铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法
阅读说明：本技术 铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法 (Process method for homogenizing annealing of aluminum alloy ingot ) 是由 陶诚 付晓 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法,包括以下步骤：步骤一,打磨清洗；步骤二,真空烘干；步骤三,缓慢升温；步骤四,制前保温；步骤五,扩散退火；步骤六,二次处理；步骤七,空气冷却；本发明,通过在热处理之前对铸锭表面进行打磨,之后进行超声波清洗,消除了铸锭的表面缺陷,除去了氧化物等杂质,确保了热处理时铸锭的表面不受影响,从而提高了退火后的表面质量,通过制前保温减少了铸锭内部的非平衡共晶组织,缩短了消除残余应力所需要的时间,从而提高了生产效率,通过对退火后的铝合金铸进行二次处理,细化了铸锭内部的晶粒,降低了表面硬度,提升了铸锭的力学性能,从而提升了退火后铸锭的可加工性。(The invention discloses a process method for homogenizing annealing of an aluminum alloy ingot, which comprises the following steps: step one, polishing and cleaning; step two, vacuum drying; step three, slowly raising the temperature; step four, preserving heat before preparation; step five, diffusion annealing; step six, secondary treatment; step seven, cooling the air; according to the invention, the surface of the cast ingot is polished before heat treatment, and then ultrasonic cleaning is carried out, so that the surface defect of the cast ingot is eliminated, impurities such as oxides are removed, the surface of the cast ingot is not affected during heat treatment, the surface quality after annealing is improved, the unbalanced eutectic structure in the cast ingot is reduced through pre-preparation heat preservation, the time required for eliminating residual stress is shortened, the production efficiency is improved, the grains in the cast ingot are refined through secondary treatment of the annealed aluminum alloy cast ingot, the surface hardness is reduced, the mechanical property of the cast ingot is improved, and the machinability of the cast ingot after annealing is improved.)
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，具体为铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法。
背景技术
铝合金铸锭铸造后因液体金属凝固而产生非平衡结晶，造成铸锭的化学成分、组织的不均匀性，即所谓的不平衡状态，使铸锭内部存在着铸造时产生的残余应力，铝合金铸锭的均匀化退火就是为了消除铸锭内部的残余应力，减少或消除铸锭的化学成分和组织的不均匀性，以达到改善铸锭的压力、加工性和制品的某些最终性能的目的，现有的铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法基本可以满足生产要求，但仍然存在一定的不足之处：其一，现有的铝合金铸锭在热处理之前没有对铸锭的表面质量进行处理，影响了退火时铸锭表面的晶粒结构，从而降低了退火后铸锭的表面质量；其二，现有的均匀化处理只进行一次升温以及高温静置的过程，要消除残余应力就需要延长静置的时间，影响了生产效率；其三，现有的均匀化退火过程之后没有对铸锭进行再次处理，均匀化退火后合金中的晶粒粗大，导致铝合金铸锭的硬度提升，不利于接下来的加工。
发明内容
本发明的目的在于提供铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法，包括以下步骤：步骤一，打磨清洗；步骤二，真空烘干；步骤三，缓慢升温；步骤四，制前保温；步骤五，扩散退火；步骤六，二次处理；步骤七，空气冷却；
其中在上述步骤一中，对铝合金铸锭的表面进行打磨清洗，之后放在超清洗器中负压清洗，清洗后得到打磨清洗后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤二中，将步骤一中打磨清洗后的铸锭放在真空烘烤箱中烘烤，烘烤后得到经过烘烤后铝合金铸锭；
其中在上述步骤三中，将步骤二得到的烘烤后的铝合金铸锭放在充满惰性气体的真空炉中缓慢升温，得到待保温铝合金铸锭；
其中在上述步骤四中，将待保温铝合金铸锭继续放置在真空炉中，保持真空炉中的温度不变，对待保温铝合金铸锭进行恒温静置，之后得到待退火的铝合金铸锭；
其中在上述步骤五中，将待退火的铝合金铸锭继续放置在真空炉中，使真空炉缓慢升温，升温之后进行静置，然后再缓慢降温，降温后得到初始退火后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤六中，将初始退火后的铝合金铸锭放入高温炉中升温后静置保温，之后得到二次处理后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤七中，将步骤六中得到的二次处理后的铝合金铸锭，放在空气中冷却，冷却后得到均匀化退火后的铝合金铸锭。
优选的，所述步骤一中，超声波清洗器的工作频率为30～40KHz，清洗时的压强为60～70KPa，清洗温度为20～30℃，清洗时间为20～30min。
优选的，所述步骤二中，真空烘烤箱的温度为110～120℃，压强为60～70KPa，烘烤时间为100～120min。
优选的，所述步骤三中，真空炉的温度提升速率为4～5℃/min，升温到418～422℃。
优选的，所述步骤四中，恒温静置的温度为418～422℃，静置时间为100～120min。
优选的，所述步骤五中，真空炉的升温速率为4～5℃/min，升温到528～532℃，之后静置600～650min。
优选的，所述步骤五中，恒温静置后的降温速率为9～10℃/min，降温至200～300℃。
优选的，所述步骤六中，高温炉内的升温速率为9～10℃/min，升温至540～550℃，静置时间为45～60min。
优选的，所述步骤七中，二次处理后的铝合金铸锭需在空气中冷却至30～50℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法，通过对铸锭进行打磨清洗，基本消除了铸造后铸锭的表面缺陷，同时去除了了铸锭表面的氧化物和杂质，避免了铸锭表面缺陷和残留的杂质在退火时影响铸锭表面的晶粒变化，从而提高了退火后铸锭的表面质量；通过制前保温，减少了铸锭内的非平衡共晶组织，增强了合金元素的时效强化和弥散强化，缩短了消除残余应力所需要的时间，从而提高了生产效率；通过设置的二次处理步骤，细化了退火后的铸锭晶粒，降低了铝合金铸锭的硬度，从而提高了铸锭的可加工性。
附图说明
图1为本发明的工艺方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种技术方案：
实施例1：
铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法，包括以下步骤：步骤一，打磨清洗；步骤二，真空烘干；步骤三，缓慢升温；步骤四，制前保温；步骤五，扩散退火；步骤六，二次处理；步骤七，空气冷却；
其中在上述步骤一中，对铝合金铸锭的表面进行打磨清洗，之后放在超清洗器中负压清洗，超声波清洗器的工作频率为35KHz，清洗时的压强为65KPa，清洗温度为25℃，清洗时间为25min，得到打磨清洗后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤二中，将步骤一中打磨清洗后的铸锭放在真空烘烤箱中烘烤，真空烘烤箱的温度为115℃，压强为66KPa，烘烤110min，之后得到烘烤后铝合金铸锭；
其中在上述步骤三中，将步骤二得到的烘烤后的铝合金铸锭放在充满惰性气体的真空炉中，以5℃/min的速率缓慢升温至420℃，得到待保温铝合金铸锭；
其中在上述步骤四中，将待保温铝合金铸锭继续放置在真空炉中，420℃恒温静置110min，之后得到待退火的铝合金铸锭；
其中在上述步骤五中，将待退火的铝合金铸锭继续放置在真空炉中，使真空炉以5℃/min的速率缓慢升温至530℃，然后保持温度不变，静置620min，之后以10℃/min的速率逐渐降温至250℃，得到初始退火后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤六中，将初始退火后的铝合金铸锭放入高温炉中以10℃/min的速率逐渐升温至550℃，然后静置50min，得到二次处理后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤七中，将步骤六中得到的二次处理后的铝合金铸锭放置在空气中冷却降温至40℃，得到均匀化退火后的铝合金铸锭。
实施例2：
铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法，包括以下步骤：步骤一，打磨清洗；步骤二，真空烘干；步骤三，缓慢升温；步骤四，制前保温；步骤五，扩散退火；步骤六，二次处理；步骤七，空气冷却；
其中在上述步骤一中，对铝合金铸锭的表面进行打磨清洗，之后放在超清洗器中负压清洗，超声波清洗器的工作频率为40KHz，清洗时的压强为68KPa，清洗温度为28℃，清洗时间为20min，得到打磨清洗后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤二中，将步骤一中打磨清洗后的铸锭放在真空烘烤箱中烘烤，真空烘烤箱的温度为118℃，压强为70KPa，烘烤110min，之后得到烘烤后铝合金铸锭；
其中在上述步骤三中，将步骤二得到的烘烤后的铝合金铸锭放在充满惰性气体的真空炉中，以5℃/min的速率缓慢升温至420℃，得到待保温铝合金铸锭；
其中在上述步骤四中，将待保温铝合金铸锭继续放置在真空炉中，420℃恒温静置110min，之后得到待退火的铝合金铸锭；
其中在上述步骤五中，将待退火的铝合金铸锭继续放置在真空炉中，使真空炉以以5℃/min的速率缓慢升温至530℃，然后保持温度不变，静置620min，之后以10℃/min的速率逐渐降温至250℃，得到初始退火后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤六中，将初始退火后的铝合金铸锭放入高温炉中以10℃/min的速率逐渐升温至545℃，然后保持温度不变静置50min，得到二次处理后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤七中，将步骤六中得到的二次处理后的铝合金铸锭放置在空气中冷却降温至35℃，得到均匀化退火后的铝合金铸锭。
实施例3：
铝合金铸锭的均匀化退火的工艺方法，包括以下步骤：步骤一，打磨清洗；步骤二，真空烘干；步骤三，缓慢升温；步骤四，制前保温；步骤五，扩散退火；步骤六，二次处理；步骤七，空气冷却；
其中在上述步骤一中，对铝合金铸锭的表面进行打磨清洗，之后放在超清洗器中负压清洗，超声波清洗器的工作频率为40KHz，清洗时的压强为70KPa，清洗温度为30℃，清洗时间为30min，得到打磨清洗后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤二中，将步骤一中打磨清洗后的铸锭放在真空烘烤箱中烘烤，真空烘烤箱的温度为120℃，压强为70KPa，烘烤120min，之后得到烘烤后铝合金铸锭；
其中在上述步骤三中，将步骤二得到的烘烤后的铝合金铸锭放在充满惰性气体的真空炉中，以5℃/min的速率缓慢升温至422℃，得到待保温铝合金铸锭；
其中在上述步骤四中，将待保温铝合金铸锭继续放置在真空炉中，422℃恒温静置120min，之后得到待退火的铝合金铸锭；
其中在上述步骤五中，将待退火的铝合金铸锭继续放置在真空炉中，使真空炉以以5℃/min的速率缓慢升温至532℃，然后保持温度不变，静置650min，之后以10℃/min的速率逐渐降温至300℃，得到初始退火后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤六中，将初始退火后的铝合金铸锭放入高温炉中以10℃/min的速率逐渐升温至550℃，然后静置60min，得到二次处理后的铝合金铸锭；
其中在上述步骤七中，将步骤六中得到的二次处理后的铝合金铸锭放置在空气中冷却降温至40℃，得到均匀化退火后的铝合金铸锭。
将上述实施例所得均匀化退火后的铝合金铸锭分别进行性能检测，并与采用一般工艺方法制备后的铝合金铸锭进行对比，所得结果如下表：
R<sub>m</sub>
R<sub>p0.2</sub>
表面硬度
实施例1
278MPa
130MPa
80HBW
实施例2
260MPa
125MPa
78HBW
实施例3
274MPa
136MPa
87HBW
对比例
180MPa
90MPa
125HBW
基于上述，本发明的优点在于，通过在热处理制前对铸锭的表面进行打磨，去除了铸锭表面残留的缺陷，之后通过超声清洗，除去了铸锭表面的氧化物和杂质，确保了热处理后铸锭表面的晶粒状态，从而提高了退火后铸锭的表面质量，通过在扩散退火之前进行制前保温，减少了铸锭内的非平衡共晶组织，增强了合金元素的时效强化和弥散强化，从而缩短了均匀化退火的时间，提高了生产效率，通过二次处理，细化了退火之后的晶粒，减小了铸锭的表面硬度，优化了力学性能，从而提高了退火后铸锭的可加工性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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