5754铝合金熔铸工艺研究_郑宪
5754铝合金熔铸工艺研究_郑宪
5754铝合金熔铸工艺研究东北轻合金加工厂 郑 宪 吴欣凤 郭焕林 【摘要】 试验研究了5754铝合金化学成分的控制及对铸锭力学性能影响,熔炼、铸造工艺参数选择,对铸锭质量进行了全面分析。
关键词 5754铝合金 Mg2Al3 熔铸工艺 力学性能1 前 言5754铝合金属于Al-Mg系热处理不可强化变形铝合金。
近年来,随着国内外汽车制造业突飞猛进的发展,减轻车体自重提高车速,寻求代替钢、铜部件的铝合金材料,已成为铝加工业和汽车工业部门面临的重要课题。
我厂近年来开展了这方面的研制工作,现将适用于汽车工业的5754铝合金材板的熔铸工艺试验研究,以及现场生产实践情况介绍如下。
2 合金成分和组织5754铝合金化学成分(%)为:Cu≤0.10,M g2.6～ 3.6,M n≤0.5,Fe≤0.40,Si ≤0.40,Zn≤0.20,Ti≤0.15,Cr≤0.30,M n +Cr0.10～0.6,Al余量。
对照Al-Mg系相图〔1〕,该合金结晶组织中主要相组成为Mg2Al3(U)、Mn Al6,杂质相为Mg2Si、Fe Al3、(M nFe)Al6等。
因此,合金的力学性能与Mg 含量高低即T+U不平衡共晶多寡有着必然的联系。
3 熔铸工艺特性郑宪、吴欣凤——哈尔滨东北轻合金加工厂工程师,郭焕林——高级工程师 (邮编:150060)3.1 熔炼时易吸气和氧化 资料〔2〕表明,随着Mg含量的增高,合金表面氧化膜的组成和性质发生变化。
当Mg 含量在 1.0%以上时,其氧化膜则由Al和Mg的氧化物混合组成,且氧化膜的致密性差。
因此,该合金在熔化时,突出表现为:①氧化膜失去保护作用,合金烧损严重,影响合金成分;②氧化膜致密性差,使熔融合金的吸气增加,铸锭气孔、疏松废品增多;③易形成氧化夹渣,铸锭表面易引起应力集中,甚至导致表面裂纹。
3.2 有一定程度钠脆性倾向Al-Mg系合金的钠脆性是众所周知的。
在工业生产条件下,由于熔剂使用不当或炉体自身的污染,Na元素必然存在。
铝合金熔铸过程的数值模拟研究
铝合金熔铸过程的数值模拟研究铝合金是目前汽车、飞机等重工业领域所广泛应用的材料之一。
在其应用中，铝合金的加工成型是非常重要的一步。
而在铝合金的成型加工中，熔铸是不可缺少的一部分。
因此，对铝合金熔铸过程的研究，可以更深层次地了解铝合金在熔铸加工中的性质和规律。
这就需要借助数值模拟技术，对铝合金熔铸过程进行深入的研究。
一、铝合金熔铸工艺铝合金熔铸工艺主要分为铸造和浇注两种方式。
铸造方式主要采用铸造机进行铸造，通常包括压铸、重力铸造、低压铸造等方式。
而浇注方式则需要先将铝合金液态熔体倒入模具中，让其冷却硬化后得到所需制品。
通常情况下，铝合金液态熔体的温度控制在650℃左右。
熔铸后，所得制品需要进行退火处理，提高其机械性能和强度。
二、数值模拟在铝合金熔铸中的应用数值模拟技术可以在铝合金熔铸过程中提供精确的预测。
利用计算流体力学（CFD）方法，可以在铝合金熔铸工艺中分析金属流动、传热和固相变化等多个方面。
尤其是随着计算机技术的不断发展，基于有限元分析（FEA）和CFD分析的计算模型越来越准确，为工艺工程师提供了一个行之有效的工具，以评估铝合金熔铸过程的工艺参数、优化加工工艺并改进产品性能。
三、数值模拟方法数值模拟方法的有效利用需要充分考虑铝合金熔铸过程中的所有物理和化学变化因素。
基于CFD和FEA技术开发的模型通常包括金属的流动、传热和固相变化，而金属的材料特性则与其地理形态、温度历程及成分有关。
有些模型甚至可以考虑金属液态、气态和固态之间的相互作用。
基于计算机模拟的研究可以实现更准确、更先进的铝合金熔铸工艺，并发现、避免或消除可能出现的问题。
例如，通过分析不同浇注参数、铸模和分型材料的性能及影响，可以更好地了解向模具中注入液态铝合金的方法，并预测可能的缺陷和位置。
这种分析可以促进工艺优化，从而提高生产效率和制品质量。
四、数值模拟技术的优势数值模拟技术不仅可用于铝合金熔铸过程中的研究，还可用于铝合金的节能、成型、模具和处理过程等的研究。
铝合金圆铸锭熔铸工艺操作规程
铝合金圆铸锭熔铸工艺操作规程
一、工艺准备
1. 铝合金圆铸锭的熔铸工艺操作规程首先需要准备所需材料，包括铝合金原料和熔炉保温材料。
2. 检查熔炉和相关设备的安全和正常工作状态，确保所有设备都处于良好的工作状态。
3. 确保操作人员具备相关技能和经验，并穿着适当的劳动保护用品。
二、炉前准备
1. 清理熔炉内部的残余物质，确保熔炉干净。
2. 检查炉体和炉底的温度计和热电偶的准确性，并进行必要的校准。
3. 加入足够的熔炉保温材料，确保熔炉保持在适宜的温度范围内。
三、熔铸操作
1. 将铝合金原料切割成合适的尺寸，并清理表面的杂质和氧化物。
2. 将切割好的铝合金原料放入熔炉中，根据需要加入合适的熔剂和合金元素。
3. 打开燃烧器，调整火焰大小和位置，使炉内的温度逐渐升高。
4. 根据工艺要求，控制熔炉的温度和时间，确保铝合金原料充分熔化。
5. 检查炉内的熔体温度和化学成分，确保满足产品质量要求。
6. 打开炉底的出铅口，将熔化好的铝合金熔体倒入铸造模具中。
7. 等待熔体冷却凝固，取出铝合金圆铸锭，并进行必要的检验和质量控制。
四、清理和维护
1. 关闭燃烧器和熔炉的出气口，待炉温降至安全温度后进行清理。
2. 清理熔炉内的残余物质和灰尘，保持熔炉的清洁。
3. 定期维护和检修熔炉和相关设备，确保其正常工作和安全性。
以上就是铝合金圆铸锭熔铸工艺操作规程的基本内容，具体操作时要根据实际情况进行调整，并遵守相关的安全操作规定。
5754H24铝合金板材生产工艺研究
5754H24铝合金板材生产工艺研究张强;袁丹丹;倪福君;付绍军【摘要】本次试验采用5754铝合金坯料生产0.8mm厚,H24状态板材,通过锁定材料化学成分,对不同退火温度下的组织、性能等试验指标进行分析,确定成品退火制度,并实现批量工业化生产,生产出质量好的5754H24铝合金板材,且满足用户的使用要求.【期刊名称】《有色金属加工》【年(卷),期】2013(042)003【总页数】3页(P13-15)【关键词】5754H24;板材;组织性能【作者】张强;袁丹丹;倪福君;付绍军【作者单位】东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060;东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060【正文语种】中文【中图分类】TG335随着汽车工业的飞速发展，车用铝及铝合金材料用量不断递增，5754铝合金具有质轻、良好的成形性、抗蚀性、吸音性等优点，被越来越广泛用于高速列车、城市轨道交通、汽车等交通运输工具上。
本次试验选用热轧5754合金，对其冷轧轧制、精整、退火制度进行研究，生产出满足要求的产品。
1 试验1.1 试验用料1.1.1化学成分见表1表1 试验料化学成分Tab. 1 Chemical composition of test material合金项目化学成分，质量百分比/%SiFeCuMnMgCrZnTi杂质单个合计Al5754标准值0．400．400．100．502．6～3．60．300．200．150．050．15余量5754实测值0．100．210．050．273．040．050．050．050．050．15余量1.1.2坯料规格8.0mm×980mm1.2 生产工艺流程8.0mm→冷轧至成品厚度→精整(清洗、矫直)→退火→横剪切片→验收1.3 预期目标5754H24 规格为：0.8mm×900mm×2000mm。
铝合金熔炼与铸造工艺规范与流程
铝合金熔炼与铸造工艺规范与流程Revised by Chen Zhen in 2021铝合金熔炼与铸造工艺规范与流程资料来源：全球铝业网铝业知识频道一、铝合金熔炼规范（1）总则①按本文件生产的铸件，其化学成分和力学性能应符合GB/T 9438-1999《铝合金铸件》、JISH 5202-1999《铝合金铸件》、ASTM B 108-03a《铝合金金属型铸件》、GB/T 15115-1994《压铸铝合金》、JISH 5302-2006《铝合金压铸件》、ASTM B 85-03《铝合金压铸件》、EN1706-1998《铸造铝合金》等标准的规定。
②本文件所指的铝合金熔炼，系在电阻炉、感应炉及煤气（天然气）炉内进行。
一般采取石墨坩埚或铸铁坩埚。
铸铁坩埚须进行液体渗铝。
（2）配料及炉料1）配料计算①镁的配料计算量：用氯盐精炼时，应取上限，用无公害精炼剂精炼时，可适当减少；也可根据实际情况调整加镁量。
②铝合金压铸时，为了减少压铸时粘模现象，允许适当提高铁含量，但不得超过有关标准的规定。
2）金属材料及回炉料①新金属材料铝锭：GB/T 1196－2002《重熔用铝锭》铝硅合金锭：GB/T 8734-2000《铸造铝硅合金锭》镁锭： GB 3499-1983《镁锭》铝铜中间合金：YS/T 282-2000《铝中间合金锭》铝锰中间合金：YS/T 282-2000《铝中间合金锭》各牌号的预制合金锭：GB/T 8733-2000《铸造铝合金锭》、JISH 2117-1984《铸件用再生铝合金锭》、ASTM B 197-03《铸造铝合金锭》、JISH 2118-2000《压铸铝合金锭》、EN1676-1996《铸造铝合金锭》等。
②回炉料包括化学成分明确的废铸件、浇冒口和坩埚底剩料，以及溢流槽和飞边等破碎的重熔锭。
回炉料的用量一般不超过80％，其中破碎重熔料不超过30％；对于不重要的铸件可全部使用回炉料；对于有特殊要求（气密性等）的铸件回炉料用量不超过50% 。
铝合金熔炼与铸造 (2)
铝合金熔炼与铸造1.铝合金是一种重要的金属材料，具有优异的物理性能和机械性能，广泛应用于航天航空、汽车制造、建筑工程等领域。
铝合金熔炼与铸造是生产铝合金制品的关键步骤，本文将介绍铝合金熔炼与铸造的基本原理、常用工艺和注意事项。
2. 铝合金熔炼铝合金熔炼是将铝合金原料加热至熔点，并以一定方式进行熔炼的过程。
铝合金原料可以是铝锭、废铝或铝合金碎料，在熔炼过程中需要加入一定比例的熔剂和合金元素。
铝合金熔炼的目的是将原料熔化并混合均匀，以获得符合要求的铝合金液态材料。
2.1 熔炼设备铝合金熔炼通常使用电阻炉、感应炉或电弧炉等熔炼设备。
其中，电阻炉是最常用的熔炼设备之一。
电阻炉通过电流通过导体产生的电阻热进行熔炼，具有加热速度快、操作方便等优点。
感应炉则利用电磁感应的原理进行加热，加热效率高，适用于熔炼大批量的铝合金。
电弧炉则利用电弧的高温进行熔炼，适用于熔炼高温合金。
2.2 熔炼工艺铝合金熔炼的工艺通常包括预热、熔炼和保温三个阶段。
将熔炼设备预热至一定温度，然后将铝合金原料和熔剂放入炉中，并控制加热温度和时间，使原料熔化并混合均匀。
，保持一定温度，使铝合金保持液态状态，以备后续的铸造工艺使用。
2.3 熔炼注意事项在铝合金熔炼过程中需要注意以下几点：•安全操作：熔炼过程中需要戴上防护设备，避免接触高温液态金属和有害气体。
•熔化温度控制：严格控制熔化温度，过高的温度会导致铝合金组织不稳定，影响机械性能。
•熔炼时间控制：合适的熔炼时间可以保证原料充分熔化和混合均匀。
•熔剂和合金元素的添加：根据铝合金的要求添加适当比例的熔剂和合金元素，以调整铝合金的成分和性能。
3. 铸造过程铸造是将铝合金液态材料倒入铸型中，并经过凝固和冷却形成所需的铝合金制品的过程。
铸造过程可以分为压铸、重力铸造和砂型铸造等不同的铸造方法。
3.1 压铸压铸是一种通过高压将铝合金液态材料注入金属模具中，并经过快速凝固形成制品的铸造方法。
压铸具有生产效率高、制品精度高等优点，适用于生产复杂形状的铝合金制品。
铝合金铸造工艺优化技术与发展探究
铝合金铸造工艺优化技术与发展探究发布时间：2023-02-06T01:59:45.294Z 来源：《工程建设标准化》2022年9月第18期作者：吕文生[导读] 铝合金浇注技术经过长时间的发展，已经形成相对健全的体系，应用在生产活动中，可以满足行业在零件加工方面的要求。
吕文生中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨 150066摘要：铝合金浇注技术经过长时间的发展，已经形成相对健全的体系，应用在生产活动中，可以满足行业在零件加工方面的要求。
在我国工业领域发展中，对产品精度要求提升，做好零件加工的误差控制，可以提升产品整体质量。
本文研究铝合金铸造，结合铸造工艺在使用中的技术情况，整理铸造方面的信息，为铸造产品生产时间控制与质量提升提供参考内容。
关键词：铝合金；铸造工艺；性能；技术；应用铝合金铸造所用的零件必须具备较好的物理化学性能，外观优良，满足我国工业部门对零件提出的要求。
目前，我国铝合金铸造工艺已经发展到相对成熟的水平，但是因铝合金凝固温度所处的区间较大，浇注活动中缩孔的问题仍然存在，会降低产品的质量。
因此，在铝合金铸造活动中，需要选择最优的浇注工艺，使用计算机进行仿真控制，由此可以得到机械部件外形，基于机械性能需要对机械部件内部结构进行调整，使铝合金铸造工艺得到提升，可以制造出力学性能突出、受力大的机械部件。
一、铝合金铸造工艺性能（一）收缩性温度会对液态金属的体积形成影响，温度处于常温区间，液态金属的体积会出现下降趋势。
铝合金浇注收缩性能是较为重要的部分，在铝合金液态凝固和固态时，均会因温度下降出现不同程度的收缩。
铝合金铸造工艺的使用中，通过自动装配或金属膜的压铸手段，可以实现低能耗、大规模的生产，从浇灌一直到固化，最终硬化处会出现微观的缩松（由收缩导致），可以通过肉眼观察到[1]。
（二）流动性合金溶液主要包含金属氧化物，外部基本因子一般指浇注压力和锻造温度，对于同一类型金属液晶体特异性较大，会选择碳-硫化分析器进行测评。
浅谈大铸锭5754H24板材生产工艺研究
浅谈大铸锭5754H24板材生产工艺研究作者：徐克宇佟有志张宏亮冯晓琳来源：《中国科技纵横》2012年第19期摘要：研究退火温度、保温时间对大铸块5754铝合金板材组织与性能的影响，最终确定了H24状态板材的生产工艺。
生产出了质量稳定、满足用户要求的产品。
通过以上研究，得出如下结论：（1）随着退火温度的升高板强度逐渐减小，延伸率逐渐增大；保温1h与保温2h力学性能差别不大。
（2）大铸块5754H24退火温度为240℃～250℃，保温时间为1h。
3.按上述工艺生产的板材表面平直均一，性能稳定，可满足用户要求。
本文对大铸锭5754H24板材生产工艺进行研究，为以后大铸锭5754H24板材生产工艺提供理论基础。
关键词：板材生产工艺研究耐蚀性特点试验1、前言5754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Al-Mg系合金中的典型合金。
在国外，不同热处理状态的5754铝合金板材是汽车制造业、制罐工业所用的主要材料，国内对5754板材的需求量也逐年加大。
我公司采用大铸块顺向压延生产5754H24板材，我们结合生产实际，研究不同退火温度、保温时间对大铸块5754铝合金板材组织与性能的影响，确定了H24状态板材的生产工艺及热处理制度，生产出质量稳定的、满足用户要求的5754H24板材。
2、试验2.1 试验材料选择规格为300mm×1370mm×3100mm半连续水冷铸造的5754合金铸锭。
2.2 试验内容将试样分别在80℃、120℃、160℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃温度下退火，分别保温1h和2h，研究退火温度及时间变化对板材组织与力学性能的影响。
2.3 试验过程5754H24大卷板材生产工艺流程：熔铸→均热→铣面→加热→热轧→热上卷→冷轧→成品退火→矫直验收→性能检测。
5754铝合金大铸锭铣面后，在推进式中加热，于450℃～480℃热轧至厚度7.0mm卷取，在一号冷轧机轧制成品厚度1.5㎜，切取试样进行退火试验。
汽车用高强5754铝合金的轧制工艺_陈建 (1)
第39卷第5期Vol.39No.5FOＲGING ＆STAMPING TECHNOLOGY2014年5月May 2014汽车用高强5754铝合金的轧制工艺陈建，高云（河南职业技术学院汽车工程系，河南郑州450046）摘要：以汽车用高强5754铝合金为研究对象，研究了热轧温度、冷轧变形量等因素对合金力学性能与显微组织的影响。
研究结果表明：汽车用5754铝合金板材在400 440ħ之间进行热轧处理，板材的热轧效果良好，无明显裂纹产生；随着热轧温度的上升，合金板材的抗拉强度与伸长率都降低，400ħ时热轧样品的抗拉强度与伸长率取得最大值；当冷轧变形量在35% 65%之间变化时，合金板材的抗拉强度与屈服强度都逐渐上升，而伸长率逐渐降低，力学性能的变化主要发生在45%变形量至55%变形量之间。
关键词：5754铝合金板材；热轧；冷轧DOI ：10.13330/j.issn.1000-3940.2014.05.016中图分类号：TG166文献标识码：A文章编号：1000-3940（2014）05-0078-04Ｒolling process of high strength 5754aluminum alloy for automobileChen Jian ，Gao Yun（Department of Automotive Engineering ，Henan Polytechnic ，Zhengzhou 450046，China ）Abstract ：Taking the high strength 5754aluminum alloy for automobile as the research object ，the effect of hot rolling temperature ，cold rolling deformation and other factors on the properties and microstructure of alloy were studied．The results show that when the hot rolling temperature of 5754aluminum alloy sheet is between 400 440ħ，the hot －rolled plate has good rolling effect with no obvious cracks．With the increasing of rolling temperature ，the tensile strength and elongation of alloy plates decrease ，and the maximum values of tensile strength and elongation of hot rolled sample are got at 400ħ．When the cold deformation changes between 35% 65%，the ultimate ten-sile strength and yield strength of alloy plates increase gradually ，while the elongation decreases．The mainly changes of mechanical prop-erties occur during deformation of 45%to 55%．Key words ：5754aluminum alloy sheet ；hot rolling ；cold rolling收稿日期：2013－09－10；修订日期：2013－12－31基金项目：河南省科技计划项目（122201110029）作者简介：陈建（1981－），男，本科，讲师E-mail ：chenjian@随着全球范围内汽车工业的迅猛发展，对汽车用材料提出了越来越高的要求。
铝合金铸锭熔铸工艺流程
铝合金铸锭熔铸工艺流程铝合金铸锭熔铸工艺是一种将铝合金熔化后倒入模具中进行冷却凝固，以得到所需形状和尺寸的铝合金铸锭的工艺过程。
下面将详细介绍铝合金铸锭熔铸工艺的流程。
一、原料准备在铝合金铸锭熔铸工艺中，首先需要准备好所需的原料。
原料通常是由铝合金毛坯和合金添加剂组成。
铝合金毛坯是通过冶炼铝矿石和其他金属元素得到的。
合金添加剂是为了调整铝合金的成分和性能，常见的添加剂有硅、镁、铜、锰等。
二、熔炼铝合金将准备好的铝合金毛坯和合金添加剂放入熔炼炉中进行熔炼。
熔炼炉通常采用电炉或燃气炉，通过高温将铝合金毛坯和合金添加剂熔化成液态。
熔炼过程中需要控制熔炼温度和熔炼时间，确保铝合金达到所需的成分和纯度。
三、净化处理熔炼完成后，铝合金中可能存在一些杂质和气体，需要进行净化处理。
常见的净化方法包括除气和除杂。
除气是通过加入适量的氢气或氮气，使气体在高温下溶解和脱出，从而减少铝合金中的气体含量。
除杂是通过加入适量的净化剂，将铝合金中的杂质与净化剂发生反应，形成易于分离的物质，从而减少铝合金中的杂质含量。
四、浇注成型净化处理完成后，将铝合金倒入预先准备好的模具中进行浇注成型。
模具可以根据需要的形状和尺寸进行设计和制造。
在浇注过程中需要控制浇注速度和温度，以确保铝合金充分填充模具，并得到均匀的凝固结构。
五、冷却固化浇注完成后，铝合金在模具中冷却凝固。
冷却过程需要根据铝合金的成分和厚度进行控制，通常采取自然冷却或水冷却的方式。
冷却固化时间通常较长，需要等待铝合金完全凝固后才能进行下一步操作。
六、去除模具冷却固化后，将铝合金铸锭从模具中取出。
取出时需要小心操作，以避免损坏铝合金铸锭的形状和表面质量。
七、加工处理取出铝合金铸锭后，可能需要进行进一步的加工处理，以满足特定的要求。
加工处理可以包括锻造、轧制、拉伸、铣削等工艺，以获得所需的形状、尺寸和表面质量。
八、质检与包装加工处理完成后，对铝合金铸锭进行质量检验。
常见的质检项目包括外观检查、尺寸检测、化学成分分析等。
铝合金熔炼与铸造技术
铝合金熔炼与铸造技术铝合金熔炼与铸造技术第一部分：铝合金熔炼技术的发展与应用在现代工业中，铝合金被广泛应用于各个领域，如航空航天、汽车、建筑等。
铝合金的重要性在于其具备轻质、高强度、良好的导热和导电性能等多种优点。
而为了制造高质量的铝合金制品，熔炼技术是至关重要的一环。
本文将深入探讨铝合金熔炼技术的发展与应用。
第二部分：铝合金熔炼技术的基本原理在深入了解铝合金熔炼技术之前，我们需要了解铝合金的物化性质。
铝具有较低的熔点和蒸发温度，因此在高温下易发生氧化和气化反应。
为了解决这个问题，常用的熔炼技术包括电炉熔炼、气体保护熔炼和真空熔炼等。
本节将重点介绍这些熔炼技术的原理和适用范围。
第三部分：铝合金熔炼的工艺流程铝合金熔炼的工艺流程包括原料准备、熔炼、浇铸和固化等步骤。
在原料准备阶段，需要选用适当的铝合金材料，并进行精确的配料。
接下来，材料将被加热并熔化。
一旦熔化完成，熔融金属将被倒入铸型中，并开始冷却和固化。
本节将详细讲解这些步骤的操作方法和注意事项。
第四部分：铝合金铸造技术的发展趋势随着科技的不断进步，铝合金铸造技术也在不断发展。
新的材料和工艺的引入使得铝合金铸造具备更高的精度和效率。
例如，精密铸造、压铸和快速凝固铸造等技术的应用，使得铝合金铸造产品的质量得到明显的提升。
本节将探讨铝合金铸造技术的最新发展趋势和未来的发展方向。
第五部分：我对铝合金熔炼与铸造技术的观点和理解铝合金熔炼与铸造技术在现代工业中扮演着重要的角色。
通过熔炼和铸造的工艺，可以生产出轻质、高强度的铝合金制品，满足各个领域的需求。
然而，随着对绿色环保的要求不断增加，我认为未来铝合金熔炼与铸造技术将更加注重能源的节约和废气的排放控制。
同时，技术的进一步创新和改进也将推动铝合金熔炼与铸造技术的发展，为工业生产带来更多的可能性。
总结回顾：本文深入探讨了铝合金熔炼与铸造技术的多个方面，包括熔炼技术的发展与应用、基本原理、工艺流程，以及铸造技术的发展趋势等。
5754铝合金均质热处理工艺研究
有色金属加工
ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥ ＴＡＬＳ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ
ＤＯＩ:１０.３９６９ / ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１－６７９５.２０１８.０６.０１４
Ｖｏｌ������ ４７ Ｎｏ������ ６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１８
５７５４ 铝合金均质热处理工艺研究
图 １ ４８０℃ 下均质过程中温度随时间变化曲线 Ｆｉｇ.１ Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ ｃｕｒｖｅ ｏｖｅｒ ｔｉｍｅ ｕｎｄｅｒ ４８０ ℃
５０
有色 金属 加工
第 ４７ 卷
图 ２ ５２０℃ 下均质过程中温度随时间变化曲线 Ｆｉｇ.２ Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ ｃｕｒｖｅ ｏｖｅｒ ｔｉｍｅ ｕｎｄｅｒ ５２０ ℃
５７５４ 铝合金作为具有中等强度、良好耐蚀性、可 焊性的典型 Ａｌ－Ｍｇ 合金ꎬ可广泛用于汽车、交通运输、 航空航天、船舶等领域[１] ꎬ但主要应用方向是板材ꎬ用 于挤压型材的仍然较少ꎮ 近年来ꎬ随着铝型材应用领 域的扩大ꎬ 特 别 是 交 通 运 输 工 具 轻 量 化 运 动 持 续 进 行ꎬ铝型材的工业应用获得快速发展[２] ꎬ传统的 ６ｘｘｘ 系铝合金型材已不能完全满足应用的需要ꎬ因此ꎬ开 展 ５ｘｘｘ 铝合金型材相关研究具有重要意义ꎮ 均质热 处理是挤压铝型材的前道关键工序ꎬ均质处理质量对 铝合金挤压成型性及力学性能具有重要影响[２] ꎮ 本 文目的在 于 通 过 对 ５７５４ 合 金 均 质 热 处 理 工 艺 的 研 究ꎬ探讨加热温度和保温时间对 ５７５４ 大直径铝合金 棒组织的影响ꎮ
( ａ)４８０℃ ×６ｈꎻ( ｂ)５２０℃ ×６ｈ
图 ３ 不同均质温度下 ５７５４ 合金金相组织 Ｆｉｇ.３ Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ５７５４ ａｌｌｏｙ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
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5754铝合金熔铸工艺研究
东北轻合金加工厂 郑 宪 吴欣凤 郭焕林
【摘要】 试验研究了5754铝合金化学成分的控制及对铸锭力学性能影响,熔炼、铸造工艺参数选择,对铸锭质量进行了全面分析。
关键词 5754铝合金 Mg2Al3 熔铸工艺 力学性能
1 前 言
5754铝合金属于Al-Mg系热处理不可强化变形铝合金。
近年来,随着国内外汽车制造业突飞猛进的发展,减轻车体自重提高车速,寻求代替钢、铜部件的铝合金材料,已成为铝加工业和汽车工业部门面临的重要课题。
我厂近年来开展了这方面的研制工作,现将适用于汽车工业的5754铝合金材板的熔铸工艺试验研究,以及现场生产实践情况介绍如下。
2 合金成分和组织
5754铝合金化学成分(%)为:Cu≤0.10,M g2.6～ 3.6,M n≤0.5,Fe≤0.40,Si ≤0.40,Zn≤0.20,Ti≤0.15,Cr≤0.30,M n +Cr0.10～0.6,Al余量。
对照Al-Mg系相图〔1〕,该合金结晶组织中主要相组成为Mg2Al3(U)、Mn Al6,杂质相为Mg2Si、Fe Al3、(M nFe)Al6等。
因此,合金的力学性能与Mg 含量高低即T+U不平衡共晶多寡有着必然的联系。
3 熔铸工艺特性
郑宪、吴欣凤——哈尔滨东北轻合金加工厂工程师,郭焕林——高级工程师
(邮编:150060)
3.1 熔炼时易吸气和氧化
资料〔2〕表明,随着Mg含量的增高,合金表面氧化膜的组成和性质发生变化。
当Mg 含量在 1.0%以上时,其氧化膜则由Al和Mg的氧化物混合组成,且氧化膜的致密性差。
因此,该合金在熔化时,突出表现为:①氧化膜失去保护作用,合金烧损严重,影响合金成分;②氧化膜致密性差,使熔融合金的吸气增加,铸锭气孔、疏松废品增多;③易形成氧化夹渣,铸锭表面易引起应力集中,甚至导致表面裂纹。
3.2 有一定程度钠脆性倾向
Al-Mg系合金的钠脆性是众所周知的。
在工业生产条件下,由于熔剂使用不当或炉体自身的污染,Na元素必然存在。
另一方面,所使用原材料中含有比Na高得多的Si元素。
因此在Mg含量较高情况下,杂质Si被Mg全部夺走形成Mg2Si。
即使先形成Na Al-Si,也不稳定,M g能夺取Na AlSi中的Si而形成Mg2Si,使Na只能呈游离态存在,增大了钠脆性的可能性。
3.3 铸锭的裂纹敏感性较低
通常随着Mg含量的增加,合金的热裂倾向增大。
但由于5754合金中其它元素的合金化程度较低,因而合金的有效结晶温度范围相对变窄,线收缩小,使合金在脆性区的塑性得以提高,所以裂纹敏感性较低。
5
1997,V ol.25,№9轻 合 金 加 工 技 术 DOI:10.13979/j.1007-7235.1997.09.002
4 熔铸工艺
4.1 配料
配料时,除使用纯金属和原铝外,为了抑制铸锭裂纹倾向,适当配入占总投料量25%～35%的LF2、LF3合金一、二级废料。
4.2 熔炼
可采用电炉或煤气炉熔炼,该合金熔炼温度范围定为700～750℃。
无论是在电炉或煤气炉熔化,投料前炉子必须进行认真清炉和洗炉,同时M g锭必须在电炉中加入。
熔化过程一律使用2号粉状熔剂覆盖。
4.3 熔体净化及铸造
熔体从电炉转入静置炉中用N2-Cl2气体精炼10～15min,然后静置10min,取样测量氢含量,要求H2≤0.2m L/100g Al。
由于合金的有效结晶温度范围较窄,故铸造温度和铸造速度都应偏高。
操作时应防止夹渣和产生表面热裂纹。
为了防止底部裂纹,须采用纯铝铺底,考虑到合金有较好低温塑性,铸锭浇口部不必回火处理。
对于铸锭规格为255mm ×1500mm的扁锭。
铸造速度为60～65mm/ min,铸造温度为695～715℃,水压为0.08～0.15M Pa。
铸造生产线上采有陶瓷管过滤。
5 试制结果
5.1 总的情况
试制先后分四次进行,共生产34炉。
最终化学成分均符合标准要求,Mg含量在2.6%～ 2.87%之间。
测定熔体氢含量为0.13～0.17m L/100g Al,铸锭无裂纹缺陷,经均匀化处理后无过烧现象。
5.2 铸锭低倍组织
从扁锭上切试片检查均火态低倍组织,晶粒度为一级,无疏松、夹渣和其它缺陷。
5.3 铸锭成分偏析情况
沿试片边部至厚度中心取样,分析M g、Mn元素偏析情况,结果如图1所示。
可以看出
,元素M n几乎不发生成分偏析,说明它不
图1 5754铝合金成分偏析情况
参与形成低熔点共晶物。
Mg元素有轻微逆偏析现象,其最大差值仅为0.4%,是相当均匀的。
5.4 铸锭力学性能
沿试片边部与厚度中心取样,检查力学性能,结果如图2所示。
可以看出:铸锭(均火态)断面上e b、e0.2和W的平均值分别为201.7 M Pa、100M Pa和22.3%。
合金屈强比值为0.50,且伸长率很高,说明该合金具有良好的铸造和加工工艺塑性。
图2 5754铝合金力学性能
5.5 高倍组织
从试片不同部位取样检测金相组织,其结果如表1。
表1数据说明:铸锭晶粒较细小,且符合结晶规律,第二相体积分数最大差值为0.6%,表明该合金在铸造过程中,铸锭各断面上其结晶速度基本上是均匀的。
6 结果讨论
合金化学成分对力学性能的影响。
用于
6 轻 合 金 加 工 技 术1997,Vol.25,№9
表1 5754铝合金金相组织检测结果试样部位第二相,V%平均晶粒尺寸,μm 边部 4.1225.7
1/4厚度 4.1357.6
1/2厚度 3.5356.2
制作轿车门板的5754合金,应具有良好的塑性变形能力,以满足制品深冲及一次成型不裂边的工艺要求。
显然该合金的力学性能与Mg及其它元素含量高低有关。
资料〔3〕表明:通常在Mg作为唯一强化元素时,有一定的固溶强化作用。
随着Mg的增加(3.0%以上),合金中M g2Al3(U)相也随之增多。
U相在共晶组织中呈骨骼状,具有面心立方晶格,在室温下较脆,它使合金塑性降低而抗拉强度升高。
而当Mg含量低于3.0%时,合金中T+U不平衡共晶量随之减少,合金伸长率有较明显提高。
但是,仅凭Mg含量高低仍不能得到理想的结果,还与合金中存在的M n(或Cr)、Fe、Si等杂质元素含量密不可分。
因为Mn(或Cr)在铸锭凝固过程中,起着阻止其晶粒长大的作用,因此铸锭组织变得更致密。
从而能提高基体材料和焊接部位的强度,同时还能提高材料在焊接时抗热裂纹的能力及抗应力腐蚀破坏的能力,而合金的塑性实际上保持不变。
不过其含量一般不应超过0.6%,否则会出现大量M nAl6相,反而使材料综合力学性能降低。
FeAl3的存在同样破坏了合金不平衡共晶量,特别是当存在M n 时,表现更为明显。
其次对所有Fe含量,当Si含量增大到0.5%之后,合金的抗拉强度及伸长率都急剧降低,板材的裂边加剧,因此Fe、Si含量都希望不超过0.5%～0.6%。
故就5754合金而言,单个杂质M n(或Cr)允许存在,但其含量与Fe、Si一样,必须加以控制,方能获得较满意的加工塑性。
7 结 论
(1)对5754铝合金扁锭所制订的熔炼铸造工艺方案及措施,经实践证明是可行的。
(2)考虑到Mg元素的烧损,加Mg时要求同时加入1～2kg Al-Be中间合金,并采用2号粉状熔剂覆盖。
(3)Mg含量尽可能接近合金标准下限,杂质Fe、Si要尽可能低一些。
参 考 文 献
1 轻金属材料加工手册(上).北京:冶金工业出版社,1979年,27
2 陈朝功等编.铝镁合金熔炼与铸造,北京:冶金工业出版社,1982年,12～15
3 Ф·И·科瓦索夫,И·Н·弗里德良捷夫主编.工业铝合金,北京:冶金工业出版社,1981年,36～43(收稿日期:1997-04-11)
(上接第11页)
3 王国栋.板形控制和板形理论.北京:冶金工业出版社,1986,6
4 张兴铃等编.金属及合金的力学性质,北京:中国工业出版社,1964,130
5 肖立隆.铸轧生产工艺对产品质量的影响,1994,西北铝加工厂内部资料
26 陈存中编.有色合金熔铸,长沙:中南工业大学出版社,1962,62
7 闵乃本.晶体生长的物理基础,上海科学技术出版社,1982,355
8 郑璇.铝箔轧制特点,轻金属,1981,№7
9 G.Apelian et.过滤:熔体净化的一种方法,轻合金加工技术,1982,№1
10 L.F.M ondolfo.Aluminium Alloy s:structure and Properties
收稿日期:1997-01-177
1997,V ol.25,№9轻 合 金 加 工 技 术 。