一种冷镦棒材及加工工艺
文献发布时间：2023-06-19 19:30:30
技术领域
本发明属于铝合金制造领域，具体涉及一种冷镦棒材及加工工艺。
背景技术
铝合金是目前广泛使用的金属合金材料，在金属品种中，铝制金属仅次于钢铁，为第二大类金属，由其制成的铝合金型材品种规格繁多，用途广泛，在轧制生产中占有非常重要的地位。同时，铝合金也是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中都有大量应用，目前铝合金是应用最多的合金材料。汽车气门嘴用于安装在轮胎上，是一种独立的阀体装置，打开时让气体进入轮胎中，然后自动关闭并密封，从而使轮胎中的气体产生气压，以防止气体逸出轮胎或内胎。
6XXX铝合金具有加工性能极佳、优良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。铝合金用于生产汽车气门嘴时，一般采用冷镦成型，但我们发现，生产过程中，对传统的水淬6XXX铝合金棒材进行冷镦时，室温强度、高温强度、耐应力腐蚀和耐高温性等不足，报废率50％左右，且这种瑕疵产品有流入到下工序的风险，实际使用过程中，容易造成汽车气门嘴漏气，对产品及汽车品质有非常大的影响。因此，针对以上还存在的一些问题，针对铝合金冷镦生产气门嘴过程中遇到的问题，对铝合金化学组分进行了进一步的研究，提出了一种冷镦棒材及加工工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷镦棒材及加工工艺，以解决现有技术中的铝合金材料室温强度、高温强度、耐应力腐蚀和耐高温性等不足的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种冷镦棒材，其特征在于，其按重量百分比包括下述化学元素：硅：0.3-0.8％；镁：0.8-1.2％；锌：0.2-0.4％；镍：0.08-0.5％；锰：0.14-0.5％；钛：0.1-0.2％；镉：0.6-1.0％；钒：0.1-0.2％；钼：0.05-0.2％；锡：≤0.04％；铷：≤0.03％；镱：≤0.07％；其余为铝；
该棒材在20℃下测试力学性能，抗拉强度≥460Mpa，屈服强度≥400Mpa，延伸率≥12％；高温200℃测试力学性能，抗拉强度≥400Mpa，屈服强度≥330Mpa，延伸率≥14％。
进一步的，其按重量百分比包括下述化学元素：硅：0.4-0.6％；镁：0.9-1.1％；锌：0.25-0.35％；镍：0.1-0.4％；锰：0.2-0.35％；钛：0.12-0.18％；镉：0.7-0.9％；钒：0.13-0.18％；钼：0.08-0.15％；锡：≤0.04％；铷：≤0.03％；镱：≤0.07％；其余为铝。
进一步的，其按重量百分比包括下述化学元素：硅：0.5％；镁：1.0％；锌：0.3％；镍：0.3％；锰：0.3％；钛：0.15％；镉：0.8％；钒：0.15％；钼：0.1％；锡：≤0.04％；铷：≤0.03％；镱：≤0.07％；其余为铝。
本发明提供的一种冷镦棒材的加工工艺，其特征在于，其制备方法包括下述步骤：
S1：按上述化学元素的重量百分比进行原材料的配料，再将原材料熔炼形成熔体；
S2：熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行精炼，精炼温度为720-750℃，时间为15-25分钟，精炼完后静置20-30分钟，通过此过程除气、除渣、净化熔体；熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤板过滤，铸造前进行过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣；
S3：将半连续铸锭随炉进行均匀化退火；
S4：然后将均匀化处理后的铝锭进行升温450-480℃进行挤压的棒材，然后再320-380℃进行拉丝成需要的直径；
S5：冷镦，然后进行热处理工艺最后进行搓丝处理。
进一步的，所述步骤S2中，过滤时使用的是玻璃纤维丝布，玻璃纤维丝布的孔隙大小为10-30目。
进一步的，所述步骤S3中，均匀化温度为520-580℃，保温时间为3-7小时，随炉冷却到420-450℃后防止常温下进行冷却。
进一步的，所述步骤S4中，棒材加工时的出料口的挤压速度为8±0.2mm/S。
进一步的，所述步骤S5中，热处理工艺为淬火先420-460℃/0.5-2h后再520-560℃保温1.5-4h水淬，时效160-200℃/10-16h。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明提供的一种冷镦棒材及加工工艺，通过各原料相互配合，加入的锡、钼、镁、镱、钒、镉和钕均有利于力学性能的提高、耐热性的提高和耐应力腐蚀的提高，并且通过制备工艺的配合制备得到的棒材在20℃下测试力学性能，抗拉强度≥460Mpa，屈服强度≥400Mpa，延伸率≥12％；高温200℃测试力学性能，抗拉强度≥400Mpa，屈服强度≥330Mpa，延伸率≥14％。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一、制备实施例
实施例1：一种冷镦棒材，其按重量百分比包括下述化学元素：
本发明提供的其按重量百分比包括下述化学元素：硅：0.4％；镁：0.8％；锌：0.2％；镍：0.1％；锰：0.14％；钛：0.1％；镉：0.6％；钒：0.1％；钼：0.05％；锡：≤0.04％；铷：≤0.03％；镱：≤0.07％；其余为铝。
一种冷镦棒材的加工工艺，其制备方法包括下述步骤：
S1：按上述化学元素的重量百分比进行原材料的配料，再将原材料熔炼形成熔体；
S2：熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行精炼，精炼温度为720℃，时间为15分钟，精炼完后静置20分钟，通过此过程除气、除渣、净化熔体；熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤板过滤，铸造前用20目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣；
S3：将半连续铸锭随炉进行均匀化退火；均匀化温度为520℃，保温时间为3小时，随炉冷却到420℃后防止常温下进行冷却；
S4：然后将均匀化处理后的铝锭进行升温450℃进行挤压的棒材，棒材加工时的出料口的挤压速度为8±0.2mm/S，然后再320℃进行拉丝成需要的直径；
S5：冷镦，然后进行热处理工艺最后进行搓丝处理，热处理工艺为淬火先4200℃/1h后再520℃保温1.5h水淬，时效160℃/10h。
实施例2：一种冷镦棒材，其按重量百分比包括下述化学元素：
本发明提供的其按重量百分比包括下述化学元素：硅：0.5％；镁：1.0％；锌：0.3％；镍：0.3％；锰：0.3％；钛：0.15％；镉：0.8％；钒：0.15％；钼：0.1％；锡：≤0.04％；铷：≤0.03％；镱：≤0.07％；其余为铝。
一种冷镦棒材的加工工艺，其制备方法包括下述步骤：
S1：按上述化学元素的重量百分比进行原材料的配料，再将原材料熔炼形成熔体；
S2：熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行精炼，精炼温度为730℃，时间为20分钟，精炼完后静置25分钟，通过此过程除气、除渣、净化熔体；熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤板过滤，铸造前用20目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣；
S3：将半连续铸锭随炉进行均匀化退火；均匀化温度为550℃，保温时间为5小时，随炉冷却到430℃后防止常温下进行冷却。
S4：然后将均匀化处理后的铝锭进行升温460℃进行挤压的棒材，棒材加工时的出料口的挤压速度为8±0.2mm/S，然后再350℃进行拉丝成需要的直径；
S5：冷镦，然后进行热处理工艺最后进行搓丝处理，热处理工艺为淬火先440℃/1.5h后再540℃保温4h水淬，时效180℃/14h。
实施例3：一种冷镦棒材，其按重量百分比包括下述化学元素：
本发明提供的其按重量百分比包括下述化学元素：硅：0.8％；镁：1.2％；锌：0.4％；镍：0.5％；锰：0.5％；钛：0.2％；镉：1.0％；钒：0.2％；钼：0.2％；锡：≤0.04％；铷：≤0.03％；镱：≤0.07％；其余为铝。
一种冷镦棒材的加工工艺，其制备方法包括下述步骤：
S1：按上述化学元素的重量百分比进行原材料的配料，再将原材料熔炼形成熔体；
S2：熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行精炼，精炼温度为750℃，时间为25分钟，精炼完后静置30分钟，通过此过程除气、除渣、净化熔体；熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤板过滤，铸造前用20目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣；
S3：将半连续铸锭随炉进行均匀化退火；均匀化温度为580℃，保温时间为7小时，随炉冷却到450℃后防止常温下进行冷却。
S4：然后将均匀化处理后的铝锭进行升温480℃进行挤压的棒材，棒材加工时的出料口的挤压速度为8±0.2mm/S，然后再380℃进行拉丝成需要的直径；
S5：冷镦，然后进行热处理工艺最后进行搓丝处理，热处理工艺为淬火先460℃/2h后再560℃保温4h水淬，时效200℃/16h。
实施例4：一种冷镦棒材，其按重量百分比包括下述化学元素：
本发明提供的其按重量百分比包括下述化学元素：硅：0.4％；镁：0.85％；锌：0.32％；镍：0.48％；锰：0.45％；钛：0.12％；镉：0.9％；钒：0.12％；钼：0.18％；锡：≤0.04％；铷：≤0.03％；镱：≤0.07％；其余为铝。
一种冷镦棒材的加工工艺，其制备方法包括下述步骤：
S1：按上述化学元素的重量百分比进行原材料的配料，再将原材料熔炼形成熔体；
S2：熔体转入静置炉后，用氮气和精炼剂进行精炼，精炼温度为750℃，时间为25分钟，精炼完后静置30分钟，通过此过程除气、除渣、净化熔体；熔铸时在铸模至炉口间有两道过滤板过滤，铸造前用20目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣；
S3：将半连续铸锭随炉进行均匀化退火；均匀化温度为580℃，保温时间为7小时，随炉冷却到450℃后防止常温下进行冷却。
S4：然后将均匀化处理后的铝锭进行升温480℃进行挤压的棒材，棒材加工时的出料口的挤压速度为8±0.2mm/S，然后再380℃进行拉丝成需要的直径；
S5：冷镦，然后进行热处理工艺最后进行搓丝处理，热处理工艺为淬火先460℃/2h后再560℃保温4h水淬，时效200℃/16h。
二、性能测试
按照GB/T228.1-2010检测实施例1-4中制得的冷镦棒材的力学性能，按照GB/T32791-2016对实施例1-4中制得的冷镦棒材进行电导率检测，结果如下表1所示：
表1实施例1-4中冷镦棒材性能检测结果
由表1可以看出，本发明提供的一种冷镦棒材及加工工艺，通过各原料相互配合，加入的锡、钼、镁、镱、钒、镉和钕均有利于力学性能的提高、耐热性的提高和耐应力腐蚀的提高，并且通过制备工艺的配合制备得到的棒材在20℃下测试力学性能，抗拉强度≥460Mpa，屈服强度≥400Mpa，延伸率≥12％；高温200℃测试力学性能，抗拉强度≥400Mpa，屈服强度≥330Mpa。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。