一种大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法技术

本发明专利技术提供一种大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法，属于铝合金均质处理技术领域，该方法依次包括如下步骤：S1、将铸棒放入均匀化处理炉内；S2、以8

【技术实现步骤摘要】
一种大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法


[0001]本专利技术属于铝合金均质处理
，具体涉及一种大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法。

技术介绍

[0002]易切削铝合金通常是指切屑易断、不粘刀、不缠刀的铝合金，易切削铝合金可以采用更高的速度或者更大的进刀量进行切削加工，可以显著提高铝合金零部件切削加工的生产效率，获得表面更光洁、尺寸精度更高的精密铝合金零部件，因而广泛用于汽车、电子、电器、机械装备等领域。
[0003]对直径超过300 mm的大直径易切削铝合金铸棒而言，由于元素合金化程度高，凝固结晶温度范围宽，导致元素偏析严重，第二相尺寸化合物尺寸粗大，铸棒变形抗力大，导致铸棒挤压困难，严重影响挤压生产效率。在挤压前对易切削铝合金铸棒进行均匀化处理，消除元素偏析，改善组织成分均匀性，溶解粗大第二相化合物，降低铸棒的变形抗力，可以提高铸棒的挤压性能和挤压生产效率。
[0004]现有直径超过300 mm的大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法通常是采用某温度下长时间保温的方法来进行均匀化处理，这种均匀化处理方法虽然操作简单，但难以完全消除元素偏析和溶解粗大第二相化合物，铸棒的变形抗力仍然较大，挤压性能仍然较差，难以满足生产需要。另外，现有大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法还存在加热保温时间长，导致能源消耗巨大，生产成本高的问题。因此，现有大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法仍有待改进和发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法，通过科学设计均匀化处理的工艺流程及参数，改善铸棒的组织成分均匀性，溶解消除粗大第二相化合物，降低铸棒的变形抗力，提高铸棒的挤压性能，同时缩短均匀化处理的时间，减少能源消耗，提高生产效率和降低生产成本。
[0006]为达到上述目的，本专利技术是通过如下手段得以实现的：一种大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法，包括如下步骤：S1、将铝合金铸棒放入均匀化处理炉内；S2、以8
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12℃/min的速率将铝合金铸棒加热到510
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530℃，然后保温10
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20 min；S3、以4
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6℃/min的速率将铝合金铸棒降温到450
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460℃，然后继续保温30
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40 min；S4、将铝合金铸棒移出均匀化处理炉，以不低于10℃/min的冷却速率将铝合金铸棒冷却室温，得到所述大直径易切削铝合金铸棒。作为优选地，所述大直径易切削铝合金铸棒的直径大于或等于300 mm。需要特别说明的是，本专利技术所述的大直径易切削铝合金铸棒是采用铝合金铸棒的常规半连续铸造工
艺生产，主要能够保障铝合金的成分组成即可，有关大直径易切削铝合金铸棒半连续铸造工艺属于本领域技术人员的公知常识，在此就不再赘叙。
[0007]作为优选地，所述大直径易切削铝合金铸棒由以下质量百分比的成分组成：Mg 6.15
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6.31%，Mo 2.76
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2.89%，Ca 1.38
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1.44%，In 1.65
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1.72%，Fe 1.25
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1.27%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.01%，杂质元素总量≤0.05%。
[0008]作为优选地，所述大直径易切削铝合金铸棒由以下质量百分比的成分组成：Mg 6.23%，Mo 2.81%，Ca 1.41%，In 1.68%，Fe 1.26%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.01%，杂质元素总量≤0.05%。
[0009]其中，Mg是大直径易切削铝合金铸棒的主要强化元素，首先Mg在铝中的固溶度高，具有固溶强化作用，其次，在后续挤压材时效过程中，Mg与Al可析出Mg2Al3强化相，进一步提高铝合金的强度。Mg含量太低，铝合金铸棒挤压材的强度达不到要求，Mg含量太高，则塑性会变差，塑性会达不到要求 。因此，Mg含量选择为6.15
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6.31%。
[0010]Mo在大直径易切削铝合金铸棒中可形成MoAl6硬质相化合物，通过弥散强化提高铝合金的强度。Mo含量不能太低，否则Mo的作用不明显。Mo含量也不能太高，否则形成的MoAl6硬质相化合物的尺寸会太大，反而起不到弥散强化作用。因此，Mo含量选择为2.76
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2.89%。
[0011]Ca在大直径易切削铝合金铸棒中主要是细化铝合金铸棒的晶粒。传统细化铝合金铸棒晶粒的方法是添加钛或硼元素，但对于高Mo含量的Al
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Mg系合金， 钛、硼元素遇到Mo元素时会产生“中毒”效应而失去晶粒细化作用。专利技术人的实验研究发现，Ca元素对Mo元素有中毒免疫功能，能够很好细化高Mo含量的Al
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Mg系合金，从而改善易切削铝合金铸棒的组织。Ca含量太低，晶粒细化效果不明显，含量太高又会增加铝合金铸棒的生产成本，因此，Ca含量选择为1.38
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1.44%。
[0012]In在大直径易切削铝合金铸棒中的作用是提高铝合金的切削加工性能。专利技术人的实验研究发现，In属于低熔点金属元素，熔点为156.6℃，添加微量的In元素，在高速切削加工过程中，铝合金与刀具之间的发生高速摩擦，机械能转变成热能，使铝合金的温度升高，当与刀具接触点附近的铝合金切屑温度达到或接近In的熔点时，低熔点金属元素In发生软化甚至熔化，从而使铝合金的切屑发生断裂，达到切屑不粘刀、不缠刀、排屑方便的效果。In的含量对铝合金的切屑加工性能和力学性能都有着重要的影响，In的含量越高，铝合金的切屑加工性能越好，但会降低铝合金的力学性能，同时还会增加铝合金的生产成本，当添加1.65
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1.72%的In时，可获得最优良的切削加工性能和力学性能。
[0013]Fe在大直径易切削铝合金铸棒中的作用主要用来增强强度。Fe是铝合金中不可避免的元素，通常是看作杂质元素，会降低铝合金的力学性能。专利技术人的研究表明，添加1.25
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1.27%的Fe，不仅不会对易切削铝合金的力学性能产生危害，反而有利于增强易切削铝合金强度。
[0014]作为优选地，步骤S1中的均匀化处理炉选用带鼓风机的均匀化处理，以确保炉膛温度均匀，能够准确控制均匀化处理炉的温度，均匀地加热铝合金铸棒，避免因炉膛不同位置的温度差异而影响到大直径易切削铝合金铸棒的温度。
[0015]对于大直径易切削铝合金铸棒而言，均匀化处理的升温速率、保温温度和保温时间都十分关键。升温速率太快，会引起铝合金铸棒的表层和内部产生明显的温度差异，最终
会使铝合金铸棒内部组织产生差异。升温速率太低，则加热长，能源消耗大，会大幅降低生产效率，显著增加生产成本。保温温度和保温时间对于消除元素偏析和溶解粗大第二相化合物最为关键，保温温度低或者保温时间不足，则无法彻底消除元素偏析和溶解粗大第二相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将铝合金铸棒放入均匀化处理炉内；S2、以8
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12℃/min的速率将铝合金铸棒加热到510
‑
530℃，然后保温10
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20 min；S3、以4
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6℃/min的速率将铝合金铸棒降温到450
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460℃，然后继续保温30
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40 min；S4、将铝合金铸棒移出均匀化处理炉，以不低于10℃/min的冷却速率将铝合金铸棒冷却室温，得到所述大直径易切削铝合金铸棒。2.根据权利要求1所述的大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法，其特征在于，所述大直径易切削铝合金铸棒的直径大于或等于300 mm。3.根据权利要求1所述的大直径易切削铝合金铸棒的均匀化处理方法，其特征在于，所述大直径易切削铝合金铸棒由以下质量百分比的成分组成：Mg 6.15
‑
6.31%，Mo 2.76
‑
2.89%，Ca 1.38
‑
1.44%，In 1.65
‑
1.72%，Fe 1.25
‑
1.27%，余量为Al和...

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