專(zhuān)利名稱(chēng)：Zm2高強(qiáng)度鎂合金的組合鍛造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種金屬合金的鍛造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，鎂合金一種高強(qiáng)度、高韌性的良好合金得到飛速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)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，如鑄造缺陷、壁厚不能過(guò)薄和性能難以滿(mǎn)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(jìn)一步應(yīng)用。如果對(duì)鎂合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃魏秃罄m(xù)熱處理，可大幅度提高其強(qiáng)度和韌性，而這種更高強(qiáng)度、更多樣化力學(xué)性能的鎂合金應(yīng)具有更廣泛的市場(chǎng)應(yīng)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)中通常使用一種鎂合金準(zhǔn)β鍛造工藝，采用該工藝對(duì)α+β型兩相鎂合金進(jìn)行準(zhǔn)β鍛時(shí)，是把鎂合金坯料加熱到β相變點(diǎn)溫度附近的區(qū)域，但是在這一區(qū)域加熱時(shí)，由于坯料在出爐后的降溫，鍛件的變形實(shí)際上是在α+β區(qū)進(jìn)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(qiáng)度和韌性仍不夠理想。對(duì)于α+β型兩相鎂合金的鍛造而言，要想獲得較理想的各項(xiàng)性能較好的鍛件，除了坯料的加熱溫度之外，還需要進(jìn)一步改進(jìn)模具溫度、變形量、應(yīng)變速率等參數(shù)。另外，由于鎂合金鍛件通常應(yīng)用于外部條件嚴(yán)峻的環(huán)境中，因此除了其強(qiáng)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(huì)受到很大影響，導(dǎo)致其使用壽命短。因此需要研發(fā)一種提高兩相鎂合金強(qiáng)度、韌性以及表面耐高溫、耐氧化的鎂合金鍛造方法，以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種改善ΖΜ2鎂合金鍛件性能的鍛造方法，通過(guò)拔長(zhǎng)、退火、涂層以及激光淬火獲得了良好的金相組織、力學(xué)性能以及表面耐受性。本發(fā)明的ΖΜ2高強(qiáng)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(shí)，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(duì)待鍛坯進(jìn)行寬砧拔長(zhǎng)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(jìn)行拔長(zhǎng)，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(duì)鑄坯進(jìn)行四方形斷面拔長(zhǎng)，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(duì)角線(xiàn)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(duì)角線(xiàn)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(jìn)行六方斷面拔長(zhǎng)，最后再以矩形斷面拔長(zhǎng)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(duì)鍛件的表面除銹去污，再用無(wú)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(pán)上，將寬帶激光機(jī)的激光束聚焦形成的矩形焦點(diǎn)光斑與涂層鍛件的涂層面正交，矩形焦點(diǎn)光斑的長(zhǎng)邊與涂層工件的軸線(xiàn)平行，涂層鍛件勻速旋轉(zhuǎn)，使寬帶激光束對(duì)涂層鍛件的涂層面進(jìn)行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點(diǎn)光斑在涂層鍛件的涂層面上形成無(wú)縫、螺旋線(xiàn)形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對(duì)淬火面進(jìn)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(shí)，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(xiàn)速度為I. 2米/分鐘 I. 6米/分鐘，進(jìn)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(xiàn)速度為1.4米/分鐘，進(jìn)給速度為9. 2毫米/周；
步驟(5)中優(yōu)選地，寬帶激光機(jī)為CO2激光機(jī)，功率3. 2 3. 6kW，矩形焦點(diǎn)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(diǎn)光斑為12毫米X 3毫米。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本發(fā)明的ZM2高強(qiáng)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(shí)，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(shí)，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(duì)待鍛坯進(jìn)行寬砧拔長(zhǎng)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(jìn)行拔長(zhǎng)，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(duì)鑄坯進(jìn)行四方形斷面拔長(zhǎng)，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(zhǎng)是指對(duì)鑄錠進(jìn)行沿著長(zhǎng)度方向、每次壓下量15 25mm的拔長(zhǎng)處理；
b)將四方形斷面的鍛坯沿四方斷面的一根對(duì)角線(xiàn)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(duì)角線(xiàn)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(jìn)行六方斷面拔長(zhǎng)，最后再以矩形斷面拔長(zhǎng)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(zhǎng)是指每次拔長(zhǎng)后的斷面為正六邊形。所述的矩形斷面拔長(zhǎng)是指每次拔長(zhǎng)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(duì)鍛件的表面除銹去污，再用無(wú)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。其中，優(yōu)選地，涂層鍛件的涂層面勻速旋轉(zhuǎn)的線(xiàn)速度為I. 2米/分鐘 I. 6米/分鐘，進(jìn)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(xiàn)速度為I. 4米/分鐘，進(jìn)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(pán)上，將寬帶激光機(jī)的激光束聚焦形成的矩形焦點(diǎn)光斑與涂層鍛件的涂層面正交，矩形焦點(diǎn)光斑的長(zhǎng)邊與涂層工件的軸線(xiàn)平行，涂層鍛件勻速旋轉(zhuǎn)，使寬帶激光束對(duì)涂層鍛件的涂層面進(jìn)行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點(diǎn)光斑在涂層鍛件的涂層面上形成無(wú)縫、螺旋線(xiàn)形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對(duì)淬火面進(jìn)行拋光。其中，優(yōu)選地，寬帶激光機(jī)為CO2激光機(jī)，功率3. 2 3. 6kff,矩形焦點(diǎn)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(diǎn)光斑為12毫米X 3毫米。實(shí)施I
本發(fā)明的ZM2高強(qiáng)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(shí)，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(duì)待鍛坯進(jìn)行寬砧拔長(zhǎng)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(jìn)行拔長(zhǎng)，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(duì)鑄坯進(jìn)行四方形斷面拔長(zhǎng)，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(zhǎng)是指對(duì)鑄錠進(jìn)行沿著長(zhǎng)度方向、每次壓下量20mm的拔長(zhǎng)處理；
b)將四方形斷面的鍛坯沿四方斷面的一根對(duì)角線(xiàn)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(duì)角線(xiàn)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(jìn)行六方斷面拔長(zhǎng)，最后再以矩形斷面拔長(zhǎng)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(zhǎng)是指每次拔長(zhǎng)后的斷面為正六邊形。所述的矩形斷面拔長(zhǎng)是指每次拔長(zhǎng)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(duì)鍛件的表面除銹去污，再用無(wú)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(xiàn)速度為I. 4米/分鐘，進(jìn)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(pán)上，將寬帶激光機(jī)的激光束聚焦形成的矩形焦點(diǎn)光斑與涂層鍛件的涂層面正交，矩形焦點(diǎn)光斑的長(zhǎng)邊與涂層工件的軸線(xiàn)平行，涂層鍛件勻速旋轉(zhuǎn)，使寬帶激光束對(duì)涂層鍛件的涂層面進(jìn)行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點(diǎn)光斑在涂層鍛件的涂層面上形成無(wú)縫、螺旋線(xiàn)形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對(duì)淬火面進(jìn)行拋光。其中，寬帶激光機(jī)為CO2激光機(jī)，功率3. 4kW，矩形焦點(diǎn)光斑為12毫米X 3毫米。實(shí)施2
本發(fā)明的ZM2高強(qiáng)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(shí)，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(duì)待鍛坯進(jìn)行寬砧拔長(zhǎng)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(jìn)行拔長(zhǎng)，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(duì)鑄坯進(jìn)行四方形斷面拔長(zhǎng)，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(zhǎng)是指對(duì)鑄錠進(jìn)行沿著長(zhǎng)度方向、每次壓下量25mm的拔長(zhǎng)處理；
b)將四方形斷面的鍛坯沿四方斷面的一根對(duì)角線(xiàn)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(duì)角線(xiàn)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(jìn)行六方斷面拔長(zhǎng)，最后再以矩形斷面拔長(zhǎng)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(zhǎng)是指每次拔長(zhǎng)后的斷面為正六邊形。所述的矩形斷面拔長(zhǎng)是指每次拔長(zhǎng)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(duì)鍛件的表面除銹去污，再用無(wú)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(xiàn)速度為I. 5米/分鐘，進(jìn)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(pán)上，將寬帶激光機(jī)的激光束聚焦形成的矩形焦點(diǎn)光斑與涂層鍛件的涂層面正交，矩形焦點(diǎn)光斑的長(zhǎng)邊與涂層工件的軸線(xiàn)平行，涂層鍛件勻速旋轉(zhuǎn)，使寬帶激光束對(duì)涂層鍛件的涂層面進(jìn)行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點(diǎn)光斑在涂層鍛件的涂層面上形成無(wú)縫、螺旋線(xiàn)形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對(duì)淬火面進(jìn)行拋光。
其中，寬帶激光機(jī)為CO2激光機(jī)，功率3. 5kW，矩形焦點(diǎn)光斑為12毫米X 3毫米。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種ZM2高強(qiáng)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(shí)，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(duì)待鍛坯進(jìn)行寬砧拔長(zhǎng)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(jìn)行拔長(zhǎng)，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(duì)鑄坯進(jìn)行四方形斷面拔長(zhǎng)，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(duì)角線(xiàn)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(duì)角線(xiàn)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(jìn)行六方斷面拔長(zhǎng)，最后再以矩形斷面拔長(zhǎng)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(duì)鍛件的表面除銹去污，再用無(wú)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(pán)上，將寬帶激光機(jī)的激光束聚焦形成的矩形焦點(diǎn)光斑與涂層鍛件的涂層面正交，矩形焦點(diǎn)光斑的長(zhǎng)邊與涂層工件的軸線(xiàn)平行，涂層鍛件勻速旋轉(zhuǎn)，使寬帶激光束對(duì)涂層鍛件的涂層面進(jìn)行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點(diǎn)光斑在涂層鍛件的涂層面上形成無(wú)縫、螺旋線(xiàn)形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對(duì)淬火面進(jìn)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(shí)，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(xiàn)速度為I. 2米/分鐘 I. 6米/分鐘，進(jìn)給速度為8. 8、. 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(xiàn)速度為I. 4米/分鐘，進(jìn)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(jī)為CO2激光機(jī)，功率3. 2 3. 6kW，矩形焦點(diǎn)光斑為10毫米X2毫米 14毫米X4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(jī)為CO2激光機(jī)，功率為3. 4kW，矩形焦點(diǎn)光斑為12毫米X3毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種改善ZM2鎂合金鍛件性能的鍛造方法，通過(guò)拔長(zhǎng)、退火、涂層以及激光淬火獲得了良好的金相組織、力學(xué)性能以及表面耐受性，該方法可大幅度提高ZM2鎂合金鍛件的強(qiáng)度和韌性，而這種更高強(qiáng)度、更多樣化力學(xué)性能的鎂合金應(yīng)具有更廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景和更廣闊的發(fā)展空間。
文檔編號(hào)C22F1/06GK102861845SQ20121034973
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)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, 宋建強(qiáng), 周庚龍 申請(qǐng)人:江蘇金源鍛造股份有限公司