5052-H32鋁合金12.0 mm板材厚向氧化色差（組織均勻性）工藝研究
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
王春暉，王 強(qiáng)，王旭陽，唐雨桐，王海濱，張宏亮
（東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150060）
摘要：在軋制12 mm厚的5052-H32鋁合金板材過程中，由于軋制加工率不足，常導(dǎo)致成品板材厚度方向心部組織與表層組織不一致，不能滿足用戶的要求。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，試驗(yàn)研究熱軋道次加工率、中間退火溫度和冷軋加工率對(duì)5052鋁合金板材厚度方向組織均勻性與性能的影響。從而確定5052-H32鋁合金板材合理的生產(chǎn)工藝制度，為大生產(chǎn)做技術(shù)儲(chǔ)備。
關(guān)鍵詞：5052鋁合金板材；H32狀態(tài)；厚向組織
中圖分類號(hào)：TC339文章編號(hào)：1007 - 7235( 2016) 03 - 0037 - 06
5052鋁合金具有中等強(qiáng)度、良好的耐蝕性和焊接性及易加工成形等特點(diǎn)，是A1-Mg系合金中的典型合金。12.0 mm厚的5052-H32合金板材一直由二重軋機(jī)冷軋至成品厚度，但由于軋制加工率不足，造成成品板材厚度方向心部與表層組織不一致，未能達(dá)到用戶的使用要求。本試驗(yàn)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，試驗(yàn)研究熱軋道次加工率、中間退火溫度、冷軋加工率對(duì)5052鋁合金板材厚度方向組織均勻性和性能的影響，確定該合金H32狀態(tài)板材的合理生產(chǎn)工藝
制度。
1 試驗(yàn)方案
1.1試驗(yàn)材料
選擇熔鑄分廠半連續(xù)鑄造法生產(chǎn)的5052鋁合金鑄錠，結(jié)合用戶的訂購合同，選擇鑄錠規(guī)格為420 mm x1320 mm，其化學(xué)成分符合表1的規(guī)定。
1.2板材規(guī)格和狀態(tài)
成品板材規(guī)格12.0 mm;狀態(tài)H32。
1.3組織和性能目標(biāo)值
試驗(yàn)確定的工藝生產(chǎn)出的板材厚度方向表層和心層組織要趨于一致，力學(xué)性能要滿足表2中所列要求。
2試驗(yàn)內(nèi)容
1)不同熱軋加工率對(duì)板材厚度方向組織均勻性和力學(xué)性能的影響。
選擇厚度為420 mm的鑄錠在不同軋機(jī)進(jìn)行不同加工率軋制，研究熱軋加工率對(duì)5052鋁合金成品板材厚度方向組織均勻性和力學(xué)性能的影響。
2)不同中間退火溫度350℃、380℃、410℃對(duì)板材厚度方向組織均勻性和力學(xué)性能的影響。
3)不同冷加工率7%、13%、20%、30%對(duì)5052鋁合金板材厚度方向組織均勻性和力學(xué)性能的影響。
3試驗(yàn)過程及結(jié)果
5052-H32鋁合金板材生產(chǎn)工藝流程：鑄錠→鋸切→銑面→加熱→熱軋→中間退火→二重冷軋到成品厚度→穩(wěn)定化退火→矯直→預(yù)拉伸→鋸切→成品檢驗(yàn)→包裝交貨。
選用半連續(xù)水冷鑄造法生產(chǎn)的截面尺寸為420 mm x1 320 mm的5052鋁合金鑄錠，經(jīng)鋸切、銑面、加熱后，于420℃～450℃熱軋。熱軋至毛料厚度進(jìn)行中間退火，其退火溫度為350℃～410℃，保溫時(shí)間1h，在二重軋機(jī)按7%~30%的冷加工率進(jìn)行冷軋，穩(wěn)定化退火后取樣進(jìn)行偏光組織和力學(xué)性能檢測(cè)。
3.1 不同熱軋道次加工率對(duì)板材組織的影響
采用420 mm厚度鑄錠分別在3 150 mm軋機(jī)（工藝1）和2 100 mm軋機(jī)（工藝2）進(jìn)行不同道次加工率熱軋制，之后均在二重冷軋機(jī)軋到成品厚度，其板材組織見圖1。
采用工藝1和工藝2生產(chǎn)的1#和2#12.0 mm厚板材的區(qū)別是熱軋道次加工率不同，工藝1的熱軋道次加工率大于工藝2的，它們的冷軋預(yù)留量及冷軋加工率完全相同。從圖1、圖2的偏光組織照片看，采用兩種工藝生產(chǎn)的板材都是在板材厚度方向1/4處的晶粒尺寸與1/2處的晶粒尺寸差異較大（圖1a與圖1b相比較，圖2a與圖2b相比較），而工藝l和工藝2生產(chǎn)的板材分別在厚度方向1/4處以及1／2處的晶粒組織相比差別不大（圖1a與圖2a相比較，圖1b與圖2b相比較），表明熱軋道次加工率的大小對(duì)最終冷軋板材的組織均勻性影響不大。
3.2 中間退火工藝對(duì)板材組織的影響
試驗(yàn)選用380℃2 h、410℃1 h及410℃2h三種中間退火制度。不同中間退火制度生產(chǎn)的板材其組織分別見圖3。
由圖3a、d可見，板材經(jīng)過380℃2 h中間退火生產(chǎn)的其組織從表層到心部發(fā)生了明顯再結(jié)晶，接近于完全再結(jié)晶程度，但心部和表層的再結(jié)晶程度略有差異。由圖3b、e可見，中間退火溫度410℃、保溫1h生產(chǎn)的板材，從表層到心部組織比較均勻，但中心層的再結(jié)晶程度略低。圖3c、f所示中間退火溫度410℃保溫時(shí)間2h生產(chǎn)的板材，基本達(dá)到完全再結(jié)
晶程度，且中心層和表層組織幾乎一致。綜合上述分析，中間退火制度可控制為390℃~420℃保溫1.5 h～2 h。
3.3 不同冷加工率對(duì)成品板材厚度方向組織均勻
性和力學(xué)性能的影響
由于控制中間退火工藝沒有完全解決板材厚度方向組織不均勻的問題，進(jìn)一步試驗(yàn)研究了冷軋加工率對(duì)成品板材組織的影響，將板材采用410℃1.5h中間退火，分為4組，分別以7%、13%、20%、30%的變形率進(jìn)行冷軋，冷軋后的板材經(jīng)過145℃1.5 h穩(wěn)定化處理，板材的力學(xué)性能如圖4所示。
隨冷加工率的增加，晶粒及晶間物沿變形方向拉長，形成纖維組織，產(chǎn)生變形織構(gòu)，板材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度增加，而伸長率則降低。冷變形程度越大，晶粒破碎程度越大，金屬內(nèi)部出現(xiàn)點(diǎn)缺陷及位錯(cuò)，晶粒變長、晶格畸變?cè)絿?yán)重，位錯(cuò)密度越大，加工硬化形成了纖維組織及帶狀組織。
從圖4可以看出，隨著冷軋變形量的增加，板材強(qiáng)度逐漸提高，伸長率逐漸降低。從圖5、6、7、8可以看出，當(dāng)變形率為7%時(shí)，整個(gè)板材厚度方向的再結(jié)晶組織幾乎看不出有被拉長或壓扁的跡象；當(dāng)變形率13%時(shí)，整個(gè)板材厚度方向的再結(jié)晶組織較容易發(fā)現(xiàn)壓扁的跡象；當(dāng)變形率達(dá)到30%時(shí)，整個(gè)板材厚度方向的再結(jié)晶組織發(fā)生明顯的壓扁現(xiàn)象，且表層軋制變形比中心層更明顯，這實(shí)際是變形不均勻的表現(xiàn)，必然造成表層與中心層耐腐蝕性能不同，從而導(dǎo)致氧化著色后表層和中心層顏色不均勻。
對(duì)4種不同冷軋變形率板材的縱向和橫向表面進(jìn)行了低倍浸濕，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過410℃1.5h中間退火制度制備的4種不同冷軋變形率板材的“亮線”缺陷均有所改善，但是變形率30%的板材“亮線”依然較明顯，變形率為13%的板材幾乎看不到“亮線”存在，變形率7%和20%的板材能夠看到“亮線”的存在，但非常輕微。可以初步判斷，優(yōu)化后的中間退火工藝制度改善了5052鋁合金板材組織狀況，冷軋變形率13%的板材“亮線”基本上沒有。
4 結(jié)論
1) 5052鋁合金板材氧化著色出現(xiàn)的“亮線”主要是板材組織決定的；
2)熱軋道次加工率的大小對(duì)最終板材厚度方向的組織均勻性影響不大；
3) 5052鋁合金板材中間退火工藝選擇410℃、保溫1.5 h；
4)冷軋變形量控制在12%～14%之間為宜。
