專利名稱：鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金棒材。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸行業(yè)的日益繁榮，給運(yùn)輸行業(yè)造成很大的壓力，為了提高鐵路貨車的運(yùn)輸能力，一般采用鋁合金材料制成車體來降低車體重量，增加載重量，因此車體用鉚釘?shù)男枨罅坎粩嘣黾?，目前的鐵路貨車車體用鉚釘?shù)牟馁|(zhì)為6061鋁合金，其抗拉強(qiáng)度為260N/mm、非比例延伸強(qiáng)度為240N/mm2，其力學(xué)性能低，不能滿足鐵路提速后鐵路運(yùn)輸安全的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決目前鐵路貨車車體鉚釘?shù)牟牧狭W(xué)性能低，不能滿足鐵路提速后鐵路運(yùn)輸安全的要求的問題，提供鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材。 本發(fā)明的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材按質(zhì)量百分比由0. 40 % 0. 80 %的Si、0. 10% 0. 30%的Fe、0. 15% 0. 40%的Cu、0. 05% 0. 15%的Mn、0. 80% 1. 20%的Mg、0. 04% 0. 35 %的Cr、0. 10% 0. 25 %的Zn、0. 05% 0. 15 %的Ti和96. 40 % 99. 03%的Al制成。 本發(fā)明的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材是按以下步驟制備的一、按鋁合金棒材中元素質(zhì)量百分比Si :0. 40% 0. 80%、Fe :0. 10% 0. 30%、Cu:0. 15% 0. 40%、Mn:0. 05% 0. 15%、 Mg :0. 80% 1. 20%、 Cr :0. 04% 0. 35%、 Zn :0. 10 % 0. 25 % 、 Ti :
0. 05% 0. 15%、A1 :96. 40% 99. 03%分別稱取鋁錠、電解銅、鎂錠、鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金，然后加入到內(nèi)壁涂1102粉的熔煉爐中熔煉成鋁合金熔液；二、將經(jīng)步驟二得到的鋁合金熔液經(jīng)過過濾器，鑄造成鋁合金圓鑄錠；三、將經(jīng)步驟二制得的鋁合金圓鑄錠放置在退火爐中進(jìn)行均勻化退火處理；四、將經(jīng)步驟三處理的鋁合金圓鑄錠利用擠壓機(jī)擠壓成棒材半成品；五、將經(jīng)步驟四制得的棒材半成品利用冷拉機(jī)冷拉成尺寸小16mm的棒材；六、將經(jīng)步驟五制得的棒材進(jìn)行淬火處理；七、將經(jīng)步驟六處理的棒材進(jìn)行時(shí)效處理，即得到鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材。 所述步驟一中鋁合金熔液的熔煉是按以下步驟進(jìn)行的a、先將鋁錠和鋁鉻中間合金加入到熔煉爐中，加熱熔化后開啟攪拌，再將鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金加入到熔煉爐中，繼續(xù)加熱攪拌使加入的上述中間合金完全熔化；b、加入電解銅，使電解銅其完全浸沒于熔液中，繼續(xù)加熱攪拌使電解銅熔化；c、當(dāng)熔體溫度達(dá)到74(TC后，加入鎂錠使其熔化并攪拌均勻；d、按每噸合金熔液加入0. 9kg
1. lkg鋁鈦硼晶體細(xì)化劑，在溫度為730°C 75(TC條件下，熔煉10min 20min ;e、用體積比為Ar : Cl2 = 11 12 : 1的Ar-Cl2混合氣體精煉20min 30min后，靜置20min 30min得到鋁合金熔液。
所述步驟二中鋁合金圓鑄錠的鑄造是在720°C 75(TC溫度下進(jìn)行的，鑄錠尺寸 為小162mm X 500mm 600mm。 所述步驟三中鋁合金圓鑄錠均勻化退火的方法是將鋁合金圓鑄錠加熱到 525°C 54(TC、保^t 15h 17h。 所述步驟四中鋁合金圓鑄錠擠壓的方法是將鋁合金圓鑄錠放置在小200mm的擠 壓機(jī)擠壓筒內(nèi)，加熱至溫度為490°C 53(TC時(shí)將鋁合金圓鑄錠擠壓成小18mm棒材半成品。
所述步驟六中淬火的條件是溫度為523°C 532t:、保溫時(shí)間為70min 80min、 冷卻水的溫度為40°C 60°C 。所述步驟七中時(shí)效的條件是溫度為166°C 176t:、保溫時(shí)間為8h 9h。
所述步驟一中熔煉爐的內(nèi)壁是按每平方米涂0. OlKg的Ti02粉。
所述步驟一中鋁錠的質(zhì)量純度^ 99. 5%、電解銅的質(zhì)量純度> 99. 5%、鎂錠的質(zhì) 量純度^ 99. 5X、鋁硅中間合金的型號(hào)是A1-22X Si、鋁鐵中間合金的型號(hào)是Al_10% Fe、 鋁錳中間合金型號(hào)是A1-25X Mn、鋁鉻中間合金型號(hào)是Al-4X Cr、鋁鋅中間合金型號(hào)是 Al-4% Zn和鋁鈦中間合金型號(hào)是A1-4X Ti。 本發(fā)明制備鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材中單一雜質(zhì)元素的允許范圍為 《0. 05%，全部雜質(zhì)元素的允許范圍為《0. 15%，且該范圍內(nèi)的雜質(zhì)對(duì)產(chǎn)品的性能和用途 沒有影響。 本發(fā)明的方法制造的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材與現(xiàn)有的制備鐵路貨車車 體鉚釘用的材料相比，通過降低Fe含量，控制Cu、Si、Mg和Cr的含量形成一種新型鋁合金， 其力學(xué)性能高，抗拉強(qiáng)度^ 290N/m^，非比例延伸強(qiáng)度^ 265N/mm2，以性能指標(biāo)分別比目前 應(yīng)用的材料提高11. 5%、10.4%。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一 本實(shí)施方式的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材按質(zhì)量百分比由 0. 40% 0. 80%的Si、0. 10% 0. 30%的Fe、0. 15% 0. 40%的Cu、0. 05% 0. 15%的 Mn、0. 80% 1. 20%的Mg、0. 04% 0. 35%的Cr、0. 10% 0. 25%的Zn、0. 05% 0. 15% 的Ti和96. 40 % 99. 03%的Al制成。 本實(shí)施方式的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材是按以下步驟制備的一、按鋁 合金棒材中元素質(zhì)量百分比Si :0. 40% 0. 80%、 Fe :0. 10 % 0. 30%、 Cu :0. 15 % 0. 40%、 Mn :0. 05% 0. 15%、 Mg :0. 80% 1. 20%、 Cr :0. 04% 0. 35%、 Zn :0. 10 % 0. 25%、 Ti :0. 05% 0. 15%、 Al :96. 40% 99. 03%分別稱取鋁錠、電解銅、鎂錠、鋁硅中 間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金，然后 加入到內(nèi)壁涂Ti02粉的熔煉爐中熔煉成鋁合金熔液；二、將經(jīng)步驟二得到的鋁合金熔液經(jīng) 過過濾器，鑄造成鋁合金圓鑄錠；三、將經(jīng)步驟二制得的鋁合金圓鑄錠放置在退火爐中進(jìn)行 均勻化退火處理；四、將經(jīng)步驟三處理的鋁合金圓鑄錠利用擠壓機(jī)擠壓成棒材半成品；五、 將經(jīng)步驟四制得的棒材半成品利用冷拉機(jī)冷拉成尺寸小16mm的棒材；六、將經(jīng)步驟五制得 的棒材進(jìn)行淬火處理；七、將經(jīng)步驟六處理的棒材進(jìn)行時(shí)效處理，即得到鐵路貨車車體鉚釘 用鋁合金棒材。 所述步驟一中鋁合金熔液的熔煉是按以下步驟進(jìn)行的a、先將鋁錠和鋁鉻中間合
4金加入到熔煉爐中，加熱熔化后開啟攪拌，再將鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合 金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金加入到熔煉爐中，繼續(xù)加熱攪拌使加入的上述中間合金 完全熔化；b、加入電解銅，使電解銅其完全浸沒于熔液中，繼續(xù)加熱攪拌使電解銅熔化；c、 當(dāng)熔體溫度達(dá)到74(TC后，加入鎂錠使其熔化并攪拌均勻；d、按每噸合金熔液加入0. 9kg 1. lkg鋁鈦硼晶體細(xì)化劑，在溫度為730°C 75(TC條件下，熔煉10min 20min ;e、用體積 比為Ar : Cl2 = 11 12 : 1的Ar-Cl2混合氣體精煉20min 30min后，靜置20min 30min得到鋁合金熔液。 所述步驟二中鋁合金圓鑄錠的鑄造是在720°C 75(TC溫度下進(jìn)行的，鑄錠尺寸 為小162mmX500mm 600mm。 所述步驟三中鋁合金圓鑄錠均勻化退火的方法是將鋁合金圓鑄錠加熱到 525°C 54(TC、保^t 15h 17h。 所述步驟四中鋁合金圓鑄錠擠壓的方法是將鋁合金圓鑄錠放置在小200mm的擠 壓機(jī)擠壓筒內(nèi)，加熱至溫度為490°C 53(TC時(shí)將鋁合金圓鑄錠擠壓成小18mm棒材半成品。
所述步驟六中淬火的條件是溫度為523°C 532t:、保溫時(shí)間為70min 80min、 冷卻水的溫度為40°C 60°C 。 所述步驟七中時(shí)效的條件是溫度為166°C 176t:、保溫時(shí)間為8h 9h。
所述步驟一中熔煉爐的內(nèi)壁是按每平方米涂0. OlKg的Ti02粉。
所述的步驟一中的鋁錠的質(zhì)量純度^ 99. 5%、電解銅的質(zhì)量純度> 99. 5%、鎂錠 的質(zhì)量純度> 99. 5% 、鋁硅中間合金的型號(hào)是A1-22% Si、鋁鐵中間合金的型號(hào)是A1-10% Fe、鋁錳中間合金型號(hào)是Al-25X Mn、鋁鉻中間合金型號(hào)是Al-4X Cr、鋁鋅中間合金型號(hào)是 Al-4% Zn和鋁鈦中間合金型號(hào)是A1-4X Ti。 本實(shí)施方式中所用的熔煉爐、退火爐、擠壓機(jī)和冷拉機(jī)均為市售設(shè)備。
本實(shí)施方式的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金通過降低Fe含量，控制Cu、Si、Mg和Cr 的含量形成一種新型鋁合金，其力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度^ 290N/mm、非比例延伸強(qiáng)度^ 265N/ mm2，以上性能指標(biāo)分別比目前應(yīng)用的材料提高11. 5%和10. 4%。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
不同的是鐵路貨車車體鉚釘用鋁 合金按質(zhì)量百分比由O. 50% 0. 70X的Si、0. 12% 0. 28X的Fe、0. 20% 0. 35X的Cu、 0. 08% 0. 12 %的Mn、0. 85% 1. 10 %的Mg、0. 08% 0. 32 %的Cr、0. 12% 0. 28 %的 Zn、0. 08% 0. 12%的Ti和96. 73% 97. 97%的Al制成。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是鐵路貨車車體鉚 釘用鋁合金按質(zhì)量百分比由O. 60X的Si、0. 20X的Fe、0. 28X的Cu、0.腦的Mn、0. 95%的 Mg、0. 20%的Cr、0. 20%的Zn、0. 10%的Ti和97. 37%的Al制成。其它與具體實(shí)施方式
一 或二相同。 本實(shí)施方式的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度為310N/mm2，非 比例延伸強(qiáng)度為270N/mm2，以上兩項(xiàng)性能指標(biāo)分別比目前應(yīng)用的材料提高19%和12%。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材按質(zhì)量百分比 由0. 65%的Si、0. 26%的Fe、0. 25%的Cu、0. 09%的Mn、1. 00X的Mg、0. 28%的Cr、0. 15% 的Zn、0. 09%的Ti和97. 23%的Al制成；本實(shí)施方式的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材 是按以下步驟制備的一、按鋁合金棒材中元素質(zhì)量百分比Si :0. 65%、 Fe :0. 26%、 Cu :0. 25%、Mn :0. 09%、Mg :1. 00%、Cr :0. 28%、Zn :0. 15%、Ti :0. 09%、A1 :97. 23%分別稱取 質(zhì)量純度^ 99. 5%鋁錠、質(zhì)量純度> 99. 5%電解銅、質(zhì)量純度> 99. 5%鎂錠、鋁硅中間合 金Al-22% Si、鋁鐵中間合金Al-10% Fe、鋁錳中間合金Al-25% Mn、鋁鉻中間合金Al_4% Cr、鋁鋅中間合金Al-4X Zn和鋁鈦中間合金A1-4X Ti，然后加入到內(nèi)壁涂Ti02粉的熔煉 爐中熔煉成鋁合金熔液；二、將經(jīng)步驟二得到的鋁合金熔液經(jīng)過過濾器，鑄造成鋁合金圓鑄 錠；三、將經(jīng)步驟二制得的鋁合金圓鑄錠放置在退火爐中進(jìn)行均勻化退火處理；四、將經(jīng)步 驟三處理的鋁合金圓鑄錠利用擠壓機(jī)擠壓成棒材半成品；五、將經(jīng)步驟四制得的棒材半成 品利用冷拉機(jī)冷拉成尺寸小16mm的棒材；六、將經(jīng)步驟五制得的棒材進(jìn)行淬火處理；七、將 經(jīng)步驟六處理的棒材進(jìn)行時(shí)效處理，即得到鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材。
所述步驟一中鋁合金熔液的熔煉是按以下步驟進(jìn)行的a、先將鋁錠和鋁鉻中間合 金加入到熔煉爐中，加熱熔化后開啟攪拌，再將鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合 金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金加入到熔煉爐中，繼續(xù)加熱攪拌使加入的上述中間合金 完全熔化；b、加入電解銅，使電解銅其完全浸沒于熔液中，繼續(xù)加熱攪拌使電解銅熔化；c、 當(dāng)熔體溫度達(dá)到74(TC后，加入鎂錠使其熔化并攪拌均勻；d、按每噸合金熔液加入1. 0kg鋁 鈦硼晶體細(xì)化齊U，在溫度為74(TC條件下，熔煉20min;e、用體積比為Ar : Cl2 = 11 : l的 Ar-Cl2混合氣體精煉30min后，靜置20min得到鋁合金熔液。 所述步驟二中鋁合金圓鑄錠的鑄造是在73(TC溫度下進(jìn)行的，鑄錠尺寸為 小162mmX600mm。 所述步驟三中鋁合金圓鑄錠均勻化退火的方法是將鋁合金圓鑄錠加熱到 530。C、保溫16h。 所述步驟四中鋁合金圓鑄錠擠壓的方法是將鋁合金圓鑄錠放置在小200mm的擠 壓機(jī)擠壓筒內(nèi)，加熱至溫度為53(TC時(shí)將鋁合金圓鑄錠擠壓成小18mm棒材半成品。
所述步驟六中淬火的條件是溫度為53(TC、保溫時(shí)間為70min、冷卻水的溫度為 40°C 所述步驟七中時(shí)效的條件是溫度為166t:、保溫時(shí)間為8h。 本實(shí)施方式的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度為313N/mm2，非 比例延伸強(qiáng)度為274N/mm2。
權(quán)利要求
鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材，其特征在于鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材按質(zhì)量百分比由0.40％～0.80％的Si、0.10％～0.30％的Fe、0.15％～0.40％的Cu、0.05％～0.15％的Mn、0.80％～1.20％的Mg、0.04％～0.35％的Cr、0.10％～0.25％的Zn、0.05％～0.15％的Ti和96.40％～99.03％的Al制成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材，其特征在于鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材按質(zhì)量百分比由0. 50 % 0. 70 %的Si、0. 12 % 0. 28 %的Fe、0. 20% 0. 35 %的Cu、0. 08% 0. 12 %的Mn、0. 85% 1. 10 %的Mg、0. 08% 0. 32 %的Cr、0. 12% 0. 28%的Zn、0. 08% 0. 12%的Ti和96. 73% 97. 97%的Al制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材，其特征在于鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材按質(zhì)量百分比由0. 60%的Si、0. 20%的Fe、0. 28%的Cu、0. 10%的Mn、0. 95 %的Mg、0. 20 %的Cr、0. 20 %的Zn、0. 10 %的Ti和97. 37 %的Al制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材，其特征在于鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材按質(zhì)量百分比由0. 65%的Si、0. 26 %的Fe、0. 25 %的Cu、0. 09%的Mn、l. 00%的Mg、0. 28%的Cr、0. 1 5%的Zn、0. 09%的Ti和97. 23%的Al制成。
全文摘要
鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材，它涉及一種鋁合金棒材。本發(fā)明解決了現(xiàn)有鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金力學(xué)性能低，不能滿足鐵路提速后鐵路運(yùn)輸安全的要求的問題。本發(fā)明的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材由Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti及Al制成。本發(fā)明的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材適于制造高安全性的鐵路貨車車體鉚釘。
文檔編號(hào)C22C21/08GK101717882SQ20091031241
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者馮正海, 剛建偉, 呂新宇, 孫盛超, 宋微, 楊志強(qiáng), 石永生 申請(qǐng)人:東北輕合金有限責(zé)任公司