退火温度对铸轧3004铝合金带材性能的影响

吴广奇;白万真

【摘 要】对铸轧3004合金带材退火工艺进行试验研究,为批量生产满足条件的铸轧3004-合金带材提供理论数据支撑. 【期刊名称】《有色金属加工》 【年(卷),期】2012(041)005 【总页数】3页(P46-47,10)

【关键词】铸轧3004合金带材;退火;力学性能 【作 者】吴广奇;白万真

【作者单位】中铝东轻河南生产基地,河南洛阳471003;中铝河南铝业有限公司,河南洛阳471003;中铝东轻河南生产基地,河南洛阳471003 【正文语种】中 文 【中图分类】TG166.3

3004是AL-Mn系添加Mg的合金，3004合金属热处理不可强化的铝合金，3004合金综合了AL-Mn系和AL-Mg系二元合金的优点[1]，添加Mg合金可以提高其强度，并抑制再结晶晶粒粗大化的倾向。具有较高的强度、耐蚀性和良好的加工成形性能，广泛地应用于汽车制造业、制罐业、建筑装饰等方面，具有广阔的市场前景。

目前，3004铝板带生产主要采用以下两种生产工艺：一种是半连续铸造扁锭供坯

经热轧、冷轧至成品的生产工艺，为大多数铝加工企业所采用；另一种是铸轧卷供坯直接冷轧的生产工艺。在相同生产规模条件下，铸轧卷供坯生产3004合金铝带材省掉了传统半连续铸造-热轧带坯生产工艺的开锭、铣面、加

热等许多中间工序，生产周期短，节约能源，生产成本比较低，采用3004合金铸轧坯料生产出合格的满足顾客使用性能的产品是众多铝加工技术工作者努力研究的方向。对铸轧成品料退火温度进行试验研究，以期达到最佳性能，为批量生产满足条件的铸轧3004合金带材提供理论数据支撑。 1 化学成分

3004合金铸轧试验料厚度为7.0mm，其化学成分应符合表1所示。

表1 3004合金铸轧试验料的化学成分不大于( % )Tab.1 Chemical composition of trial material for 3004 alloy casting-rollingSiFeCuMnMgCrZnTi其它合计Al0.06-0.080.4-0.60.11-0.131.02-1.140.95- 1.19-0.01-<0.15余量 2 工艺流程及试验方法

采用的试验工艺流程为：3004铸轧试验料冷轧至1.8mm→切边→冷轧至0.9mm厚→清洗→退火→倒卷→包装。

对3004铸轧料成品取样，分别在220℃-420℃温度进行小炉退火试验，保温一小时后出炉空冷，分析退火温度对其力学性能和90°弯曲性能的影响。并做偏光组织照片[2]，对其组织进行分析试验。 3 试验结果及分析

3.1 退火温度对其性能的影响

图1为力学性能-退火温度变化曲线图。由图1可以看出，随着退火温度的升高，铸轧3004合金带材的抗拉强度和屈服强度呈下降趋势，而其延伸率呈上升趋势。随退火温度升高，在退火温度280℃时，曲线斜率变化，当温度继续升高至380℃，抗拉强度、屈服强度迅速降低、延伸率迅速提高，退火温度在420℃时，

曲线骤变势头趋于平缓。

图1 铸轧3004铝合金带材力学性能-退火温度变化曲线图Fig.1 Variation curve of mechanical-annealing temperature for casting-rolling 3004 aluminum alloy strip

3.2 退火温度对其组织的影响

图2 不同退火温度偏光组织照片(×100)Fig.2 Polarized light structure for dissimilar annealing temperature

图2为典型偏光组织。铸轧3004试验料冷轧至0.9mm，冷轧总加工率为88%左右，分析认为，在此次冷轧变形下，材料内部晶粒已完全破碎，原铸态组织(见图2a)已被细长的纤维状冷轧变形织构(见图2b)替代，材料已达完全加工硬化状态。随着退火温度的升高，原来的纤维状冷轧变形织构逐渐减少，在退火温度为420℃时基本消失；细小的晶粒逐渐增多，并均匀弥散分布。

分析认为，当退火温度为220℃～290℃时，内部仍为细长的纤维状冷轧变形组织，基本为回复阶段，晶内位错逐渐迁移，形成规则排列，但其内部还存在大量的位错，此时强度略有下降，延伸率变化不大，晶内位错不断迁移、调整和排布，有序排列完成后形成亚晶织构，为形核创造了有利的条件；当退火温度达到290℃～380℃时，原细长的纤维状冷轧变形织构晶粒正逐渐被新的等轴晶粒替代见图2(b、c)，形成均匀细小的再结晶组织，随退火温度逐渐升高，晶粒逐渐增多。这一点从由图1软化曲线也可以看出，随退火温度升高，室温抗拉强度、屈服强度逐渐降低，延伸率逐渐提高，当温度继续升高至380℃，抗拉强度、屈服强度迅速降低、延伸率迅速提高，温度在400℃左右时基本完成了再结晶过程。

当退火温度升高到400℃以上时，其晶粒并没有长大，此时认为材料内部发生了第二相质点(Mn、Fe)Al6和Mg2Al3析出，并分布于晶内及晶界，这些第二相质点严重阻碍了位错和晶界的迁移，阻止晶粒长大，形成细小的再结晶晶粒，同时也

起着弥散强化的作用，并具有较高的变形抗力，这也是该合金在退火状态也可保持较高强度的原因。

3.4 退火温度对其弯曲性能的影响

表2为试验料的90°弯曲性能-退火温度之间变化关系情况。由表2可看出，随退火温度升高，其90°弯曲性能向着较好方向发展，退火温度在340℃以上时，其弯曲处无裂纹，因此退火温度在340℃以上时利于材料的加工性能，温度低于340℃时，不能满足弯曲性能要求。

表2 不同退火温度对弯曲性能的影响Tab.2 Influence of dissimilar annealing temperature on bending property退火温度

/℃220240260280300320340360380400420弯曲性能裂纹裂纹裂纹裂纹细微裂纹细微裂纹无裂纹无裂纹无裂纹无裂纹无裂纹 4 结论

1)退火温度约在220℃-400℃时，3004合金铸轧料完成了再结晶过程；在380℃-400℃时形成弥散、细小均匀的晶粒，基本消除了晶内偏析现象; 2)退火温度在340℃以上时，3004合金铸轧料90° 折弯无裂纹。 参考文献

[1] 肖亚庆，谢水生，刘静安，等.铝加工实用技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2005：71.

[2] L.F.蒙多尔福.铝合金的组织与性能[M].王祝堂，等译。北京：冶金工业出版社，1984.9.