專利名稱：Zm8高強度鎂合金的組合鍛造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種金屬合金的鍛造方法。
背景技術(shù)：
近年來，鎂合金一種高強度、高韌性的良好合金得到飛速的發(fā)展和廣泛的應用，但絕大多數(shù)都是壓鑄鎂合金產(chǎn)品，但由于壓鑄鎂合金本身存在難以避免的缺陷，如鋳造缺陷、壁厚不能過薄和性能難以滿足承載零部件的要求等，因此在很大程度上限制了壓鑄鎂合金進ー步應用。如果對鎂合金進行適當?shù)淖冃魏秃罄m(xù)熱處理，可大幅度提高其強度和韌性，而這種更高強度、更多樣化力學性能的鎂合金應具有更廣泛的市場應用前景和更廣闊的發(fā)展空間。
一般的鎂合金通常具有α和β兩相。在兩相鎂合金的鍛造方法方面，現(xiàn)有技術(shù)中通常使用ー種鎂合金準β鍛造エ藝，采用該エ藝對α+β型兩相鎂合金進行準β鍛時，是把鎂合金坯料加熱到β相變點溫度附近的區(qū)域，但是在這一區(qū)域加熱時，由于坯料在出爐后的降溫，鍛件的變形實際上是在α+β區(qū)進行的，因此雖然采用該方法可以獲得高塑性的α相鎂合金，但由于初生α相所占比例較少，因此采用該方法生產(chǎn)的α+β型兩相鎂合金的強度和韌性仍不夠理想。對于α+β型兩相鎂合金的鍛造而言，要想獲得較理想的各項性能較好的鍛件，除了坯料的加熱溫度之外，還需要進ー步改進模具溫度、變形量、應變速率等參數(shù)。另外，由于鎂合金鍛件通常應用于外部條件嚴峻的環(huán)境中，因此除了其強度和韌性外，其表面的耐高溫和耐氧化程度也具有較高要求，如果單純裸露表面，其外觀光滑度、平整度等會受到很大影響，導致其使用壽命短。因此需要研發(fā)ー種提高兩相鎂合金強度、韌性以及表面耐高溫、耐氧化的鎂合金鍛造方法，以滿足生產(chǎn)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供ー種改善ΖΜ8鎂合金鍛件性能的鍛造方法，通過拔長、退火、涂層以及激光淬火獲得了良好的金相組織、力學性能以及表面耐受性。本發(fā)明的ΖΜ8高強度鎂合金的組合鍛造方法包括以下步驟
Cl):將鍛造爐溫升至850°C 900°C的同時，將鎂合金裝爐并保溫100 120分鐘均溫，然后升溫到1150±10°C，保溫60 90分鐘，制成待鍛坯；
(2):對待鍛坯進行寬砧拔長變形，將鍛件的橫斷面由圓形一四方形斷面一八邊形斷面—矩形斷面的順序進行拔長，具體步驟如下
a)鍛砧的砧寬W與鑄錠的原始高度ん之比W:h0=0. 7,對鑄坯進行四方形斷面拔長，使心部較大的原始β晶粒破碎，制成四方形斷面的鍛坯；
b)將四方形斷面的鍛坯沿四方斷面的一根對角線方向鍛造而形成六邊形斷面，將六邊形斷面的鍛坯翻轉(zhuǎn)90°后再沿四方斷面的另ー根對角線鍛造后制成八邊形鍛坯；c)將八邊形鍛坯沿著與鍛造砧上下平面垂直的方向翻轉(zhuǎn)鍛造，形成六方形斷面的鍛坯并進行六方斷面拔長，最后再以矩形斷面拔長促使大小變形區(qū)輪番在坯料的中心和邊緣轉(zhuǎn)移制成鍛件；
(3):將鍛件置于850°C 900°C的爐溫下保溫90 120分鐘退火處理，最后置于空氣中冷卻至室溫制成軋坯；
(4):噴涂吸光涂層，其包括先對鍛件的表面除銹去污，再用無水こ醇擦拭干凈；然后用噴槍將吸光劑均勻地噴涂在鍛件的表面上，干燥后吸光劑在鍛件的待淬火的表面上形成一層黑色的吸光涂層，所述吸光涂層厚度為30 40微米，獲得涂層鍛件。(5):激光輻射淬火，其包括將所述涂層鍛件夾持在卡盤上，將寬帶激光機的激光束聚焦形成的矩形焦點光斑與涂層鍛件的涂層面正交，矩形焦點光斑的長邊與涂層エ件的軸線平行，涂層鍛件勻速旋轉(zhuǎn)，使寬帶激光束對涂層鍛件的涂層面進行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點光斑在涂層鍛件的涂層面上形成無縫、螺旋線形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對淬火面進行拋光。 其中，
步驟(I)中，優(yōu)選地，將鍛造爐溫升至850°C 900°C的同時，將鎂合金裝爐并保溫110分鐘均溫，然后升溫到1150±10°C，保溫85分鐘，制成待鍛坯；
步驟(3)中優(yōu)選地，將鍛件置于850°C 900°C的爐溫下保溫120分鐘退火處理，最后置于空氣中冷卻至室溫制成軋坯；
步驟(4)中優(yōu)選地，涂層鍛件的涂層面勻速旋轉(zhuǎn)的線速度為I. 2米/分鐘 I. 6米/分鐘，進給速度為8. 8、. 6毫米/周；更優(yōu)選地，涂層鍛件的涂層面勻速旋轉(zhuǎn)的線速度為1.4米/分鐘，進給速度為9. 2毫米/周；
步驟(5)中優(yōu)選地，寬帶激光機為CO2激光機，功率3. 2 3. 6kW，矩形焦點光斑為10毫米X 2毫米 14毫米X 4毫米；更優(yōu)選地，功率3. 4kW，矩形焦點光斑為12毫米X 3毫米。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。本發(fā)明的ZM8高強度鎂合金的組合鍛造方法包括以下步驟
Cl):將鍛造爐溫升至850°C 900°C的同時，將鎂合金裝爐并保溫100 120分鐘均溫，然后升溫到1150±10°C，保溫60 90分鐘，制成待鍛坯。優(yōu)選地，將鍛造爐溫升至850°C 900°C的同時，將鎂合金裝爐并保溫110分鐘均溫，然后升溫到1150±10°C，保溫85分鐘，制成待鍛坯；
(2):對待鍛坯進行寬砧拔長變形，將鍛件的橫斷面由圓形一四方形斷面一八邊形斷面—矩形斷面的順序進行拔長，具體步驟如下
a)鍛砧的砧寬W與鑄錠的原始高度ん之比W: h0=0. 7,對鑄坯進行四方形斷面拔長，使心部較大的原始β晶粒破碎，制成四方形斷面的鍛坯；
所述的四方斷面拔長是指對鑄錠進行沿著長度方向、每次壓下量15 25mm的拔長處理；
b)將四方形斷面的鍛坯沿四方斷面的一根對角線方向鍛造而形成六邊形斷面，將六邊形斷面的鍛坯翻轉(zhuǎn)90°后再沿四方斷面的另ー根對角線鍛造后制成八邊形鍛坯；
c)將八邊形鍛坯沿著與鍛造砧上下平面垂直的方向翻轉(zhuǎn)鍛造，形成六方形斷面的鍛坯并進行六方斷面拔長，最后再以矩形斷面拔長促使大小變形區(qū)輪番在坯料的中心和邊緣轉(zhuǎn)移制成鍛件；
所述的六方斷面拔長是指毎次拔長后的斷面為正六邊形。所述的矩形斷面拔長是指毎次拔長后的斷面為矩形。(3):將鍛件置于850°C 900°C的爐溫下保溫90 120分鐘退火處理，最后置于空氣中冷卻至室溫制成軋坯。
優(yōu)選地，將鍛件置于850°C 900°C的爐溫下保溫120分鐘退火處理，最后置于空氣中冷卻至室溫制成軋坯；
(4):噴涂吸光涂層，其包括先對鍛件的表面除銹去污，再用無水こ醇擦拭干凈；然后用噴槍將吸光劑均勻地噴涂在鍛件的表面上，干燥后吸光劑在鍛件的待淬火的表面上形成一層黑色的吸光涂層，所述吸光涂層厚度為30 40微米，獲得涂層鍛件。其中，優(yōu)選地，涂層鍛件的涂層面勻速旋轉(zhuǎn)的線速度為I. 2米/分鐘 I. 6米/分鐘，進給速度為8. 8^9. 6毫米/周；更優(yōu)選地，涂層鍛件的涂層面勻速旋轉(zhuǎn)的線速度為I. 4米/分鐘，進給速度為9. 2毫米/周；
(5):激光輻射淬火，其包括將所述涂層鍛件夾持在卡盤上，將寬帶激光機的激光束聚焦形成的矩形焦點光斑與涂層鍛件的涂層面正交，矩形焦點光斑的長邊與涂層エ件的軸線平行，涂層鍛件勻速旋轉(zhuǎn)，使寬帶激光束對涂層鍛件的涂層面進行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點光斑在涂層鍛件的涂層面上形成無縫、螺旋線形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對淬火面進行拋光。其中，優(yōu)選地，寬帶激光機為CO2激光機，功率3. 2 3. 6kff,矩形焦點光斑為10毫米X 2毫米 14毫米X 4毫米；更優(yōu)選地，功率3. 4kW，矩形焦點光斑為12毫米X 3毫米。實施I
本發(fā)明的ZM8高強度鎂合金的組合鍛造方法包括以下步驟
Cl):將鍛造爐溫升至870°C的同時，將鎂合金裝爐并保溫110分鐘均溫，然后升溫到1150°C，保溫85分鐘，制成待鍛坯。(2):對待鍛坯進行寬砧拔長變形，將鍛件的橫斷面由圓形一四方形斷面一八邊形斷面一矩形斷面的順序進行拔長，具體步驟如下
a)鍛砧的砧寬W與鑄錠的原始高度K之比W:h0=0. 7,對鑄坯進行四方形斷面拔長，使心部較大的原始β晶粒破碎，制成四方形斷面的鍛坯；
所述的四方斷面拔長是指對鑄錠進行沿著長度方向、每次壓下量20mm的拔長處理；
b)將四方形斷面的鍛坯沿四方斷面的一根對角線方向鍛造而形成六邊形斷面，將六邊形斷面的鍛坯翻轉(zhuǎn)90°后再沿四方斷面的另ー根對角線鍛造后制成八邊形鍛坯；
c)將八邊形鍛坯沿著與鍛造砧上下平面垂直的方向翻轉(zhuǎn)鍛造，形成六方形斷面的鍛坯并進行六方斷面拔長，最后再以矩形斷面拔長促使大小變形區(qū)輪番在坯料的中心和邊緣轉(zhuǎn)移制成鍛件；所述的六方斷面拔長是指毎次拔長后的斷面為正六邊形。所述的矩形斷面拔長是指毎次拔長后的斷面為矩形。(3):將鍛件置于870°C的爐溫下保溫120分鐘退火處理，最后置于空氣中冷卻至室溫制成軋坯。(4):噴涂吸光涂層，其包括先對鍛件的表面除銹去污，再用無水こ醇擦拭干凈；然后用噴槍將吸光劑均勻地噴涂在鍛件的表面上，干燥后吸光劑在鍛件的待淬火的表面上形成一層黑色的吸光涂層，所述吸光涂層厚度為35微米，獲得涂層鍛件。其中，涂層鍛件的涂層面勻速旋轉(zhuǎn)的線速度為I. 4米/分鐘，進給速度為9. 2毫米
/周； (5):激光輻射淬火，其包括將所述涂層鍛件夾持在卡盤上，將寬帶激光機的激光束聚焦形成的矩形焦點光斑與涂層鍛件的涂層面正交，矩形焦點光斑的長邊與涂層エ件的軸線平行，涂層鍛件勻速旋轉(zhuǎn)，使寬帶激光束對涂層鍛件的涂層面進行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點光斑在涂層鍛件的涂層面上形成無縫、螺旋線形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對淬火面進行拋光。其中，寬帶激光機為CO2激光機，功率3. 4kW，矩形焦點光斑為12毫米X 3毫米。實施2
本發(fā)明的ZM8高強度鎂合金的組合鍛造方法包括以下步驟
Cl):將鍛造爐溫升至900°C的同時，將鎂合金裝爐并保溫110分鐘均溫，然后升溫到1140°C，保溫85分鐘，制成待鍛坯。(2):對待鍛坯進行寬砧拔長變形，將鍛件的橫斷面由圓形一四方形斷面一八邊形斷面一矩形斷面的順序進行拔長，具體步驟如下
a)鍛砧的砧寬W與鑄錠的原始高度K之比W:h0=0. 7,對鑄坯進行四方形斷面拔長，使心部較大的原始β晶粒破碎，制成四方形斷面的鍛坯；
所述的四方斷面拔長是指對鑄錠進行沿著長度方向、每次壓下量25mm的拔長處理；
b)將四方形斷面的鍛坯沿四方斷面的一根對角線方向鍛造而形成六邊形斷面，將六邊形斷面的鍛坯翻轉(zhuǎn)90°后再沿四方斷面的另ー根對角線鍛造后制成八邊形鍛坯；
c)將八邊形鍛坯沿著與鍛造砧上下平面垂直的方向翻轉(zhuǎn)鍛造，形成六方形斷面的鍛坯并進行六方斷面拔長，最后再以矩形斷面拔長促使大小變形區(qū)輪番在坯料的中心和邊緣轉(zhuǎn)移制成鍛件；
所述的六方斷面拔長是指毎次拔長后的斷面為正六邊形。所述的矩形斷面拔長是指毎次拔長后的斷面為矩形。(3):將鍛件置于900°C的爐溫下保溫120分鐘退火處理，最后置于空氣中冷卻至室溫制成軋坯。(4):噴涂吸光涂層，其包括先對鍛件的表面除銹去污，再用無水こ醇擦拭干凈；然后用噴槍將吸光劑均勻地噴涂在鍛件的表面上，干燥后吸光劑在鍛件的待淬火的表面上形成一層黑色的吸光涂層，所述吸光涂層厚度為40微米，獲得涂層鍛件。其中，涂層鍛件的涂層面勻速旋轉(zhuǎn)的線速度為I. 5米/分鐘，進給速度為9. O毫米
/周；
(5):激光輻射淬火，其包括將所述涂層鍛件夾持在卡盤上，將寬帶激光機的激光束聚焦形成的矩形焦點光斑與涂層鍛件的涂層面正交，矩形焦點光斑的長邊與涂層エ件的軸線平行，涂層鍛件勻速旋轉(zhuǎn)，使寬帶激光束對涂層鍛件的涂層面進行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點光斑在涂層鍛件的涂層面上形成無縫、螺旋線形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對淬火面進行拋光。
其中，寬帶激光機為CO2激光機，功率3. 5kW，矩形焦點光斑為12毫米X 3毫米。當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種ZM8高強度鎂合金的組合鍛造方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 Cl):將鍛造爐溫升至850°C 900°C的同時，將鎂合金裝爐并保溫100 120分鐘均溫，然后升溫到1150±10°C，保溫60 90分鐘，制成待鍛坯； (2):對待鍛坯進行寬砧拔長變形，將鍛件的橫斷面由圓形一四方形斷面一八邊形斷面—矩形斷面的順序進行拔長，具體步驟如下 a)鍛砧的砧寬W與鑄錠的原始高度Iltl之比W:h0=0. 7,對鑄坯進行四方形斷面拔長，使心部較大的原始β晶粒破碎，制成四方形斷面的鍛坯； b)將四方形斷面的鍛坯沿四方斷面的一根對角線方向鍛造而形成六邊形斷面，將六邊形斷面的鍛坯翻轉(zhuǎn)90°后再沿四方斷面的另一根對角線鍛造后制成八邊形鍛坯； c)將八邊形鍛坯沿著與鍛造砧上下平面垂直的方向翻轉(zhuǎn)鍛造，形成六方形斷面的鍛坯并進行六方斷面拔長，最后再以矩形斷面拔長促使大小變形區(qū)輪番在坯料的中心和邊緣轉(zhuǎn)移制成鍛件； (3):將鍛件置于850°C 900°C的爐溫下保溫90 120分鐘退火處理，最后置于空氣中冷卻至室溫制成軋坯； (4):噴涂吸光涂層，其包括先對鍛件的表面除銹去污，再用無水乙醇擦拭干凈；然后用噴槍將吸光劑均勻地噴涂在鍛件的表面上，干燥后吸光劑在鍛件的待淬火的表面上形成一層黑色的吸光涂層，所述吸光涂層厚度為30 40微米，獲得涂層鍛件； (5):激光輻射淬火，其包括將所述涂層鍛件夾持在卡盤上，將寬帶激光機的激光束聚焦形成的矩形焦點光斑與涂層鍛件的涂層面正交，矩形焦點光斑的長邊與涂層工件的軸線平行，涂層鍛件勻速旋轉(zhuǎn)，使寬帶激光束對涂層鍛件的涂層面進行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點光斑在涂層鍛件的涂層面上形成無縫、螺旋線形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對淬火面進行拋光。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，步驟(I)中，將鍛造爐溫升至850°C 900°C的同時，將鎂合金裝爐并保溫110分鐘均溫，然后升溫到1150± 10°C，保溫85分鐘，制成待鍛坯。
3.如權(quán)利要求I一 2所述的方法，其中，步驟(3)中，將鍛件置于850°C 900°C的爐溫下保溫120分鐘退火處理，最后置于空氣中冷卻至室溫制成軋坯。
4.如權(quán)利要求I一 3所述的方法，其中，步驟(4)中，涂層鍛件的涂層面勻速旋轉(zhuǎn)的線速度為I. 2米/分鐘 I. 6米/分鐘，進給速度為8. 8^9. 6毫米/周。
5.如權(quán)利要求I一 4所述的方法，其中，步驟(4)中，涂層鍛件的涂層面勻速旋轉(zhuǎn)的線速度為I. 4米/分鐘，進給速度為9.2毫米/周。
6.如權(quán)利要求I一 5所述的方法，其中，步驟(5)中，寬帶激光機為CO2激光機，功率·3.2 3. 6kW，矩形焦點光斑為10毫米X 2毫米 14毫米X 4毫米。
7.如權(quán)利要求I一 6所述的方法，其中，步驟(5)中，寬帶激光機為CO2激光機，功率為·3.4kW，矩形焦點光斑為12毫米X 3毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善ZM8鎂合金鍛件性能的鍛造方法，通過拔長、退火、涂層以及激光淬火獲得了良好的金相組織、力學性能以及表面耐受性，該方法可大幅度提高ZM8鎂合金鍛件的強度和韌性，而這種更高強度、更多樣化力學性能的鎂合金應具有更廣泛的市場應用前景和更廣闊的發(fā)展空間。
文檔編號B21J5/06GK102828135SQ20121034973
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者葛艷明, 周庚龍 申請人:江蘇金源鍛造股份有限公司