一种4032铝合金棒材的制备方法与流程

1.本发明属于铝合金技术领域，尤其涉及一种4032铝合金棒材的制备方法。

背景技术：

2.节能减排对汽车行业提出了轻量化的要求，其中增加铝合金材料在汽车中的应用是显著降低汽车自重、实现节能减排的有效途径之一。中高硅4032铝合金具有热膨胀系数小、体积稳定性高、高强耐磨耐蚀等优点，广泛应用于内燃机活塞、发动机缸体、汽车动盘的制造等领域，特别是随着我国铁路、公路运输业的发展，其用量越来越大。
3.由于高硅铝合金凝固潜热大，结晶范围宽，极易导致初生硅组织粗大，形貌差，组织不均匀，制备难度大；而且铸造产品共晶硅以针状、棒状或板条状析出，受力过程易产生应力集中，对基体产生割裂作用，塑性低，而通过挤压后锻造成型，可以减少铸造缺陷如气孔、缩松，细化晶粒，提高致密度。但现有技术制备的挤压棒材，经热挤压后抗拉强度一般在180～200mpa之间，经t6处理后其抗拉强度在310～350mpa之间，且材料会出现粗大针状共晶硅，呈流线型分布，无法满足高端汽车铝合金用材料机械性能高，抗疲劳能力好的要求。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种4032铝合金棒材的制备方法，本发明提供的方法制备得到的4032铝合金棒材具有较好的力学性能。
5.本发明提供了一种4032铝合金棒材的制备方法，包括：
6.将铸棒、挤压模具和挤压筒加热后进行挤压，得到挤压件；
7.将所述挤压件进行冷却后拉伸矫直，得到4032铝合金棒材；
8.所述挤压过程中的出口温度为450～485℃。
9.优选的，所述铸棒的成分为：
10.11.5％～12.5wt％的si，
11.0.8％～1.0wt％的cu，
12.0.9％～1.1wt％的mg，
13.0.6％～0.75wt％的ni，
14.0.01％～0.05wt％的ti，
15.0.01％～0.35wt％的fe，
16.0.01％～0.05wt％的mn，
17.0.01％～0.35wt％的zn，
18.其余元素＜0.08wt％；
19.余量为al；
20.所述铸棒的加热温度为410～440℃。
21.优选的，所述加热方法为梯度升温，升温梯度为20～30℃/m。
22.优选的，所述挤压模具的加热温度为410～430℃；
23.所述挤压筒的加热温度为400～420℃。
24.优选的，所述挤压的方法为正向单动挤压，所述挤压过程中的挤压杆速为3.5～4.5mm/s。
25.优选的，所述冷却的方法为水冷。
26.优选的，所述拉伸矫直的拉伸率为0.5～1.0％。
27.优选的，所述拉伸矫直后还包括：
28.进行t6热处理；
29.所述t6热处理的方法包括：
30.先进行固溶处理再进行时效处理。
31.优选的，所述固溶处理过程中的温度为510～520℃，保温时间为2～3小时。
32.优选的，所述时效处理过程中的温度为175～185℃，保温时间为8～12h。
33.现有技术中4032棒材经热挤压成型后需要通过进行不完全退火处理达到锻造工序需要的性能要求，本发明提供的方法经热挤压后即可达到不完全退火状态性能要求。本发明通过调整4032棒材挤压生产过程的工艺参数，热挤压后抗拉强度可达到286mpa，延伸率14.5％，达到不完全退火态性能及组织要求(抗拉轻度240～320mpa，延伸率≥9％)，减少了退火工序，降低生产成本，有利于提高生产效率，经固溶时效处理后抗拉强度达406mpa，延伸率≥4.0％(规定抗拉强度340mpa，延伸率≥2.5％)远满足汽车用4032棒材性能要求。
具体实施方式
34.下面将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。
35.本发明提供了一种4032铝合金棒材的制备方法，包括：
36.将铸棒、挤压模具和挤压筒加热后进行挤压，得到挤压件；
37.将所述挤压件进行冷却后拉伸矫直，得到4032铝合金棒材；
38.所述挤压过程中的出口温度为450～485℃。
39.在本发明中，所述铸棒的化学成分优选符合gb/t 3190-2020标准的规定；所述铸棒的成分优选为：
40.11.5％～12.5wt％的si，
41.0.8％～1.0wt％的cu，
42.0.9％～1.1wt％的mg，
43.0.6％～0.75wt％的ni，
44.0.01％～0.05wt％的ti，
45.0.01％～0.35wt％的fe，
46.0.01％～0.05wt％的mn，
47.0.01％～0.35wt％的zn，
48.其余元素＜0.08wt％；
49.余量为al。
50.在本发明中，所述si的质量含量优选为11.8～12.2％，更优选为12％；所述cu的质量含量优选为0.85～0.95％，更优选为0.90％；所述mg的质量含量优选为0.95～1.05％，更优选为1.0％；所述ni的质量含量优选为0.65～0.70％，更优选为0.68％；所述ti的质量含量优选为0.02～0.04％，更优选为0.03％；所述fe的质量含量优选为0.05～0.3％，更优选为0.1～0.2％，最优选为0.15％；所述mn的质量含量优选为0.02～0.04％，更优选为0.03％；所述zn的质量含量优选为0.05～0.3％，更优选为0.1～0.2％，最优选为0.15％；所述其余元素为杂质元素。
51.在本发明中，所述铸棒的制备方法优选包括：
52.将合金原料配料、熔炼、一次精炼、一次扒渣、取样分析、倒炉、加入变质剂、二次精炼、二次扒渣、静置处理、净化处理、铸造、均质处理，得到铸棒。
53.在本发明中，所述合金原料的配料成分可按照4032铝合金中各元素的成分进行配料，与上述技术方案所述的铸棒的合金成分一致。在本发明中，所述合金原料优选采用速溶硅，如95#速溶硅；铜板，如电解纯铜板；镁锭，如纯镁锭；铝镍中间合金，所述铝镍中间合金中镍的质量含量优选为8～12％，更优选为10％；铝钛中间合金，所述铝钛中间合金中钛的质量含量优选为8～12％，更优选为10％。
54.在本发明中，所述熔炼的方法优选包括：将95#速溶硅一次性全部倒入炉底，再加入所需的铝锭，铝镍中间合金；待炉料软化下榻，能完全淹没铜板时，向熔体中加入铜板；升温熔化，待融化完全时彻底搅拌；加入镁锭，保温一段时间后再次进行搅拌。
55.在本发明中所述一次精炼的时间优选为18～22min，更优选为20min。
56.在本发明中，所述一次扒渣优选为彻底扒去铝液表面浮渣。
57.在本发明中，所述倒炉过程中优选控制温度为750～770℃，更优选为755～765℃，最优选为760℃；所述倒炉为将铝液由熔炼炉倒入保温炉，所述倒炉时优选在流槽加入10％铝钛中间合金。
58.在本发明中，优选在保温炉加入变质剂。
59.在本发明中，所述二次精炼优选在保温炉中进行；所述二次精炼的时间优选为18～22min，更优选为20min。
60.在本发明中，所述二次扒渣优选彻底扒去铝液表面浮渣。
61.在本发明中，所述静置处理的温度优选为755～765℃，更优选为758～762℃，最优选为760℃；所述静置处理的时间优选为25～35min，更优选为28～32min，最优选为30min。
62.在本发明中，所述净化处理优选为炉外净化处理，优选采用真空除气装置进行在线除气；所述在线除气过程中的过滤板优选采用30目+50目的双级板式过滤。
63.在本发明中，所述铸造过程中的盘头温度优选为680～700℃，更优选为685～695℃，最优选为690℃；铸造速度优选为50～60mm/min，更优选为52～58mm/min，最优选为54～56mm/min；单根铸锭水流量优选为12～18m3/h，更优选为14～16m3/h，最优选为15m3/h。
64.在本发明中，所述均质处理的温度优选为480～520℃，更优选为490～510℃，最优选为500℃；所述均质处理的时间优选为14～20小时，更优选为16～18小时；所述均质处理优选出炉后自然冷却。
65.在本发明中，所述铸棒的加热温度优选为410～440℃，更优选为420～430℃，最优选为425℃；所述加热过程中优选进行梯度升温，所述梯度升温的升温梯度优选为20～30
℃/m，更优选为22～28℃/m，最优选为24～26℃/m。
66.在本发明中，所述挤压模具的加热温度优选为410～430℃，更优选为415～425℃，最优选为420℃；所述挤压筒的加热温度优选为400～420℃，更优选为405～415℃，最优选为410℃。
67.在本发明中，所述挤压的方法优选为正向单动挤压，优选以3.5～5.0mm/s的挤压杆速对铸棒进行正向挤压；所述挤压杆速优选为4.0～4.5mm/s，更优选为4.2～4.3mm/s。
68.在本发明中，所述挤压过程中的出口温度优选为450～485℃，更优选为460～480℃，最优选为470℃。
69.在本发明中，所述冷却的方法优选为水冷；所述冷却的速度优选为2.5～4℃/s，更优选为3℃/s；
70.在本发明中，所述拉伸矫直的拉伸率优选为0.5～1.0％，更优选为0.6～0.9％，最优选为0.7～0.8％，以去除内应力。
71.在本发明中，所述拉伸矫直后优选还包括：
72.进行成品锯切。
73.在本发明中，所述拉伸矫直后优选还包括：
74.进行t6热处理。
75.在本发明中，所述t6热处理的方法优选包括：
76.先进行固溶处理再进行时效处理。
77.在本发明中，所述固溶处理过程中的温度优选为510～520℃，更优选为512～518℃，最优选为515℃；保温时间优选为2～3小时，更优选为2.5小时。
78.在本发明中，所述时效处理过程中的温度优选为175～185℃，更优选为178～182℃，最优选为180℃；保温时间优选为8～12h，更优选为10h；冷却方法优选为自然冷却。
79.本发明也可以在挤压后进行不完全退火使挤压后的材料具有较好的性能。在本发明中，不完全退火是指将合金加热至相变临界点以下某一适当温度保温，然后较快冷却(一般为空冷)，消除部分冷作硬化效应，以便随后进行变形量较小的成形工序。
80.本发明通过控制铸棒及模具的加热温度，达到出口温度在450～485℃的范围内，再通过冷却方式，达到不完全退火条件下的性能要求。进一步的通过t6热处理使抗拉强度达到406mpa，延伸率4％，优于现有市场产品。
81.实施例1
82.将合金原料依次进行配料、熔炼、一次精炼、一次扒渣、取样分析、倒炉、加入变质剂、二次精炼、二次扒渣、静置处理、净化处理、铸造、均质处理，得到铸棒；所述配料的成分为11.5％～12.5wt％的si，0.8％～1.0wt％的cu，0.9％～1.1wt％的mg，0.6％～0.75wt％的ni，0.01％～0.05wt％的ti，0.01％～0.35wt％的fe，0.01％～0.05wt％的mn，0.01％～0.35wt％的zn，其余元素＜0.08wt％；配料过程中硅选用95#速溶硅，铜选用电解纯铜板，镁选用纯镁锭，镍选用10％铝镍中间合金，钛选用10％铝钛中间合金；熔炼过程中将95#速溶硅一次性全部倒入炉底，再加入所需的铝锭，铝镍中间合金；待炉料软化下榻，能完全淹没铜板时，向熔体中加入铜板；升温熔化，待融化完全时彻底搅拌；加入镁锭，保温一段时间后再次进行搅拌；一次精炼的精炼温度控制750
±
8℃，精炼时间控制20
±
2min；一次扒渣彻底扒去铝液表面浮渣；倒炉时控制温度750℃～770℃，将铝液由熔炼炉倒入保温炉，倒炉时在
流槽加入10％铝钛中间合金；保温炉加入变质剂；二次精炼保温炉精炼，精炼温度控制755
±
5℃，精炼时间控制20
±
2min；二次扒渣彻底扒去铝液表面浮渣；静置处理时控制静置温度755～765℃，静置时间30分钟；炉外净化处理使用真空除气装置在线除气，过滤板采用30目+50目的双级板式过滤；铸造时铸造温度盘头控制680～700℃，速度控制50mm/min～60mm/min，单根铸锭水量控制12～18m3/h；均质温度480～520℃，保温时间14～20小时，出炉后自然冷却。
83.采用等温挤压的方式，模具加热温度为420℃，挤压筒加热温度为410℃，铸棒加热温度为425℃，梯度20℃/m，挤压杆速为3.5mm/s，出口温度为466℃，喷水冷却，出淬火槽温度为20℃，采用0.6％拉伸率进行拉伸，得到铝合金棒材。
84.实施例2～4
85.按照实施例1的方法得到铝合金棒材，与实施例1的区别，在于采用表1中的工艺参数替换实施例1中的工艺参数。
86.性能检测
87.采用gb/t 228-2010《金属材料室温拉伸试验方法》对本发明实施例制备的产品进行抗拉强度以及延伸率的检测，检测结果如表1所示：
88.表1本发明实施例制备工艺参数以及产品性能检测结果
[0089][0090]
本发明通过调整4032棒材挤压生产过程的工艺参数，热挤压后抗拉强度可达到286mpa，延伸率≥12％，达到不完全退火态性能及组织要求，减少了退火工序，降低生产成本，有利于提高生产效率，经固溶时效处理后抗拉强度达406mpa，延伸率≥4.0％(规定抗拉强度340mpa，延伸率≥2.5％)远满足汽车用4032棒材性能要求。
[0091]
虽然已参考本发明的特定实施例描述并说明本发明，但是这些描述和说明并不限制本发明。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，以使特定情形、材料、物质组成、物质、方法或过程适宜于本技术的目标、精神和范围。所有此类修改都意图在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非
本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本技术的限制。

技术特征：

1.一种4032铝合金棒材的制备方法，包括：将铸棒、挤压模具和挤压筒加热后进行挤压，得到挤压件；将所述挤压件进行冷却后拉伸矫直，得到4032铝合金棒材；所述挤压过程中的出口温度为450～485℃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铸棒的成分为：11.5％～12.5wt％的si，0.8％～1.0wt％的cu，0.9％～1.1wt％的mg，0.6％～0.75wt％的ni，0.01％～0.05wt％的ti，0.01％～0.35wt％的fe，0.01％～0.05wt％的mn，0.01％～0.35wt％的zn，其余元素＜0.08wt％；余量为al；所述铸棒的加热温度为410～440℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热方法为梯度升温，升温梯度为20～30℃/m。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挤压模具的加热温度为410～430℃；所述挤压筒的加热温度为400～420℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挤压的方法为正向单动挤压，所述挤压过程中的挤压杆速为3.5～4.5mm/s。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却的方法为水冷。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拉伸矫直的拉伸率为0.5～1.0％。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拉伸矫直后还包括：进行t6热处理；所述t6热处理的方法包括：先进行固溶处理再进行时效处理。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述固溶处理过程中的温度为510～520℃，保温时间为2～3小时。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述时效处理过程中的温度为175～185℃，保温时间为8～12h。

技术总结

本发明提供了一种4032铝合金棒材的制备方法，包括：将铸棒、挤压模具和挤压筒加热后进行挤压，得到挤压件；将所述挤压件进行冷却后拉伸矫直，得到4032铝合金棒材；所述挤压过程中的出口温度为450～485℃。本发明通过调整4032棒材挤压生产过程的工艺参数，热挤压后抗拉强度可达到286MPa，延伸率14.5％，达到不完全退火态性能及组织要求(抗拉强度240～320MPa，延伸率≥9％)，减少了退火工序，降低生产成本，有利于提高生产效率，经固溶时效处理后抗拉强度达406MPa，延伸率≥4.0％(规定抗拉强度340MPa，延伸率≥2.5％)远满足汽车用4032棒材性能要求。棒材性能要求。