复杂截面铝型材在线淬火技术

付永涛 张 君 柴 星 杨 建 侯永超 杨红娟 黄 胜

(中国重型机械研究院股份公司，陕西710032)

随着铝型材在航空航天、轨道车辆、船舶和医用设备等领域的普遍应用[1-3]。不仅要求铝型材从简单截面向复杂截面方向发展，而且要求铝型材生产过程中必须精确控制生产工艺制度，以获得良好的组织性能，尤其是铝型材的在线淬火。淬火时冷却速率太慢会减少Mg2Si粒子保留在固溶状态，从而降低强化效果，冷却速率太快使复杂铝型材局部残余应力不均匀，导致铝型材发生变形。因此，对复杂截面铝型材在线淬火技术具有重要意义。

1 复杂截面铝型材在线淬火技术理论基础

对于热处理可强化处理的铝合金，在线淬火使Mg2Si粒子保留在固溶状态，要求挤压时铝材需从500℃以上高温快速冷却到200℃以下。通常用TTP曲线、扭曲敏感度曲线来分析铝型材冷却速率对铝型材质量的影响，如图1所示。

从图1可以看出，不同材料的铝型材对淬火冷却速度的反应不同[4-5]。一方面，为了避免铝合金中固溶体的析出以及析出粒子的长大，必须避开TTP曲线(C曲线)区域。如果淬火冷却曲线和铝合金TTP曲线不相交，则表明淬火所用冷却速率合适。另一方面，当断面复杂的型材在高冷却速率下冷却时，型材可能产生严重扭曲，达不到使用要求。因此，铝型材淬火过程需要一个合适的冷却速率。

图1 铝合金TTP曲线、扭曲敏感度曲线和冷却速率的关系

铝材在线淬火是热量交换的过程，包括铝材中的热传导和铝材与水、空气之间的对流换热两个过程。……