[发明专利]一种6061铝合金的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种6016合金的处理工艺，特别涉及一种6061铝合金的热处理工艺。

背景技术

6061铝合金热处理可强化相是β(Mg2Si)相,其脱溶序列为A过饱和固溶体→G.P.区→β相→β′相→β相。时效初期Mg、Si原子在铝基体的晶面上聚集,形成溶质原子富集区即G.P.区,与基体保持共格关系,边界上的原子为母相A和G.P.区所共有。为了同时适应两种不同原子排列形式,共格边界附近产生弹性应变,正是这种晶格的严重畸变阻碍了位错运动,从而提高了合金的硬度。随着时效温度的提高或时效时间的延长,Mg、Si原子进一步富集并趋向有序化,迅速长大成针状或棒状即为β相,其C轴方向的弹性共格结合引起的应变场最大,它的弹性应力也最高,当β相长大到一定尺寸,它的应力场遍布整个基体,应变区几乎相连,此时合金的硬度最高;随着时效过程的进一步发展在β相的基础上,Mg、Si原子进一步富集形成局部共格的β′过渡相,其周围基体的弹性应变有所减轻,对位错运动的阻碍减少,此时强度达到最大值,硬度已有所下降。时效后期在β′相与基体界面上形成稳定的β相,失去了与基体之间的共格联系,完全从基体中脱离出来,共格应变消失,硬度下降。从上述脱溶过程来看,G1P1区、β相和β′相都能有效地提高6061铝合金的硬度,但强化效果有所不同,以β相的强化效果最大,而一旦出现了β相,合金强度、硬度将下降,因而如何提高G1P1区和β相的密度就成为提高6061铝合金硬度的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：一种6061铝合金的热处理工艺，以通过最佳的热处理工艺获得性能优异的6016合金。

本发明的技术方案是：一种6061铝合金的热处理工艺，包含以下步骤：首先6061铝合金热处理工艺固溶温度在500-550℃下进行，保温3h，取出进行水淬，再分别在175℃-220℃下进行时效处理，时效时间为0.5-6h，进行时效即可。

固溶温度为535℃。

时效处理温度为175℃，时间为2h。

本发明的有益效果：

(1)热处理工艺（固溶，时效）有效的提高6061铝合金的力学性能，6061铝合金表现在535℃固溶175℃时效2h硬度最高。

(2)6061铝合金175℃时效2h析出相较多、尺寸细小且均匀分布。

(3)6061铝合金的基体成分为铝，加入少量的镁和硅，属于Al-Mg-Si系铝合金。试样除存在Al、Mg、Si以外几乎没有其他元素存在，因此经过热处理后不能生成其他使其硬度增大的铝化物，故6061铝合金试样的强度都不是很高。

(4)6061铝合金热处理工艺路线535℃固溶175℃时效2h获得最高强度。

（5）加热温度过高或过长会造成铝合金出现过烧现象，所以在现实生产中要避免此现象发生。

附图说明

图1为不同时效时间下的布氏硬度图。

具体实施方式

本实验所使用的材料是自行研制的新型铸造铝合金以及来自中国铝业贵铝分公司的6061铝合金，新型铸造铝合金主加合金元素为Cu，属铝铜系铝合金，还有其他微量元素如Mn、Ti、Cd、Cr、Zr、B、Re等。铸造铝合金具有高的流动性，较小的收缩率，热裂，缩孔和疏松倾向小等优良的铸造性能。6061铝合金是AL-Mg-Si系中具有中等强度的可热处理强化合金，Mg和Si是主要合金元素，其合金强度和耐蚀性都好。

6061铝合金热处理工艺固溶温度在535℃下进行，保温3h，取出进行水淬。再分别在175℃，200℃和220℃下进行时效处理。每一温度下再分别时效时间为30min，1h，2h，4h，6h，10h，12h。每组一个试样进行时效。

实验在不同热处理炉中进行，为了防止取样时影响热处理条件，时效温度相同但时间不同的试样在不同热处理炉中进行。

材料的硬度和抗拉强度能直观反应出材料的力学性能，所以通过对这种新型铸造铝合金的硬度和抗拉强度以及对6061铝合金的硬度的检测可以直观的看出热处理对铝合金强化的作用。通过数据进行分析，可以很好的确定两种铝合金的较好热处理工艺路线。硬度的测定采用HB-3000布氏硬度机进行硬度测量，压头直径d=10mm，1000kg加载。将试样检测面用0号粗砂纸打磨平整光滑，每个样测量三个不同的点，分别查国标布氏硬度对照表记录布氏硬度值，得三个不同的硬度值，最后取各平均值作为该试样的布氏硬度。