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 趙啟忠，宋豐軒，何建賢，黃  穎

 （廣西南南鋁加工有限公司，廣西南寧530031）

摘要：鋁合金板材在熱軋制過程中溫度較高，在一定程度上等同于板材的退火處理，但是并沒有達到完全退火狀態(tài)。經(jīng)過試驗研究，5083鋁合金熱軋板在經(jīng)過不同溫度退火后，對板材進行力學(xué)性能和顯微組織檢測分析，研究其變化規(guī)律，確定熱軋態(tài)板材的后續(xù)退火工藝制度；熱軋終軋溫度為320qC的5083鋁合金熱軋板，需要在500℃~ 550℃范圍內(nèi)退火才能達到最佳0態(tài)組織和性能。

關(guān)鍵詞：5083鋁合金；熱軋板；退火工藝

中圖分類號：TG166.3  文章編號：1007 - 7235（2016）04 - 0029 - 04

 5083屬于Al-Mg系高鎂鋁合金，不可熱處理強化，是典型的防銹鋁合金，同時還具有較高的強度、良好的塑性及加工性，其綜合性能優(yōu)良。該合金板材廣泛應(yīng)用于航空航天、模具制造業(yè)、造船業(yè)、運輸業(yè)，是制備航空航天結(jié)構(gòu)件、模具、船板、船外殼、燃料儲存罐等的重要材料。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，且需求量與日俱增。

 結(jié)合生產(chǎn)實際，系統(tǒng)地研究了不同退火溫度對5083鋁合金熱軋板材組織與性能的影響。

1  試驗過程

 試驗材料選自我公司生產(chǎn)的某批次5083鋁合金熱軋板材，研究內(nèi)容均針對本批次板材其熱軋終軋溫度320℃。將板材分為若干組，一組不退火，其他組退火溫度為250℃~ 600℃，每50℃分為一組，編號分別為A、B、C、D、E……；其化學(xué)成分和退火溫度如表1和表2。板材生產(chǎn)工藝流程：熔煉→鑄造→均勻化→鋸切→銑面→預(yù)熱→熱軋。采用600mm厚的鑄錠，經(jīng)420℃2 h+ 510℃10 h雙級均勻化處理，預(yù)熱至510℃2h后軋到成品厚度8 mm,再從成品板上切取部分樣品用于退火試驗；在300 k N萬能材料試驗機MTS CMT5305上進行拉伸檢測；選取各組試樣加工為金相樣品，經(jīng)砂紙打磨、研磨拋光后再用高氯酸乙醇進行電解拋光，磷酸試劑腐蝕，氟硼酸進行覆膜，在蔡司金相顯微鏡上觀察其顯微組織變化情況。

 所取樣品經(jīng)分組，每組三個樣品，在高溫退火爐（溫度差為±3℃）進行退火，升溫速率60℃/h，保溫3h，隨爐冷卻。

2  試驗結(jié)果與分析

2.1  退火溫度對力學(xué)性能的影響

 經(jīng)過不同溫度退火處理后，對每組試樣進行拉伸性能檢測，每組試樣取平均值作圖，檢測結(jié)果如圖1。

 熱軋板終軋溫度320℃，屈服強度185 N／mm2，抗拉強度335 N／mm2，伸長率20%，其性能已達到國標(biāo)GB/T 3880.2 - 2012要求的0態(tài)性能指標(biāo)。但是強度相對較高，伸長率也不是特別優(yōu)異，因此需要進一步優(yōu)化其性能。

 從圖1可看出，250℃～450℃退火試樣屈服強度和抗拉強度隨退火溫度升高而逐漸減小，但是變化緩慢，從450℃到500℃發(fā)生突變，強度急劇減小，到550℃后趨于穩(wěn)定，但是進入600℃后又再次發(fā)生突變，其強度低于國標(biāo)0態(tài)的最低值；而250℃~450℃退火試樣的伸長率隨退火溫度升高而逐漸增大，在450℃到500℃發(fā)生一次突變，伸長率達到30%左右，500℃~550℃變化不大，但略有增加，從550℃到600℃也再次發(fā)生突變，其伸長率急劇減小，伸長率只有12%。

2.2退火溫度對顯微組織的影響

 分別對不同溫度退火后試樣的顯微組織進行觀察，其芯部偏光組織和金相顯微組織變化如圖2、圖3和圖4所示。

從圖2中可看出，未退火試樣芯部組織為明顯纖維狀組織，而邊部組織已經(jīng)發(fā)生部分再結(jié)晶，從芯部到表層部，組織從纖維狀漸變到再結(jié)晶組織。熱軋成品不同于冷軋冷加工硬化，板材在熱軋過程中，變形不均勻，板材靠近表面部分變形量大，切變量大導(dǎo)致應(yīng)變能高，再結(jié)晶驅(qū)動力大，在一定溫度時，本試驗熱軋板軋制過程終軋溫度高(320℃)，邊部晶粒零碎細小，達到再結(jié)晶所需外界驅(qū)動力小，使得表面層發(fā)生部分再結(jié)晶，所以靠近表面為部分再結(jié)晶組織；而芯部由于變形量較小，晶粒相對較大且呈長條纖維狀，再結(jié)晶所需外界驅(qū)動力較大，所以本試驗熱軋成品時終軋320℃不能引起芯部再結(jié)晶或只有少量組織發(fā)生再結(jié)晶，芯部一直保持長條狀纖維組織。

 從圖2熱軋態(tài)偏光組織看出，芯表組織差異大，因此在本試驗中主要研究板材芯部組織隨退火溫度的變化情況。

 從圖3看出，隨著退火溫度升高，纖維狀晶粒組織有緩慢增大的趨勢，但直到450℃時變化都不大，而到500℃時，纖維狀組織明顯地變粗大，550℃后發(fā)生完全再結(jié)晶，晶�；�本為拉長的再結(jié)晶組織；600℃退火時，晶粒已經(jīng)完全發(fā)生改變，為規(guī)則晶粒組織，且晶粒尺寸大，從圖4中金相照片看出在600℃時已經(jīng)明顯發(fā)生過燒（圖4c）。

 熱軋板在軋制過程中，位錯密度繼續(xù)增加，內(nèi)部鍺存能也繼續(xù)增加，原晶界的某一段突然弓出，深入至畸變大的相鄰晶粒，在推進的這部分中，形變貯能完全消失，形成新晶核，軋制溫度較高時，隨著變形量的增加，板材部分晶粒尤其是靠近表面部分已經(jīng)發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶（如圖2），若需進一步發(fā)生再結(jié)晶則需要更大的驅(qū)動力，這就需要更高的退火溫度才

能驅(qū)使原有組織進一步再結(jié)晶；隨著退火溫度增加，板材性能發(fā)生漸變，晶粒組織也逐漸發(fā)生再結(jié)晶，直至450℃退火，性能和組織都變化緩慢，進入500℃后板材組織和性能才發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變，550℃退火時發(fā)生完全再結(jié)晶，伸長率達到最大31%，600℃時，力學(xué)性能異常，晶粒異常長大，金相組織出現(xiàn)明顯過燒組織（晶界變寬粗大，三角晶界處復(fù)熔）。

 冷軋板會出現(xiàn)明顯再結(jié)晶溫度轉(zhuǎn)折點，一般在280℃左右發(fā)生再結(jié)晶，本試驗熱軋終軋溫度達到320℃，其板材沒有明顯再結(jié)晶溫度點，如需獲得更優(yōu)異的性能及更好的再結(jié)晶組織，需要進行高溫退火處理。

3  結(jié)論

 1) 5083鋁合金熱軋板材終軋溫度320℃時，板材已經(jīng)發(fā)生部分再結(jié)晶，芯部為纖維狀組織，表面層為部分再結(jié)晶組織。

 2)終軋溫度320℃的熱軋板無明顯再結(jié)晶溫度點，經(jīng)過500℃～550℃高溫退火才能獲得性能更優(yōu)異的0態(tài)板材。