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.