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5052铝合金具有中等强度、良好的耐蚀性、焊接性及易于加工成形等特点,是5×××系中的典型合金。在国外,5052H2n铝合金板材广泛应用于汽车制造、制罐等工业。而我公司目前还没有成型的H2n状态板材的生产工艺制度,产品质量难以保证。我们结合生产实际,系统地研究了冷加工率、退火温度、退火保温时间对5052铝合金板材组织与性能的影响,确定了H2n状态的生产工艺,生产出了符合ASTMB209标准的板材。
一、试验
1、试验材料选择半连续水冷法铸造的5052合金铸锭,规格为255×1500mm。
2、试验目标值试验目标值列于表(引用ASTMB209-88标准)。
3、试验内容(1)冷加工率对组织与性能的影响 冷加工率分别选择20%、30%、40%、50%、60%、70%。(2)退火温度对性能的影响将经冷加工后的板材分别进行100。C、120DC、150。C、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、270℃、280℃、300℃、320℃、350℃温度下退火,保温1小时。(3)保温时间对性能的影响 不同退火温度、不同冷加工率制度下生产的板材,分别进行1、2、3小时退火,考察对组织与性能的影响。
4、试验过程 5052H2n板材生产工艺流程:熔铸→锯切→铣面→加热→热轧→中温轧制→剪切→成品退火→性能检测。
二、试验结果与分析
由图可知,板材组织为再结晶组织与部分纤维组织共存,是典型的热加工组织。
1、冷加工试验结果与分析冷加工率(20%~70%)对5052铝合金板材性能影响如图1所示。
随着冷加工率增加,抗拉强度、屈服强度提高,延伸率降低。这是由于冷变形程度越大,晶粒破碎程度也越大,金属内部点缺陷和位错的密度也越大,晶格畸变程度更加严重,形成了纤维组织及带状组织,材料加工硬化程度提高。
2、热处理工艺试验结果与分析 (1)退火温度的影响 加工率相同的板材,随着退火温度的升高,强度随退火温度的增加而降低,伸长率则逐渐升高。这种变化趋势随冷加工率的增加更加明显。冷加工率20~40%的板材,其性能变化趋势较缓,加工率在50~70%的板材,其力学性能变化较快,这是由于冷加工率小时,板材的组织中多为变形前的退火组织,其内部畸变能小;随着冷加工率加大,加工组织增加,畸变能升高,使金属再结晶温度降低。(2)退火保温时间对性能的影响在100~260℃温度范围内退火,当保温时间超过1h后,保温时间对性能的影响很小,性能曲线平稳。这说明退火时间为1h,就能得到足够稳定的性能。在270℃退火时,性能曲线变化较大,不同的保温时间对应不同的力学性能,在此温度退火时,就要考虑保温时间对力学性能的影响。
通过研究5052合金的冷加工率,退火温度,保温时间与力学性能的关系,确定5052H2n生产工艺参数。
三、工业生产试验
通过5052H2n状态生产试验结果可见,5052H2n状态板材性能完全满足ASTMB209标准的要求。
四、结论
1、5052合金板材随着冷加工率的增加,其抗拉强度升高,延伸率下降,其退火曲线随冷加工率的变化而变化。
2、5052合金同一冷加工率板材,在100~260℃范围内退火,保温时间(1~3h)对力学性能影响不大。
3、按此工艺生产的5052H2n状态板材性能稳定,具有良好的耐蚀性能,符合ASTMB209标准要求。
一、试验
1、试验材料选择半连续水冷法铸造的5052合金铸锭,规格为255×1500mm。
2、试验目标值试验目标值列于表(引用ASTMB209-88标准)。
3、试验内容(1)冷加工率对组织与性能的影响 冷加工率分别选择20%、30%、40%、50%、60%、70%。(2)退火温度对性能的影响将经冷加工后的板材分别进行100。C、120DC、150。C、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、270℃、280℃、300℃、320℃、350℃温度下退火,保温1小时。(3)保温时间对性能的影响 不同退火温度、不同冷加工率制度下生产的板材,分别进行1、2、3小时退火,考察对组织与性能的影响。
4、试验过程 5052H2n板材生产工艺流程:熔铸→锯切→铣面→加热→热轧→中温轧制→剪切→成品退火→性能检测。
二、试验结果与分析
由图可知,板材组织为再结晶组织与部分纤维组织共存,是典型的热加工组织。
1、冷加工试验结果与分析冷加工率(20%~70%)对5052铝合金板材性能影响如图1所示。
随着冷加工率增加,抗拉强度、屈服强度提高,延伸率降低。这是由于冷变形程度越大,晶粒破碎程度也越大,金属内部点缺陷和位错的密度也越大,晶格畸变程度更加严重,形成了纤维组织及带状组织,材料加工硬化程度提高。
2、热处理工艺试验结果与分析 (1)退火温度的影响 加工率相同的板材,随着退火温度的升高,强度随退火温度的增加而降低,伸长率则逐渐升高。这种变化趋势随冷加工率的增加更加明显。冷加工率20~40%的板材,其性能变化趋势较缓,加工率在50~70%的板材,其力学性能变化较快,这是由于冷加工率小时,板材的组织中多为变形前的退火组织,其内部畸变能小;随着冷加工率加大,加工组织增加,畸变能升高,使金属再结晶温度降低。(2)退火保温时间对性能的影响在100~260℃温度范围内退火,当保温时间超过1h后,保温时间对性能的影响很小,性能曲线平稳。这说明退火时间为1h,就能得到足够稳定的性能。在270℃退火时,性能曲线变化较大,不同的保温时间对应不同的力学性能,在此温度退火时,就要考虑保温时间对力学性能的影响。
通过研究5052合金的冷加工率,退火温度,保温时间与力学性能的关系,确定5052H2n生产工艺参数。
三、工业生产试验
通过5052H2n状态生产试验结果可见,5052H2n状态板材性能完全满足ASTMB209标准的要求。
四、结论
1、5052合金板材随着冷加工率的增加,其抗拉强度升高,延伸率下降,其退火曲线随冷加工率的变化而变化。
2、5052合金同一冷加工率板材,在100~260℃范围内退火,保温时间(1~3h)对力学性能影响不大。
3、按此工艺生产的5052H2n状态板材性能稳定,具有良好的耐蚀性能,符合ASTMB209标准要求。