專利名稱：一種適用于高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性檢測(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
7000系高強(qiáng)鋁合金是一種典型的時(shí)效強(qiáng)化鋁合金。合金在時(shí)效前需要進(jìn) 行固溶處理。固溶處理的充分與否對(duì)后續(xù)的時(shí)效熱處理有著重要的影響。由 于鋁合金導(dǎo)熱系數(shù)高，散熱快，因此傳統(tǒng)的鋁合金結(jié)構(gòu)件不存在淬透性的問 題。但是，航空航天工業(yè)的快速發(fā)展，要求采用整塊7000系超高強(qiáng)鋁合金厚 板作為承力件來替代傳統(tǒng)的鉚接件。因此，7000系高強(qiáng)鋁合金和鋼一樣面臨 著一個(gè)淬透性的問題。合金板材厚度越厚，淬透性問題越嚴(yán)重。因此，檢測(cè) 鋁合金厚板的淬透性對(duì)于該系列合金厚板在航空航天工業(yè)上的應(yīng)用至關(guān)重 要。
所謂鋁合金的淬透性，是指合金經(jīng)過固溶處理后在淬火過程中保持固溶 組織的能力。鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)高，當(dāng)板材厚度小于60mm時(shí)，合金在淬火 過程中一般都能獲得完全的固溶組織，而不會(huì)產(chǎn)生"淬不透"的現(xiàn)象。隨著 合金板材厚度的增加，在固溶后的淬火過程中，板材的心部很可能出現(xiàn)淬不 透的現(xiàn)象，從而影響后續(xù)的時(shí)效過程和合金的力學(xué)性能。
目前國內(nèi)外對(duì)鋁合金厚板的淬透性的研究很少，沒有形成有效地方法， 也沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)可以遵循。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提出一種適用于檢測(cè)高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬 透性的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案 一種適用于高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性檢測(cè)的方法，該方法包括下述步驟
(1) 、在生產(chǎn)高強(qiáng)變形鋁合金厚板中，將鋁合金鑄錠經(jīng)過熱軋制成厚板件， 板件的厚度不低于50mm;
(2) 、從鋁合金厚板上取試樣，進(jìn)行固溶熱處理，然后進(jìn)行端面淬火；
(3) 、從淬火端面開始，沿厚度方向，以5 10mm為一層面，測(cè)量距離淬 火端面不同層面處的硬度值，并繪制成曲線，觀察每一硬度測(cè)量層面的顯微組織 結(jié)構(gòu)特征； (4)、根據(jù)步驟(3)中所測(cè)試結(jié)果，確定熱軋后的鋁合金厚板在生產(chǎn)中的 固溶熱處理制度，時(shí)效熱處理工藝。
在所述的步驟(2)的端面淬火過程中，淬火介質(zhì)采用水、油和有機(jī)物水溶 性淬火介質(zhì)中的任一種，淬火介質(zhì)由下至上垂直噴射至試樣端面且流量足夠大。
在所述的步驟(2)中，在進(jìn)行固溶熱處理后，樣品從固溶爐轉(zhuǎn)移到淬火臺(tái) 并開啟淬火介質(zhì)的時(shí)間不超過5秒鐘。
在所述的步驟(2)中，在從鋁合金厚板上取試樣過程中，是沿著鋁合金厚 板厚度方向取一直徑為45 60mm的圓柱狀樣品，其中，圓柱狀樣品的圓柱高度 等于鋁合金厚板厚度。
在所述的步驟(3)中，樣品的不同層面的選取是采用線切割的方法，是將 圓柱狀樣品切割為若干個(gè)等高的圓柱片，其中，圓柱狀樣品的高度等于若干個(gè)等 高的圓柱片的高度之和；切割的表面也即硬度測(cè)量表面，每個(gè)硬度測(cè)量表面經(jīng)多 次測(cè)量取平均值。
在所述的步驟(3)中的觀察硬度測(cè)量層面過程中，是采用金相顯微鏡或者 電子顯微鏡進(jìn)行觀察。
本發(fā)明所檢測(cè)的高強(qiáng)變形鋁合金可以是(5 10) XZn含量的高強(qiáng)鋁合金， 按重量百分比計(jì)，該合金成分為Zn5~10wt%， Mg 1.8~2.8wt%， Cul.2 2.0%， Fe<0.05wt%， Si<0.05wt%，其余為Al。本發(fā)明所檢測(cè)的高強(qiáng)變形鋁合金也不 局限于上述鋁合金。
固溶處理是提高7000系高強(qiáng)鋁合金性能的一種重要的手段，因此判斷固溶 處理進(jìn)行的程度，即"淬透性"，對(duì)于選擇合適的淬火介質(zhì)，改進(jìn)熱處理工藝， 提高合金厚板的淬透性有著重要意義。本發(fā)明針對(duì)高合金化的高強(qiáng)變形鋁合金厚 板的淬透性進(jìn)行了大量的研究工作，獲取了一定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究結(jié)果表明，采 用本發(fā)明的的檢測(cè)方法，能夠比較有效地判斷合金的淬透性，從而確定熱軋后的 鋁合金厚板在生產(chǎn)中的固溶熱處理制度，時(shí)效熱處理工藝；并且判斷不同淬火介 質(zhì)對(duì)合金淬透性的影響規(guī)律。
本發(fā)明的一種適用于檢測(cè)高強(qiáng)變形鋁合金厚板的淬透性方法的優(yōu)
點(diǎn)在于
(1) 操作簡單易行。
(2) 可以有效地判斷合金的淬透性，有利于優(yōu)化熱處理工藝。


圖1 (a)是厚度為50mm的7B04鋁合金厚板固溶處理后經(jīng)水淬后的硬度曲線;圖1 (b)是厚度150mm厚的7B04鋁合金厚板固溶處 理后經(jīng)水淬后的硬度曲線。
圖2是150mm厚的7B04鋁合金厚板淬火端面和距離淬火端面 120mm處的顯微組織的照片。其中，圖2 (a)是150mm厚的7B04 鋁合金厚板距離淬火端面120mm處的顯微組織的照片；圖2 (b)是 150mm厚的7B04鋁合金厚板淬火端面的顯微組織的照片。
圖3是沿著鋁合金厚板厚度方向取圓柱狀樣品的示意圖。
圖4是切割圓柱狀樣品示意圖。
圖5是將圓柱狀樣品切割為相同高度的圓柱體的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明主要包括以下步驟
(1) 將鋁合金鑄錠經(jīng)過熱軋成為一定厚度的厚板材料(》50mra);
(2) 沿鋁合金厚板厚度方向取一直徑為50mm的圓柱狀樣品；
(3) 將圓柱狀樣品放入固溶爐內(nèi)進(jìn)行固溶處理；
(4) 固溶完畢后，將樣品迅速轉(zhuǎn)移到淬火臺(tái)進(jìn)行固定，并同時(shí)打開已經(jīng) 調(diào)節(jié)好的淬火介質(zhì)。要求淬火介質(zhì)在樣品下方自下而上噴向樣品的一個(gè)端面， 且淬火介質(zhì)不會(huì)飛濺到樣品其他部位。
(5) 樣品冷卻以后，自淬火端面開始，沿高度方向，每5 10mm測(cè)量 材料硬度值，并繪制成曲線；要求測(cè)量面光滑。
(6) 每測(cè)量一層硬度值，將切下來的薄片加工成透射電鏡樣品，觀察合金 隨著淬火深度的增加的組織變化規(guī)律。
實(shí)施例1:
該實(shí)施例是檢測(cè)7B04鋁合金厚板，7B04鋁合金厚板是常用來制 造飛機(jī)結(jié)構(gòu)件，檢測(cè)該合金厚板的淬透性對(duì)于保證飛機(jī)的安全有著重 要意義。
在生產(chǎn)7B04鋁合金厚板中，將7B04鋁合金鑄錠經(jīng)過熱軋制成厚板件， 7B04鋁合金厚度分別為50mm和150mm 。下面的過程是對(duì)這兩塊7B04 鋁合金厚板分別進(jìn)行取試樣，進(jìn)行固溶熱處理，然后進(jìn)行端面淬火，測(cè)量距離端 面不同層面處的硬度值，并繪制成曲線，觀察每一硬度測(cè)量層面的顯微組織結(jié)構(gòu) 特征。
取試樣過程在從鋁合金厚板上取試樣過程中，是沿著鋁合金厚板厚度方向 取一直徑為50mm的圓柱狀樣品。如圖3所示，沿著鋁合金厚板1的厚度方向取 一直徑為50mm的圓柱狀樣品2，其中，圓柱狀樣品2的圓柱高度等于鋁合金厚 板1的厚度。
固溶熱處理過程在固溶爐中對(duì)樣品進(jìn)行固溶，固溶制度采用450'C下 固溶3小時(shí)。
端面淬火過程將樣品從固溶爐轉(zhuǎn)移到淬火臺(tái)并開啟淬火介質(zhì)的時(shí)間為4 秒鐘，淬火介質(zhì)采用水，淬火介質(zhì)-水由下至上垂直噴射至試樣端面且流量足夠 大。
測(cè)量距離淬火端面不同距離處的層面硬度值過程并繪制成曲線從淬火端面 開始，沿圓柱體樣品2的軸向、以5mm為間隔，測(cè)量距離淬火端面不同距離處 的層面的硬度值。如圖3所示，從50mm厚的鋁合金厚板l上截取圓柱狀樣品 2，圓柱狀樣品的直徑為50mm，高為50mm。如圖4所示，圓柱體樣品2的最下 端面為淬火端面，以淬火端面為最基準(zhǔn)，每h高度線切割截取一段，將圓柱體樣 品2切割為10個(gè)具有相同h高度的圓柱片，每個(gè)圓柱片的h高度為5mm (圖4 為示意圖，圖畫出4個(gè)圓柱片，實(shí)為10個(gè)圓柱片)；如圖4所示，圓柱狀樣品2 的不同層面的選取是采用線切割的方法，每條切割線8之間的距離是相等的，等 于h;并且每個(gè)圓柱片的h高度(5mm)之和等于圓柱狀樣品2的高度，也即鋁 合金厚板1的厚度。同樣的，將150mm厚的鋁合金厚板的圓柱狀樣品(直徑 為50mm)切割為30個(gè)圓柱片(每個(gè)圓柱環(huán)的高度為5mm)。如圖5所示，切割 面4、 5、 6、 7等也即硬度測(cè)量表面，每個(gè)硬度測(cè)量表面經(jīng)5次測(cè)量取平均值， 并繪制成曲線。圖1 (a)是厚度為50mm的7B04鋁合金厚板固溶處理 后經(jīng)水淬后的硬度曲線；圖1 (b)是厚度150mm厚的7B04鋁合金厚 板固溶處理后經(jīng)水淬后的硬度曲線。由圖1可看出，在水流量足夠大 的條件下，50mm厚的合金厚板可以得到較好的淬透性，而150mm厚
的合金厚板則隨著厚度的增加，淬透性降低。
觀察每一硬度測(cè)量層面的顯微組織結(jié)構(gòu)特征采用金相顯微鏡或者電子顯
微鏡進(jìn)行觀察，圖2是150mm厚的7B04鋁合金厚板端淬面和距離端淬 面120mm處的顯微組織[圖2 (a)的照片所示]比較，可以發(fā)現(xiàn)，端淬 面處的合金基體相對(duì)比較"干凈"，沒有發(fā)生固溶相重新析出的現(xiàn)象； 而在距離端淬面120mm處[圖2 (b)的照片所示]，合金不能完全獲得 淬火組織，晶粒內(nèi)部存在著析出相。
根據(jù)以上分析結(jié)果，可以得出結(jié)論對(duì)于150mm厚板，經(jīng)過固 溶處理后的淬火，不能達(dá)到完全淬透的效果。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中， 對(duì)于生產(chǎn)150mm厚板要改進(jìn)固溶熱處理制度，以提高合金厚板的淬透性。
由于水的淬火能力要高于油和有機(jī)物水溶性淬火介質(zhì)，因此可以 推斷采用油和水溶性淬火介質(zhì)淬火后的材料的淬透性均小于水。
權(quán)利要求
1. 一種適用于高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性檢測(cè)的方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)、在生產(chǎn)高強(qiáng)變形鋁合金厚板中，將鋁合金鑄錠經(jīng)過熱軋制成厚板件，板件的厚度不低于50mm；(2)、從鋁合金厚板上取試樣，進(jìn)行固溶熱處理，然后進(jìn)行端面淬火；(3)、從淬火端面開始，沿厚度方向，以5～10mm為一層面，測(cè)量距離淬火端面不同層面處的硬度值，并繪制成曲線，觀察每一硬度測(cè)量層面的顯微組織結(jié)構(gòu)特征；(4)、根據(jù)步驟(3)中所測(cè)試結(jié)果，確定熱軋后的鋁合金厚板在生產(chǎn)中的固溶熱處理制度，時(shí)效熱處理工藝。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性檢測(cè)的方法，其 特征在于在所述的步驟(2)的端面淬火過程中，淬火介質(zhì)采用水、油和有機(jī)物 水溶性淬火介質(zhì)中的任一種，淬火介質(zhì)由下至上垂直噴射至試樣端面且流量足夠 大。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性檢測(cè)的方法， 其特征在于在所述的步驟(2)中，在進(jìn)行固溶熱處理后，樣品從固溶爐轉(zhuǎn)移到 淬火臺(tái)并開啟淬火介質(zhì)的時(shí)間不超過5秒鐘。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性檢測(cè)的方法，其 特征在于在所述的步驟(2)中，在從鋁合金厚板上取試樣過程中，是沿著鋁合 金厚板厚度方向取一直徑為45 60mm的圓柱狀樣品，其中，圓柱狀樣品的圓柱 高度等于鋁合金厚板厚度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性檢測(cè)的方法，其 特征在于在所述的步驟(3)中，樣品的不同層面的選取是釆用線切割的方法， 是將圓柱狀樣品切割為若干個(gè)等高的圓柱片，其中，圓柱狀樣品的高度等于若干個(gè) 等高的圓柱片的高度之和；切割的表面也即硬度測(cè)量表面，每個(gè)硬度測(cè)量表面經(jīng)多 次測(cè)量取平均值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性檢測(cè)的方法，其 特征在于在所述的步驟(3)中的觀察硬度測(cè)量層面過程中，是釆用金相顯微鏡 或者電子顯微鏡進(jìn)行觀察。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性檢測(cè)的方法，其 特征在于所述的高強(qiáng)變形鋁合金為(5 10) XZn含量的高強(qiáng)鋁合金，按重量百 分比計(jì)，該合金成分為Zn5 10wt%， Mgl.8~2.8wt%， Cul.2 2氛Fe<0.05wt%， Si<0.05wt%，其余為A1。
全文摘要
一種適用于高強(qiáng)變形鋁合金厚板淬透性檢測(cè)的方法，包括(1)在生產(chǎn)高強(qiáng)變形鋁合金厚板中，將鋁合金鑄錠經(jīng)過熱軋制成厚板件，板件的厚度不低于50mm；(2)從鋁合金厚板上取試樣，進(jìn)行固溶熱處理，然后進(jìn)行端面淬火；(3)從淬火端面開始，沿厚度方向，以5～10mm為一層面，測(cè)量距離淬火端面不同層面處的硬度值，并繪制成曲線，觀察每一硬度測(cè)量層面的顯微組織結(jié)構(gòu)特征；(4)根據(jù)步驟(3)中所測(cè)試結(jié)果，確定熱軋后的鋁合金厚板在生產(chǎn)中的固溶熱處理制度，時(shí)效熱處理工藝。采用本發(fā)明的方法，可以對(duì)鋁合金厚板的淬透性進(jìn)行有效地分析；有利于優(yōu)化熱處理工藝。
文檔編號(hào)G01N3/60GK101206167SQ20061016534
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者劉紅偉, 張永安, 朱寶宏, 熊柏青, 鋒 王 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院