熱處理制度對2100 mm1+1熱軋機生產3003H24合金組織和性能的影響

張輝玲， 王春暉， 張箭沖， 唐雨桐， 張宏亮， 徐克宇

（東北輕合金有限責任公司，哈爾濱150060）

0 引言

3XXX鋁合金是由錳元素為主要成分（質量分數在1.0%～1.5%之間），是一款防銹功能較好的系列。常規應用在空調、冰箱、車底等潮濕環境中，是一款較為常用的鋁合金系列。目前，3XXX合金大部分將由2100 mm1+1熱軋機組生產，2100 mm1+1熱軋機組生產的鑄錠規格及各項工藝參數與以往方式生產有很大差別，本文通過控制熱軋終了溫度、利用不同熱軋開口度鑄塊，目的是研究成品退火溫度對不同厚度鑄錠生產的冷軋成品卷的組織和性能的影響，并確定2100 mm1+1熱軋機組供熱軋開口度420 mm 3003合金的生產工藝。

1 試驗方案

1）化學成分。本試驗所選合金化學成分完全滿足GB/T3190-2008中要求，合金化學成分見表1。

表1 3003鋁合金化學成分質量分數%

2）規格、狀態。

a.鑄錠規格。選擇半連續鑄造的鋁合金鑄錠,鑄錠規格為420 mm×1120 mm×3500 mm。

b.成品狀態、規格。成品狀態為H24；熱軋規格為7.8 mm×1120 mm；冷軋規格為 0.8 mm×1080 mm。

3）試驗目標值。成品板材的力學性能滿足GB/T3880-2006中要求，力學性能值見表2。

表2 成品板材的力學性能

2 試驗內容

將鑄錠按3003加熱制度進行加熱后熱軋至7.8 mm，熱軋終了溫度控制在300～350℃之間，冷軋軋至1.2 mm進行切邊后軋制至成品厚度0.8 mm。

將冷軋軋至成品厚度的卷材取樣，并進行220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃溫度下退火，本次試驗在實驗室退火爐進行退火，加熱到一定溫度后保溫1 h。本文重點研究退火溫度對材料組織與性能的影響，確定可行的退火溫度。

3 試驗結果與分析

3.1 試驗結果

1）圖1為3003開口度420 mm退火軟化曲線。

圖1 3003開口度420 mm退火軟化曲線

2）3003開口度420 mm不同溫度下退火100倍偏光組織照片如圖2。

3.2 試驗結果分析

本次試驗采用開口度420 mm3003鑄錠由7.8 mm厚熱軋坯料，經冷軋機軋制成品厚度0.8 mm，冷軋總加功率約為90%，分析認為在此冷軋變形下，材料內部晶粒已完全破碎，材料默認達到完全加工硬化狀態。

由圖1力學性能變化情況可以看出，當退火溫度為220～250℃時，材料的各項力學性能變化不大，由圖2（a）可以看出，材料內部組織仍然是細長的纖維狀冷軋變形組織，此時為材料組織變化的回復階段。隨著晶內位錯的逐漸遷移、調整和排布，形成規則排列，有序排列完成后形成亞晶織構，為形核創造了有利條件。但其內部還存在大量的位錯，抗拉強度、屈服強度略有下降，延伸率變化不大。當退火溫度為250～300℃時，細長的纖維狀冷軋變形織構晶粒逐漸被新的晶粒所替代，形成了均勻細小的再結晶組織，隨著退火溫度的逐漸升高，晶粒逐漸增多。此時，隨著退火溫度的逐漸升高，抗拉強度、屈服強度逐漸降低，延伸率逐漸升高，并且在退火溫度為260℃時，曲線斜率發生明顯變化，抗拉強度、屈服強度迅速降低，延伸率迅速提高，當溫度在280℃左右時，基本完成了再結晶。如圖2（c）為完全再結晶組織。當退火溫度在300℃以上時，曲線趨于平緩。同時由圖1的軟化曲線及表2中的性能目標值可以確定金屬溫度在250～260℃時，能滿足預期的力學性能指標。

由以上分析可以確定，2100 mm1+1熱軋機組生產熱軋開口度420mm3003H24合金，冷軋成品厚度為0.8mm，H24狀態退火制度：金屬溫度控制在260℃，保溫1 h，出爐空冷。

圖2 偏光組織照片

4 結論

1）確定熱軋開口度420mm3003H24合金狀態退火制度：爐氣定溫280℃，金屬到溫260℃，保溫1h，出爐空冷。

2）確定2100 mm1+1熱軋機組供熱軋開口度420 mm 3003合金，規格為7.8 mm×1120 mm熱軋坯料生產工藝為：冷軋機由7.8 mm軋制至1.2 mm切邊后軋制成品厚度；拉彎矯直清洗切邊至成品寬度；成品退火；取樣后包裝驗收。