不同退火工艺对5754铝合金板材组织与性能的影响.docx

不同退火工艺对5754铝合金板材组织与性能的影响张国伟（广西机电职业技术学院，广西南宁530007）摘要：由于目前国内对不同热处理状态5754铝合金冷轧板材的研究及其相关技术资料缺乏，通过在不同退火温度及保温时间的条件下，对不同冷变形量5754铝合金冷轧板的微观组织与拉伸性能进行了试验研究，探讨板材微观组织、性能与冷加工率和退火工艺的内在关系。结果表明，当冷加T率大于50%时，板材性能对退火温度非常敏感，再结晶温度区间很窄，在100C之内。关键词：5754铝合金；冷轧板；热处理；拉伸中图分类号：TC166.3文章编号：1007?-7235（2016）02?-?0032?-?05?5754铝合金是5×××系铝合金中的典型合金，具有中等强度、良好的焊接性、耐腐蚀性以及优异的加工成形性能。目前不同热处理状态的5754铝合金板材广泛应用于汽车制造业、制罐工业、高铁等行业，也是未来海洋工程海水淡化装置结构件的潜在主要材料之一。当前国内对不同热处理状态的5754铝合金冷轧板的研究及相关技术资料缺乏。因此，本试验研究不同冷加工率以及退火工艺对5754铝合金冷轧板微观组织与性能的影响，以期对现有工艺进行优化，完善5754铝合金退火板材的技术资料，提高国产5754铝合金冷轧板的生产技术水平，拓宽该合金板材的应用领域。1??试验材料及方法1.1试验材料?Al-Mg合金属于不可热处理强化铝合金，主要靠加工硬化和晶界强化获得高强度，辅助强化机制为固溶强化、过剩相强化、弥散相强化等。冷轧板材的加工硬化主要为冷变形以及冷变形后部分退火而不同程度的获得，而晶界强化主要是铸锭细化晶粒的遗传性以及冷加工晶粒的破碎提高晶界表面积及位错密度，从而提高板材的强度。5754铝合金中，Mg是主要的合金化元素，有一定的固溶强化作用，但强化效果低。合金化元素Mg使该合金的加工敏感性显著提高，容易获得较为明显的加工应变强化。M?n、Cr起补充强化作用，提高5754铝合金再结晶温度，便于改善板材热处理工艺与微观组织的控制。?本试验选择520?mm?xl?620?mm规格结晶器、采用直接水冷半连续铸造法生产的5754铝合金铸锭，其化学成分见表1。??1.2试样制备与退火处理工艺?板材试验生产工艺流程为：铸锭→均匀化→锯?切→铣面→预加热→热粗轧→热精轧→冷轧→成品退火→性能检测。选用直接水冷半连续铸造法520?mm?x1620?mm规格结晶器生产的5754铝合金铸锭，经均匀化、锯切、铣面后，经5100C?+100C保温4h~8?h预加热，然后热粗轧至22?mm厚，再转入热精轧至6.0?mm，终轧温度控制在3100C～340℃。然后转入冷轧，分别按照50%、67%和80%的冷加工率冷轧至3.0?mm，2.0?mm和1.2?mm三种不同厚度的带卷，从这三种厚度的卷材切取试验用料，进行成品退火试验，其退火温度为1200C～390℃，保温时间为1?h～2?h。??1.3性能和金相组织测试?经过不同退火工艺处理的样品，按照国家标准??GB/T?228.1??-?2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温拉伸试验》在Z100电子万能试验机上进行室温拉伸试验。?从不同退火工艺处理后的试样切取试料按有关标准制成金相试样，金相试样的腐蚀剂为：5?m?LHNO3，5?m?L?HCI，10?m?L?HF、380?m?L?H20的混合酸溶液。经腐蚀后的各试样分别在蔡司A?xio?vert.?Al金相显微镜上检查显微组织。2试验结果及分析2.1不同退火工艺对板材微观组织的影响?不同冷加工率的5754铝合金冷轧板经不同退火工艺处理后的微观组织如图1所示。从图1可见，在1200C—230C温度区间，板材微观组织为典型的轧制组织，如图1a所示。随着板材的退火温度上升到2500C～2900C区间进行退火，轧板的微观组织有显著的变化，发生了明显的再结晶，轧制组织与再结晶组织共存，如图1b所示。从图1c可见，当板材的退火温度上升到350℃时，发生了完全再结晶，板材的微观组织为颗粒均匀的等轴完全再结晶组织，轧制组织完全消失。随着温度进一步升高到390℃时，再结晶晶粒之间相互吞并，长大成均匀、粗大的等轴再结晶组织，如图1d所示。2.2不同冷加工率对板材性能的影响?5754铝合金铸锭热轧至厚度为6?mm坯料后转入冷轧，经过6.0?mm→?4.0?mm→3.0?mm→?2.0?mm→1.2?mm多个道次冷轧，并在相关道次取样进行性能检测，其结果如表2所示。?5754铝合金热轧坯料经较大的冷加工塑性变形之后，原来的晶粒发生了剧烈变形，甚至破碎成更为细小的晶粒，在板材微观组织结构中位错密度、亚结构密度急剧增大，并发生了交互作用。随着总冷变形量的增加，位错及亚结构密度显著增加，强度性能增加，塑性显著降低。因此，从表2结果可以发现，6