一種適用于含Zn的6XXX系鋁合金的多級均勻化熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及6XXX系（Al-Mg-Si系）鋁合金的熱處理方法，特別涉及一種適用于含 Zn的6XXX系鋁合金的多級均勻化熱處理方法，屬于鋁合金熱處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 6XXX系（Al-Mg-Si系）鋁合金是典型的熱處理可強化變形鋁合金，含Zn的6XXX 系鋁合金因可以增加新的強化相可以顯著提高6XXX系鋁合金強度性能，特別是快速時效 硬化性能，在交通運輸制造等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。合金鑄錠（或鑄件）的均勻化處 理是使合金獲得理想均一組織及優(yōu)良綜合性能的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)之一。合理的均勻化熱處理 可以促使鑄造過程中形成的非平衡結(jié)晶相溶入基體、第二相形態(tài)改變、基體成分均勻化，為 后續(xù)的變形加工和固溶處理創(chuàng)造條件，同時也由于盡可能降低了合金中殘留相的數(shù)量，提 高了合金的韌性、疲勞性能和淬透性。均勻化熱處理后的組織變化，會使室溫下塑性提高并 使冷、熱變形工藝性能改善，降低鑄錠變形加工過程中開裂的危險，改善熱軋帶板的邊緣質(zhì) 量，提高擠壓制品的擠壓速度。同時，均勻化熱處理可降低變形抗力，減少變形功消耗，提高 設(shè)備生產(chǎn)效率。
[0003] 含Zn的6XXX系鋁合金，在半連續(xù)鑄造凝固過程中，容易形成大量的非平衡共晶組 織和金屬間化合物，其鑄態(tài)組織比較復(fù)雜，主要存在的相除了 6XXX系鋁合金常有的高熔點 的富Mg、Si相及難溶的富Fe相等外,還存在著低烙點的富Mg、Zn相等。形成這些粗大的第 二相，會消耗部分主合金元素，從而影響到了合金綜合性能的提高，需在合金制備加工及熱 處理過程中應(yīng)盡可能地減少和消除。同時，對于含zr等微合金化元素的6XXX系鋁合金，在 均勻化熱處理過程中還會析出Al3Zr等彌散相粒子。在均勻化過程中促使zr等元素均勻 化并充分脫溶析出，獲得大量彌散細小的Al3Zr等粒子，可以使Al3Zr等粒子在后續(xù)變形加 工及熱處理過程中有效發(fā)揮釘扎晶界抑止再結(jié)晶的作用。控制Al3Zr等粒子的形態(tài)對改善 合金綜合性能也具有重要的作用。
[0004] 目前，關(guān)于含Zn的6XXX系鋁合金均勻化熱處理方法的報道很少。6XXX系鋁合金 傳統(tǒng)的均勻化熱處理方法多采用520~550°C溫度范圍內(nèi)單級均勻化熱處理24~72h的 工藝，經(jīng)該方法處理的含Zn的6XXX系鋁合金的組織并不理想，很容易出現(xiàn)組織輕度過燒現(xiàn) 象，而且高熔點第二相回溶不充分，Al3Zr粒子尺寸粗大、分布不均、失去釘扎晶界的作用， 直接影響材料的性能。簡單的采用雙級或多級均勻化熱處理方法對含Zn的6XXX系鋁合金 進行處理，其組織仍不夠十分理想，而且部分方法不易操控、易發(fā)生過燒現(xiàn)象。
[0005] 因此，如何根據(jù)合金特點，對合金鑄錠均勻化處理過程進行準(zhǔn)確調(diào)控，實現(xiàn)對材料 晶粒組織與第二相的合理調(diào)配，以提升合金組織均勻性及其綜合性能顯得至關(guān)重要，己成 為含Zn的6XXX系鋁合金研究領(lǐng)域的技術(shù)難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明人通過大量研究和工業(yè)實踐發(fā)現(xiàn)，針對合金成分特點，通過采用精細設(shè)計的 多級均勻化熱處理方法，可以有效調(diào)控含Zn的6XXX系鋁合金在均勻化過程中的組織演變。
[0007] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于含Zn的6XXX系鋁合金的多級均勻化熱 處理方法，充分調(diào)控合金中第二相與晶粒組織的演變，顯著改善合金組織的均勻性及其綜 合性能。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0009] -種適用于含Zn的6XXX系鋁合金的多級均勻化熱處理方法，將含Zn的6XXX系 鋁合金鑄錠放入熱處理加熱爐中，依次進行以下步驟：
[0010] (1)第I級均勻化熱處理：由室溫升溫至進行保溫處理，保溫時間為ti，其中， 250〇C^T: ^ 440〇C,lh^ ^ 24h；
[0011] ⑵第II級均勻化熱處理：由溫度升溫至T2進行保溫處理，保溫時間為t2，其 中，45CTC彡T2 彡 49(TC，lh彡t2 彡 24h;
[0012] (3)第III級均勻化熱處理：由溫度T2升溫至T3進行保溫處理，保溫時間為t3，其 中，51CTC彡T3 彡 58(TC，6h彡t3 彡 60h;
[0013] (4)由溫度T3冷卻至室溫。
[0014] 在本發(fā)明中，各級均勻化熱處理過程中的溫度及保溫時間優(yōu)選控制 為：360°C彡 彡 430 °C，6h彡h彡 18h;460°C彡T2 彡 485 °C，4h彡t2 彡llh; 520°C彡T3 彡 560°C，12h彡t3 彡 40h。
[0015] 在本發(fā)明中，按重量百分比所述含Zn的6XXX系鋁合金由以下組分組成：MgO. 2~ 2. 0 %，SiO. 2 ~2. 0 %，ZnO. 1 ~1. 8 %，ZrO. 01 ~0? 25%，CuO~1. 1%，MnO~1. 1 %， CrO~0? 4%，F(xiàn)eO~0? 7%，BiO~1. 5%，SnO~1. 5%，V0 ~0? 3%，TiO~0? 15%，余量 為A1和雜質(zhì)兀素。合金中每種雜質(zhì)兀素的含量為0~0. 05%，所有雜質(zhì)的總含量為0~ 0? 15%。
[0016] 按照本發(fā)明的多級均勻化熱處理方法，在第I級均勻化熱處理過程中，使6XXX系 合金中因添加多種微量元素形成的低熔點相充分回溶，同時使Zr元素均勻化；并通過控制 Al3Zr相的形核和長大過程獲得均勻、細小分布的Al3Zr彌散粒子，增加Al3Zr粒子的穩(wěn)定 性，在隨后較高溫度下熱處理時起到有效抑制晶粒的長大作用。在第II級均勻化熱處理過 程中，使富Zn/Mg的非平衡共晶相充分回溶，使其他第二相發(fā)生部分回溶，提高合金的熔 點，同時繼續(xù)穩(wěn)定己形成的Al3Zr彌散粒子。在第III級均勻化熱處理過程中，使未溶的富 Mg/Si等高熔點相在必要的時間內(nèi)發(fā)生充分回溶，既最大程度的減少了合金中殘留相的 數(shù)量，又防止了合金晶粒組織的長大。通過三級處理的協(xié)同，可有效改善現(xiàn)有方法的組織無 法兼顧的技術(shù)缺陷，使合金獲得更佳的微觀組織和優(yōu)良的綜合性能匹配。
[0017]在本發(fā)明中，各級均勻化熱處理中溫度、保溫時間及特定組分的含量 之間需滿足一定的關(guān)系，優(yōu)選地，h與zr的重量百分比含量a的關(guān)系滿足： 400-15700a彡 彡 430-6600a，6+2400a彡 & 彡ll+2800a。T2、t2 與主合金元素 Zn、Mg的重量百分比含量b、c的關(guān)系滿足：472-310 (5b+c)彡T2彡484-240 (5b+c)， 3. 8+30(5b+c)彡t2彡6. 6+40(5b+c)。T3、t3與主合金元素Si、Mg的重量百分比含量d、e 的關(guān)系滿足：534-90 (3d+5e)<T3 < 562-140 (3d+5e)，10. 2+110 (3d+5e)<t3 < 14. 4+160 (3 d+5e)。其中，1\、T2、T3的單位為°0,Vt2、t3的單位為h。
[0018] 在所述步驟（1)~（3)中，升溫方式可以選擇空氣爐、鹽浴爐、感應(yīng)爐和紅外加熱 中的一種或幾種組合的方式。
[0019] 在所述步驟（1)~（3)中，可以采用連續(xù)升溫或分段升溫的方式進行升溫。
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