一种无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法，铝合金属于Al‑Mg‑Si‑Cu系无铅易切削合金，热处理方法包括将铝合金挤压棒材加热到400‑410℃保温10‑20分钟，继续升温到540‑550℃保温20‑30分钟进行固溶处理；淬水后将铝合金挤压棒材加热到210‑220℃保温25‑35分钟，然后降温至185‑195℃保温2‑3小时进行时效处理，冷却至室温后得到无铅易切削铝合金挤压棒材。采用本发明专利技术热处理方法可以显著提高铝合金挤压棒材的力学性能，同时还能缩短热处理的加热时间，有利于提高铝合金挤压棒材的生产效率和降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法
本专利技术属于金属热处理
，具体是涉及一种无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法。
技术介绍
Al-Mg-Si-Cu系无铅易切削铝合金挤压棒材广泛用于电子电器、交通运输、航空航天和武器装备领域，用于制造各种精密铝合金零部件。无铅易切削铝合金挤压棒材不含重金属元素铅，具有优异的切削加工性能，在高速切削加工过程中，铝合金挤压棒材与刀具之间发生高速摩擦，机械转变成热能，使铝合金挤压棒材的温度升高，当与切削刀具接触点附件的铝合金挤压棒材的温度接近或达到低熔点金属元素的熔点时，这些低熔点金属元素发生软化或熔化，铝合金挤压棒材的切屑发生断裂，切屑不粘刀、不缠刀，排屑方便。因此，无铅易切削铝合金挤压棒材可以采用更高的切削加工速度和更大的进刀量进行切削加工，从而可以提高铝合金零部件切削加工的生产效率，也有利于提高铝合金零部件的表面光洁度和尺寸精度。通过文献资料的检索发现，随着经济社会的发展和科学技术的进步，现有Al-Mg-Si-Cu系无铅易切削铝合金挤压棒材还存在以下的问题：（1）现有无铅易切削铝合金挤压棒材的力学性能仍然普遍较低，难以满足汽车、高铁、飞机和武器装备轻量化发展对高强度无铅易切削铝合金挤压棒材的需要；（2）现有无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理工艺普遍存在加热时间较长的问题，而较长的热处理加热时间，不仅要消耗大量的能源，还降低了无铅易切削铝合金挤压棒材的生产效率，大幅度增加铝合金挤压棒材的生产成本。因此，现有Al-Mg-Si-Cu系无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法仍有待改进和发展。
技术实现思路
针对上述存在问题和不足，本专利技术提供一种无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法，通过科学设计热处理方法，提高无铅易切削铝合金挤压棒材的力学性能，同时缩短热处理的加热时间，减少能源消耗，提高无铅易切削铝合金挤压棒材的生产效率和降低生产成本。本专利技术是通过如下技术方案得以实现的：本专利技术第一方面提供了一种无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法，包括如下步骤：（1）以不低于20℃/分钟的升温速度，将铝合金挤压棒材加热到400-410℃并保温10-20分钟，然后继续以不低于15℃/分钟的升温速度升温到540-550℃并保温20-30分钟，然后淬水冷却至室温；（2）以不低于20℃/分钟的升温速度，将铝合金挤压棒材加热到210-220℃并保温25-35分钟，然后以不低于10℃/分钟的降温速度降温至185-195℃并保温2-3小时，然后冷却至室温，得到所述无铅易切削的铝合金挤压棒材。作为优选地，所述无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法，包括如下步骤：（1）以于20℃/分钟的升温速度，将铝合金挤压棒材加热到405℃并保温15分钟，然后继续以15℃/分钟的升温速度升温到545℃并保温25分钟，然后淬水冷却至室温；（2）以20℃/分钟的升温速度，将铝合金挤压棒材加热到215℃并保温30分钟，然后以10℃/分钟的降温速度降温至190℃并保温2.5小时，然后冷却至室温，得到所述无铅易切削的铝合金挤压棒材。作为优选地，所述无铅易切削铝合金挤压棒材包括如下质量百分比的成分：Mg1.43-1.49%，Si1.23-1.29%，Cu1.34-1.39%，V0.05-0.09%，Sb0.15-0.19%，Ba0.22-0.27%，Ga0.66-0.71%，Rb0.21-0.26%，Fe0.12-0.16%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总量≤0.15%。作为优选地，所述无铅易切削铝合金挤压棒材包括如下质量百分比的成分：Mg1.45%，Si1.26%，Cu1.36%，V0.07%，Sb0.17%，Ba0.25%，Ga0.68%，Rb0.24%，Fe0.14%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总量≤0.15%。本专利技术第二方面提供了一种由上述方法制备得到的无铅易切削铝合金挤压棒材。Mg、Si、Cu是铝合金挤压棒材的强化元素，主要作用是通过固溶强化和析出相强化提高铝合金挤压棒材的强度。Mg与Si可形成Mg2Si强化相，Cu与Al可形成Al2Cu强化相，显著增强铝合金挤压棒材的强度。Mg、Si、Cu的含量越高，铝合金挤压棒材的强度也越高，但铝合金挤压棒材的塑形也会逐渐下降。专利技术人通过大量实验探索研究发现，Mg含量低于1.63%，或者Si含量低于0.14%，或者Cu含量低于1.34%时，铝合金挤压棒材的强度会不足。但Mg、Si、Cu的含量也不宜太高，否则会导致铝合金挤压棒材的塑形严重下降。经过大量实验探索研究发现，Mg含量选择为1.43-1.49%，Si含量选择为1.23-1.29%，Cu含量选择为1.34-1.39%时，铝合金挤压棒材具有足够的强度和塑性。V的作用主要是提高铝合金挤压棒材的耐高温性能。V在铝合金挤压棒材中可形成与铝基体共格的Al3V，增大基体内位错运动的阻力，阻碍晶界的滑移和位错的运动，提高铝合金挤压棒材的强度以及耐高温性能。专利技术人通过大量实验探索研究发现，通过复合添加0.05-0.09%的V，可显著提高铝合金挤压棒材的强度和耐高温性能。Sb在铝合金挤压棒材中的作用主要是细化变质粗大针状富Fe相。Fe是铝合金挤压棒材中不可避免的杂质元素，通常以粗大针状的FeAl3、FeSiAl3等富Fe相形式存在于铝合金挤压棒材中，这些粗大针状富Fe相为硬脆相，会严重割裂铝合金挤压棒材的基体，成为铝合金挤压棒材发生断裂的裂纹源和裂纹扩展方向，恶化铝合金挤压棒材的强度和塑性。专利技术人通过大量实验探索研究发现，在铝合金挤压棒材中添加0.15-0.19%的Sb元素，可对粗大针状富Fe相起到很好的细化变质作用，使粗大针状富Fe相转变为细小颗粒状弥散分布在铝合金挤压棒材的基体上，不仅可以消除粗大针状富Fe相对强度和塑形的危害，反而还能进一步提高铝合金挤压棒材的强度和耐热性能。Ba在铝合金挤压棒材中的作用主要是细化变质粗大针状共晶Si相。Si在铝合金挤压棒材中除了与Mg形成Mg2Si强化相外，剩余的Si相通常呈粗大针状共晶Si相形式存在于铝合金挤压棒材中，粗大针状共晶Si相会严重割裂铝合金挤压棒材的基体，成为铝合金挤压棒材断裂时的裂纹源，降低铝合金挤压棒材的强度和塑形。专利技术人通过大量实验探索研究发现，Ba对粗大针状共晶Si相具有很好的细化变质作用，在铝合金挤压棒材中添加0.22-0.27%的Ba元素，可使粗大针状共晶Si相转变成细小颗粒状Si相并弥散分布在铝合金基体上，可以消除粗大针状共晶Si相对强度和塑形的危害，进一步提高铝合金挤压棒材的强度和耐热性能。Ga和Rb的作用是提高铝合金挤压棒材的切削加工性能。Ga和Rb均属于低熔点金属元素，在铝合金挤压棒材高速切削加工时，铝合金挤压棒材与刀具之间产生高速摩擦，机械能转变成热能，使铝合金挤压棒材的温度升高，当与刀具接触点附近的铝合金挤压棒材的切屑温度达到或接近低熔点金属元素Ga和Rb的熔点时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）以不低于20℃/分钟的升温速度，将铝合金挤压棒材加热到400-410℃并保温10-20分钟，然后继续以不低于15℃/分钟的升温速度升温到540-550℃并保温20-30分钟，然后淬水冷却至室温；/n（2）以不低于20℃/分钟的升温速度，将铝合金挤压棒材加热到210-220℃并保温25-35分钟，然后以不低于10℃/分钟的降温速度降温至185-195℃并保温2-3小时，然后冷却至室温，得到所述无铅易切削铝合金挤压棒材。/n

【技术特征摘要】
1.一种无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）以不低于20℃/分钟的升温速度，将铝合金挤压棒材加热到400-410℃并保温10-20分钟，然后继续以不低于15℃/分钟的升温速度升温到540-550℃并保温20-30分钟，然后淬水冷却至室温；
（2）以不低于20℃/分钟的升温速度，将铝合金挤压棒材加热到210-220℃并保温25-35分钟，然后以不低于10℃/分钟的降温速度降温至185-195℃并保温2-3小时，然后冷却至室温，得到所述无铅易切削铝合金挤压棒材。


2.根据权利要求1所述的无铅易切削铝合金挤压棒材的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）以于20℃/分钟的升温速度，将铝合金挤压棒材加热到405℃并保温15分钟，然后继续以15℃/分钟的升温速度升温到545℃并保温25分钟，然后淬水冷却至室温；
（2）以20℃/分钟的升温速度，将铝合金挤压棒材加热到215℃并保温30分钟，然后以10℃/分钟的降温速度降温至190℃并保温2.5小时，然后冷却至室温，得到所述无铅易切削的铝合金挤压棒材。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：石常亮，牛艳萍，孙大翔，陈文龙，
申请(专利权)人：广东省工业分析检测中心，
类型：发明
国别省市：广东;44