熱處理制度對2100 mm1+1熱軋機生產(chǎn)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(zé)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(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.0%～1.5%之間），是一款防銹功能較好的系列。常規(guī)應(yīng)用在空調(diào)、冰箱、車底等潮濕環(huán)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(chǎn)，2100 mm1+1熱軋機組生產(chǎn)的鑄錠規(guī)格及各項工藝參數(shù)與以往方式生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)工藝。

1 試驗方案

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

表1 3003鋁合金化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)%

2）規(guī)格、狀態(tài)。

a.鑄錠規(guī)格。選擇半連續(xù)鑄造的鋁合金鑄錠,鑄錠規(guī)格為420 mm×1120 mm×3500 mm。

b.成品狀態(tài)、規(guī)格。成品狀態(tài)為H24；熱軋規(guī)格為7.8 mm×1120 mm；冷軋規(guī)格為 0.8 mm×1080 mm。

3）試驗?zāi)繕?biāo)值。成品板材的力學(xué)性能滿足GB/T3880-2006中要求，力學(xué)性能值見表2。

表2 成品板材的力學(xué)性能

2 試驗內(nèi)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(jié)果與分析

3.1 試驗結(jié)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(jié)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(jīng)冷軋機軋制成品厚度0.8 mm，冷軋總加功率約為90%，分析認(rèn)為在此冷軋變形下，材料內(nèi)部晶粒已完全破碎，材料默認(rèn)達(dá)到完全加工硬化狀態(tài)。

由圖1力學(xué)性能變化情況可以看出，當(dāng)退火溫度為220～250℃時，材料的各項力學(xué)性能變化不大，由圖2（a）可以看出，材料內(nèi)部組織仍然是細(xì)長的纖維狀冷軋變形組織，此時為材料組織變化的回復(fù)階段。隨著晶內(nèi)位錯的逐漸遷移、調(diào)整和排布，形成規(guī)則排列，有序排列完成后形成亞晶織構(gòu)，為形核創(chuàng)造了有利條件。但其內(nèi)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(dāng)退火溫度為250～300℃時，細(xì)長的纖維狀冷軋變形織構(gòu)晶粒逐漸被新的晶粒所替代，形成了均勻細(xì)小的再結(jié)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(fā)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(dāng)溫度在280℃左右時，基本完成了再結(jié)晶。如圖2（c）為完全再結(jié)晶組織。當(dāng)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(biāo)值可以確定金屬溫度在250～260℃時，能滿足預(yù)期的力學(xué)性能指標(biāo)。

由以上分析可以確定，2100 mm1+1熱軋機組生產(chǎn)熱軋開口度420mm3003H24合金，冷軋成品厚度為0.8mm，H24狀態(tài)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(jié)論

1）確定熱軋開口度420mm3003H24合金狀態(tài)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(guī)格為7.8 mm×1120 mm熱軋坯料生產(chǎn)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。