逐漸下降。
[0019] 通過(guò)鋁合金的力學(xué)性能測(cè)試我們可以6061鋁合金時(shí)效時(shí)間為175°C2h的強(qiáng)度最 筒。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種6061鋁合金的熱處理工藝，其特征在于：包含以下步驟：首先6061鋁合金熱處 理工藝固溶溫度在500-550°C下進(jìn)行，保溫3h，取出進(jìn)行水淬，再分別在175°C_220°C下進(jìn) 行時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為0. 5-6h，進(jìn)行時(shí)效即可。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種6061鋁合金的熱處理工藝，其特征在于：固溶溫度為 535。。。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種6061鋁合金的熱處理工藝，其特征在于：時(shí)效處理溫度 為175°C，時(shí)間為2h。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種6061鋁合金的熱處理工藝，其特征在于：包含以下步驟：首先6061鋁合金熱處理工藝固溶溫度在500-550℃下進(jìn)行，保溫3h，取出進(jìn)行水淬，再分別在175℃-220℃下進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間為0.5-6h，進(jìn)行時(shí)效即可。固溶溫度為535℃。時(shí)效處理溫度為175℃，時(shí)間為2h。
【IPC分類(lèi)】C22F1/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105274452
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410298244
【發(fā)明人】徐本倫
【申請(qǐng)人】徐本倫
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2014年6月27日