均匀化处理对491铝合金组织和性能的影响

均匀化处理对491铝合金组织和性能的影响

【摘要】研究491合金均匀化对其铸态组织和性能的影响,及均匀化对挤压带板的组织影响,结果表明经均匀化和未经均匀化处理的合金力学性能差别不大,未均匀化处理的合金中残留相较多。

【关键词】铝合金;均匀化;挤压带板;残留相

废旧铝是一种宝贵资源。最大限度回收与利用废旧铝,对发展循环经济、节约资源及能源有着重要意义。研究回收后的铝合金性能有利于开发和再利用铝合金废料[1-3]。491铝合金是由废料熔炼而成,有Al、Si、Fe、Cu、Mn、Mg、等多种元素。随着镁合金用量和产量迅速提高,废旧铝合金数量也急剧上升,因此用来生产491合金的原料增加,开发491合金的新产品,特别是开发挤压材方面的产品具有重要的长远意义。

1.试验方案

1.1试验用料

试验选用491合金废屑压包、板材三级废料、复合板废料、混合废料等作为原料,熔铸在3t熔炼炉中进行熔炼铸造,精炼15min,静止30min后铸造成Φ192mm 规格的圆铸锭,在线播种Al-Ti-B丝。合金的最终化学成分分析结果见表1所示。

表1试验用491合金化学成分(%)

1.2试验内容

在Φ192×350mm的圆铸锭上切取性能和金相试样,将试样分别在500℃、530℃和570℃保温12h,以及在530℃下分别保温6h、12h和18h,将未均匀化处理和530℃保温12h的均匀化铸锭锯切定尺和车皮,在380℃～450℃范围内预热4h 后挤压成25×102mm的带板。将挤压带板在530℃保温1 h后在室温水中淬火,然后在160℃保温1 h条件下时效。

分别在均匀化处理的铸锭和固溶时效处理后的挤压带板上加工性能和金相试样,在CSS24100型电子拉伸机上进行拉伸试验,对比不同均匀化铸锭挤压的带板的力学性能,在蔡司显微镜下观察金相组织。

2.试验结果与分析

2.1均匀化温度对铸锭组织和性能的影响

均匀化加热过程是非平衡相溶解、组织向平衡状态转变的过程,随均匀化温度升高和保温时间延长这一转变过程趋于完全。由图1观察发现,随着均匀化温

度的升高,非平衡结晶相发生了明显的变化,在530℃/12h均匀化后的试样,晶粒内部及晶界上的非平衡相明显减少,组织趋于均匀。在570℃均火时,枝晶网上出现了明显的复熔现象,合金在该温度下发生了明显的过烧。

图1均匀化温度对铸锭性能的影响

均匀化退火温度对491合金铸锭力学性能的影响如图1所示。由图2可知,从475℃开始随着均匀化温度的升高,合金的σb、σ0.2、δ均有升高的趋势,但500～550℃之间的升高趋势比较缓慢,说明在这个温度区间内合金的力学性能比较稳定,在530℃和550℃时基本相当,结合金相组织判断均匀化温度控制在530℃～550℃。均匀化温度为570℃时,合金力学性能显著降低,δ降低程度几乎接近铸态,主要因为此时合金发生过烧。

2.2均匀化时间对铸锭组织与性能的影响

图4均匀化时间对铸锭性能的影响

如图3所示,在相同的均匀化温度下,随着均匀化处理时间的延长,共晶相的面积逐渐减少,即共晶相逐渐溶解,在12h之前,随着时间的延长,共晶相溶解速度很快;在12h之后,均匀化时间继续延长,共晶相溶解的速度变得缓慢。由图4力学性能结果可知,随着保温时间的增加,抗拉强度、屈服强度以及延伸率均有提高,保温超过12h后继续延长时间,不再有明显提高,结合组织和性能分析,继续延长保温时间已经没有意义,较适宜的均匀化保温时间为12h。

2.3均匀化对挤压带板组织和力学性能的影响

热挤压态491合金带材固溶后金相组织呈现出细长的纤维状组织,纤维组织上分布着许多细小未溶入的颗粒相。均火和未均火铸锭挤压的带板经530℃/40 min固溶处理后,大部分强化相溶入基体中,但未均匀化铸锭制备的带板中残留相相对较多,这些残留相对合金的塑性等指标有较明显影响,因此一般491合金要经过均匀化处理后方可进行加工。

3. 结论

(1)491合金的均匀化制度可选择530℃/12h,考虑生产实际也可以选择500℃～550℃/12h进行均火。

(2)均火和未均火铸锭挤压的带板经530℃/40 min固溶处理后,大部分强化相溶入基体中,未均匀化铸锭制备的带板中残留相相对较多。

参考文献

[1]白文昌.对建设大型再生铝合金板带厂的设想[J].轻合金加工技术,2009,37:1-5.

[2]左玉波,崔建忠.我国废铝再生的意义、现状及对策[J].有色矿冶,2004,20:56-58

[3]肖亚庆,谢永生,王涛,刘静安.铝合金加工技术使用手册[M].北京:冶金工业出版社,2005.