設為首頁 - 加入收藏
歡迎來到有色專家平臺,請 登錄 | 注冊
當前位置: 主頁 > 專家平臺 > 專家論文 >

5052-H32合金產品生產工藝研究

2016-08-12 16:32 [專家論文] 來源于:有色技術與設備信息網
導讀:簡要闡述了5052合金穩定化處理的機理,并從冷加工率、退火溫度、退火時間幾個方面確定了5052-H32產品的生產工藝制度。初步驗證了5052合金拉伸應變硬化指數(n值)。...
 5052-H32合金產品生產工藝研究
 李躍民 劉延綱
萬基控股集團有限公司 河南省 洛陽市 新安縣471800
 
摘要:  簡要闡述了5052合金穩定化處理的機理,并從冷加工率、退火溫度、退火時間幾個方面確定了5052-H32產品的生產工藝制度。初步驗證了5052合金拉伸應變硬化指數(n值)。
關鍵詞:  Al-Mg合金;穩定化;冷加工率;退火溫度;退火時間
 
Abstract:This thesis briefly elaborates the principle of alloy 5052 stabilization treatment, defines the production processing of 5052 H32 products in the aspects of cold working rate, annealing temperature and annealing time, and preliminarily verifies the Tensile Strain-Hardening Exponents (n-values) of alloy 5052.
Keywords: Al-Mg Alloy; Stabilization; Cold Working Rate; Annealing Temperature; Annealing Time.
 
        近年來,電子、家電、IT業的迅猛發展,給鋁加工產品帶來了巨大的市場需求。5052合金以其良好的耐蝕性,可焊性,中等強度和良好的深沖性能,在電子行業得到廣泛應用。但是以傳統工藝生產的5052H12產品,在長期服役或存放過程中會產生力學性能下降甚至產生應力腐蝕。[1]而5052H22產品的屈服強度又不能滿足使用要求。針對Al-Mg合金這一特點,急需研制出一套新的生產工藝,以消除5052合金內在的組織缺陷,獲得性能長效穩定的5052產品,滿足市場需求。
本次試驗以半連續鑄造5052扁錠為原料,經“1+4”熱軋機熱軋至3.0mm,再冷軋至0.8mm成品,經過適當的熱處理工藝,最終確定滿足使用要求的5052-H32生產工藝制度。  
 
1  試驗材料 
1.1  化學成分(表1)
表1   5052合金化學成分要求
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn 其它 Al
單個 合計
0.16 0.35 0.10 0.10 2.5-2.7 0.15-0.25 0.05 0.05 0.15 余量
 
1.2  生產工藝流程

        熔煉→鑄造→鋸銑→鑄錠加熱→熱軋(3.0mm)→冷軋→(中間退火)→冷軋 (0.8mm)→穩定化處理→精整→包裝交貨
 
1.3  試樣制備
        取不同厚度的冷軋5052卷材,切取適量的條形試樣,在試驗室條件下按規定的溫度和時間進行熱處理,在電子拉伸試驗機上檢測力學性能。

1.4  試驗目標值
采用GB/T 3880.2-2012標準:
        Rm:220-240MPa,  Rp0.2 ≥155MPa,  A ≥6%。
        表面光亮潔凈。 
 
2  試驗方案
2.1   研究應變與變形應力的關系,穩定化退火前冷變形程度的選擇
        5052合金具有較高的加工硬化率,通過試驗不同的冷加工率對應的強度,可摸索出材料的應變應化指數(n值)[2],進而摸索出適合H32狀態的冷變形程度。試驗擬定的冷加工率分別為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%。 
 
2.2   穩定化退火溫度的選擇 
        冷變形后的5052合金,由于組織中存在大量位錯和較高的應變能,使其性能很不穩定。在室溫下長期存放,會自發產生與內能下降相適應的組織和性能變化。所以需要對其進行低溫穩定化處理,以促使回復階段的合金組織中較高的自由能得到釋放,降低位錯密度以及Mg在α(Al)基體中的過飽和度,使合金性能達到穩定。同時又要避免因穩定化程度過高引起的回復程度增加,使強度下降。試驗數據表明,Mg含量在2.5%左右的5052合金,在50%變形程度下對應的再結晶溫度約為265℃。穩定化溫度一般在130-180℃之間選擇。本次試驗選擇的穩定化退火溫度為130℃/4h、150℃/4h、180℃/4h。
 
2.3   穩定化退火時間的選擇 
        為保證Mg在α(Al)中的過飽和固溶體充分分解,同時為降低位錯密度,使組織性能達到長期穩定,需要對材料提供充分的穩定化時間。但考慮大生產條件下的裝備能力和可操作性,擬定的穩定化時間是4小時和16小時。由于鋁合金在低溫回復階段,延伸率的變化要滯后于強度變化,所以選擇延伸率的變化作為評價穩定化時間對穩定化效果影響的依據。
 
3  試驗結果及分析
3.1   冷加工率與材料組織性能的關系
        分別經過10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%的冷加工率變形后,材料表現出明顯的加工硬化,試驗室條件下測得抗拉強度(Rm)、屈服強度(Rp0.2)、延伸率(A%)結果如表2所示。 
 
        表2  5052合金在不同冷加工率條件下的力學性能
冷加工率 Rm/(N·mm-2) Rp0.2(N·mm-2) A/%
10% 218 188 11
20% 246 220 8-9
30% 265 250 6-7
40% 283 268 5-6
50% 297 283 5
60% 312 295 4-5
70% 320 305 4-5
 
依據表2中的性能數據,簡要繪制出5052合金的加工硬化曲線,如圖1。
圖1:5052合金加工硬化曲線
 
        根據曲線可知,當冷加工率在10%-50%時,材料的加工硬化率接近線性,據此可求出10-50%時5052合金的應變硬化指數(n值)。  

        當冷加工率達到60%時,材料的抗拉強度已達到300MPa以上,基本接近完全硬化狀態。
試驗結果顯示,當冷加工率達到60%以上時,材料的變形抗力已達到300MPa以上。

        為實現Rm 220-240MPa的目標強度,穩定化退火前的材料強度應選在235-255MPa,對應的冷加工率應為17-20%。 
 
3.2  穩定化溫度與材料力學性能的關系 
        在試驗室條件下,經130℃/4h  150℃/4h  180℃/4h穩定化處理的試樣力學性能如表3所示。

        表3  材料經穩定化處理(保溫4h)后的力學性能
穩定化
工藝制度
Rm/(N·mm-2) Rp0.2/(N·mm-2) A/%
130℃/4h 235 165 10-12
150℃/4h 232 165 11-12
180℃/4h 230 160 12-13
 
        表3數據顯示,分別在130℃,150℃,180℃三個溫度保溫4h,材料的抗拉強度變化程度相差不大,延伸率略有差異,三者均能滿足H32的指標要求,但考慮5052合金特點及退火爐的低溫穩定性,所以選擇150℃作為穩定化溫度。

        值得注意的是,由于5052合金中Mg含量相對較高,在較高的回復溫度下,已經在晶界上析出的β相會向α(Al)固溶體中反溶解,使α(Al)中的飽和度升高,降低穩定化效果。同時過高的穩定化溫度會造成回復程度增加,從而損失材料的強度。 

        根據臨界變形理論,材料在較小的冷變形量(5-20%)情況下,變形不均勻性很大,由此造成的畸變能差較大。而這種畸變能差成為晶界遷移和晶粒異常長大的潛在機制。另一方面,由于較小的冷變形量,使局部晶粒形成的位向差很小,晶界遷移的阻力很小,一旦有外界動力誘發,很容易啟動晶粒異常長大機制,進而形成粗晶組織,使材料的組織和力學性能惡化。所以適當降低穩定化溫度也可有效避免粗晶組織的形成。 

        冷軋產品在退火過程中,極易形成黃油斑缺陷,降低產品的品質。研究表明:鋁板表面大多殘存軋制油,這些殘油在不充分燃燒的情況下會在鋁板表面燒結,形成黃油斑,穩定化溫度選擇在150℃,避開了軋制油的燒結溫度(220℃-280℃),在一定程度上抑制了表面黃油斑的形成。
 
3.3   穩定化時間與材料力學性能的關系 
           表4   150℃保溫4h和16h條件下的力學性能
穩定化工藝 Rm/(N·mm-2) Rp0.2/(N·mm-2) A/%
150℃/4h 232 165 11-12
150℃/16h 230 160 15-17
 
        數據顯示:經過16h保溫,材料的抗拉強度變化不大,但A%有較明顯提升。說明延長穩定化時間有助于α(Al)過飽和固熔體的充分分解,進而獲得更穩定的組織和力學性能,改善穩定化效果。考慮大生產條件下的生產效率,擬定穩定化保溫時間為8-12h,并采用差溫加熱方式以提高生產效率。
 
4  效果驗證
        按照上述工藝制度,我們曾經組織生產過二批次約200噸5052-H32產品,力學性能完全達到指標要求,能夠滿足用戶沖壓要求。表面無黃油斑。
 
5  結論
        5052-H32產品穩定化退火前的冷加工率需控制在17-20%,穩定化退火制度需控制在150℃/8-12h。低溫穩定化的生產工藝可有效避免鋁板表面黃油斑的產生。
 
 
參考文獻
        [1]王祝堂,田榮璋.鋁合金及其加工手冊(第二版).中南大學出版社,2000,p158
        [2]王祝堂 田榮璋,鋁合金及其加工手冊(第二版),中南大學出版社,2000,p70

(編輯:中冶有色技術網)

擴展閱讀
?

中冶有色技術網版權聲明:

一、本網所有的內容均屬于作者或頁面內聲明來源的人版權所有。
二、凡注明文章來源為“中冶有色技術網”的文章,均為中冶有色技術網原創或者是合作機構授權同意發布的文章。
①凡本網注明來源:中冶有色技術網 www.uujcwt.live的所有文字、圖片和音視頻稿件,版權均為中冶有色技術網獨家所有,任何媒體、網站或個人在轉載使用時必須注明來源中冶有色技術網 www.uujcwt.live,否則本網有權利將依法追究違反者責任。
②本網轉載并注明其他來源的稿件,是本著為讀者傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性。其他媒體、網站或個人從本網轉載使用時,必須保留本網注明的稿件來源,禁止擅自篡改稿件來源,并自負版權等法律責任。違反者本網也有權利將依法追究責任。
三、如需轉載,轉載方必須與中冶有色技術網( 郵件:[email protected] 或 電話:010-88793500)聯系,簽署授權協議,取得轉載授權。
四、凡本網注明“來源:“XXX(非中冶有色技術網)”的文章,均轉載自其它媒體,轉載目的在于傳遞更多信息,并不構成投資建議,僅供讀者參考。
五、若據本文章操作,所有后果讀者自負,中冶有色技術網概不負任何責任。
六、本站鄭重聲明:所載文章、數據僅供參考,使用前請核實,風險自負!
圖文信息
cctv5手机直播在线观看