退火对高通量连铸连轧AA5052组织和成形性能的影响

作     者：周崇 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卢广玺

授予年度：2015年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：退火 成形性能 高通量连铸连轧 AA5052 再结晶 折弯 

摘      要：高通量连铸连轧工艺是一种新型高效的铝合金板带坯料生产工艺,通过将铝熔体直接馈入高速连续铸造机进行铸造,再经过在线三连轧技术热轧至2-8mm的板带坯料,工艺具有高流速、短流程、节能环保等优点。AA5052铝合金含镁量较高,结晶区间大,流动性差,带坯表面易形成冷隔,表面质量差,冷加工能力低。但采用高通量连铸连轧工艺生产AA5052合金板在我国尚属首例,产品质量及再结晶退火工艺还有待研究;另外,由于高通量连铸连轧生产线采用的是短流程生产工艺,省去了预热均匀化等工序,其最终产品的成形性能尤其是折弯性能还不够理想。因此需对其进行原因分析和机理探讨,制定合理的轧制热处理方案。本文依托洛阳某公司引进的高通量连铸连轧铝板带生产线,采用力学拉伸及显微分析等手段对该生产线下的AA5052合金组织与成形性能进行了分析,并与热轧开坯工艺的进行对比研究;在不同温度下对AA5052冷轧板进行退火处理,探索了该工艺下AA5052合金的再结晶规律,并制定了针对高通量连铸连轧生产线产品的再结晶退火工艺;另外从微观角度就AA5052-H32板材成形性能尤其是折弯性能不稳定的现象进行了原因探讨,采用不同的的轧制和中间退火工艺对其组织和成形性能进行优化,最终形成一套适合高通量连铸连轧工艺下生产AA5052-H32合金的轧制及退火制度。主要结果如下:1.高通量连铸连轧工艺下AA5052铝合金铸板坯上、下表面平均晶粒直径为70.13μm,中心面平均晶粒直径为92.52μm,第二相颗粒沿晶界分布,呈骨架状;热轧板坯近表层部位呈现出再结晶组织,中心部位则为长条状轧延组织类型,近表层部位的第二相沿轧制方向分布。AA5052-H32态成品板表面第二相主要沿轧向破碎分布,总体呈线条状,第二相颗粒数目较多,且占整个取样位置的面积比较大,塑性与热轧开坯的相比较差。***5052铝合金板的纤维组织在退火温度为340℃时开始消散,在退火温度达360℃时完全消失,在此过程中,板材力学性能下降,塑性及成形性能大大提高。相较于冷轧态,再结晶退火态板材的织构强度得到增强,但仍属较低程度。3.高通量连铸连轧工艺的铸造速度较快,且AA5052铝合金固液两相区较长,共同影响了该工艺下AA5052合金的凝固过程,致使铸板坯沿厚度方向上成分不均匀,出现中心层偏析;省去了预热均匀化等工序,不能够消除铸板坯中的成分不均匀及组织偏析情况,中间层偏析物会随着轧制的进行“遗传到成品板材中,造成成品板材折弯性能不稳定的现象。4.可采用改变后期轧制和中间退火工艺参数的方法来优化成品板材的折弯性能。由于提高了中间退火温度,延长了保温时间,使得板材组织更加均匀,由冷轧引起的加工硬化现象得到进一步改善,从而使得立方织构得到降低,板材塑性得到改善。5.采用轧制方案I加工时,中间退火制度可选为480℃×8h,采用轧制方案II加工时,中间退火制度可选为500℃×8h,此时AA5052-H32成品板呈现出最好的折弯性能,杯突值最大,在整个变形区域上应变分布的均匀性较好且抵抗变薄的能力较强。6.适合高通量连铸连轧AA5052合金冷轧料的再结晶退火工艺为:360℃退火温度下保温2h;优化后的高通量连铸连轧工艺生产AA5052-H32铝合金的加工工艺为:4.5mm-3.0mm-2.0mm-1.3mm-480℃×8h中间退火-1.1mm。参照该工艺加工时不仅成品板性能优良,且可以在较低中间退火温度下达到相同的效果,节省成本。