[发明专利]一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法，适用于可热处理强化铝合金板材、锻件和铸件。属于金属热处理技术领域。

背景技术

可热处理铝合金具有强度高、耐蚀性能、加工性能及焊接性能良好等特点，被广泛应用于航天、航空及交通运输等高技术领域。对于可热处理铝合金，淬火可以得到过饱和固溶体，为下一步的时效强化做准备。为了避免过饱和固溶体发生分解，必须在淬火时保证足够的冷却速度。但是对于尺寸较大尤其是厚度较大的铝合金板材和锻件来说，冷却过快会使工件的内外层的变形不一致，进而产生较大的残余应力并保留在工件内部。在后续的加工过程中由于残余应力的释放会导致工件弯曲和翘曲变形，严重时会导致工件报废。此外，残余应力还会对金属的断裂韧性，抗应力腐蚀性能以及疲劳性能等各项性能产生影响。

对于传统的铝合金板材生产工艺，消除残余应力主要靠固溶-淬火后的预拉伸以及人工时效。采用预拉伸消除铝合金淬火残余应力主要利用板材表层与芯部屈服强度的差异而引起变形的差异，通过塑性变形使材料内部的弹性应变能释放进而达到降低残余应力的效果，该方法对设备的要求较高，且对于厚度不同、淬火敏感性不同的合金，工艺调整的幅度较大。采用人工时效降低残余应力主要是依靠长时间的热作用下金属发生应力松弛，人工时效的温度和时间越长，残余应力的降幅也越大，温度过高或保温时间过长会使合金的力学性能下降。在兼顾合金各项性能的情况下，传统人工时效对残余应力的消除效果只能维持在35％以内。中国专利CN 102965603 A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，其发明的关键在于采用一种合理的变形-固溶淬火-整平-固溶淬火制度，适用于变形铝合金板材，其工艺关键内容大致如下：将固溶后铝合金试件水淬，对板材厚度方向施加0.5-2％的变形之后重新固溶淬火，最后进行0-8％预变形后时效，进一步消减淬火残余应力。与常规固溶时效方法相比，残余应力至少减少35％，室温拉伸强度提高至少5％，该工艺方法操作简单，节约成本，易于在工业生产中应用。然而，这种方法除了要进行两次固溶淬火以外，要在厚度方向施加变形还需要大型压力设备。

综上所述，本领域仍需要提供有对铝合金保持良好力学性能还可显著降低淬火残余应力的处理方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、操作方便、在保持铝合金力学性能的前提下明显降低铝合金淬火残余应力的时效热处理方法。

本发明一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法，是将固溶、淬火后的铝合金进行一级人工时效后，再进行二级人工时效；

所述一级人工时效是将铝合金进行至少3次短时人工时效，所述短时人工时效温度≤240℃，加热速度≥10℃/分钟，单次短时人工时效保温时间≤90分钟；优选5-60分钟，冷却方式：出炉空冷。

本发明一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法，短时人工时效温度为100-240℃。

本发明一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法，短时人工时效次数3-20次。

本发明一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法，短时人工时效时，加热速度为10-200℃/分钟。

本发明一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法，加热采用电阻炉加热、感应加热、蓄热式加热炉加热、红外线加热、盐浴炉加热、油浴炉加热、直流直接加热中的一种，优选感应加热。

本发明一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法，固溶、淬火后的铝合金先进行变形量≤8％的冷变形，然后进行至少3次短时人工时效及二级人工时效。

本发明一种保持铝合金强度降低淬火残余应力的时效热处理方法，二级人工时效工艺温度为100-240℃，保温时间按式(1)确定：