5052-H32铝合金12.0 mm板材厚向氧化色差（组织均匀性）工艺研究

 王春晖，王  强，王旭阳，唐雨桐，王海滨，张宏亮

 （东北轻合金有限责任公司，黑龙江哈尔滨150060）

摘要：在轧制12 mm厚的5052-H32铝合金板材过程中，由于轧制加工率不足，常导致成品板材厚度方向心部组织与表层组织不一致，不能满足用户的要求。结合生产实际，试验研究热轧道次加工率、中间退火温度和冷轧加工率对5052铝合金板材厚度方向组织均匀性与性能的影响。从而确定5052-H32铝合金板材合理的生产工艺制度，为大生产做技术储备。

关键词：5052铝合金板材；H32状态；厚向组织

中图分类号：TC339文章编号：1007 - 7235( 2016) 03  - 0037 - 06

 5052铝合金具有中等强度、良好的耐蚀性和焊接性及易加工成形等特点，是A1-Mg系合金中的典型合金。12.0 mm厚的5052-H32合金板材一直由二重轧机冷轧至成品厚度，但由于轧制加工率不足，造成成品板材厚度方向心部与表层组织不一致，未能达到用户的使用要求。本试验结合生产实际，试验研究热轧道次加工率、中间退火温度、冷轧加工率对5052铝合金板材厚度方向组织均匀性和性能的影响，确定该合金H32状态板材的合理生产工艺

制度。

1  试验方案

1.1试验材料

 选择熔铸分厂半连续铸造法生产的5052铝合金铸锭，结合用户的订购合同，选择铸锭规格为420 mm x1320 mm，其化学成分符合表1的规定。

1.2板材规格和状态

 成品板材规格12.0 mm;状态H32。

1.3组织和性能目标值

 试验确定的工艺生产出的板材厚度方向表层和心层组织要趋于一致，力学性能要满足表2中所列要求。

2试验内容

 1)不同热轧加工率对板材厚度方向组织均匀性和力学性能的影响。

 选择厚度为420 mm的铸锭在不同轧机进行不同加工率轧制，研究热轧加工率对5052铝合金成品板材厚度方向组织均匀性和力学性能的影响。

 2)不同中间退火温度350℃、380℃、410℃对板材厚度方向组织均匀性和力学性能的影响。

 3)不同冷加工率7%、13%、20%、30%对5052铝合金板材厚度方向组织均匀性和力学性能的影响。

3试验过程及结果

 5052-H32铝合金板材生产工艺流程：铸锭→锯切→铣面→加热→热轧→中间退火→二重冷轧到成品厚度→稳定化退火→矫直→预拉伸→锯切→成品检验→包装交货。

 选用半连续水冷铸造法生产的截面尺寸为420 mm x1 320 mm的5052铝合金铸锭，经锯切、铣面、加热后，于420℃～450℃热轧。热轧至毛料厚度进行中间退火，其退火温度为350℃～410℃，保温时间1h，在二重轧机按7%~30%的冷加工率进行冷轧，稳定化退火后取样进行偏光组织和力学性能检测。

3.1  不同热轧道次加工率对板材组织的影响

 采用420 mm厚度铸锭分别在3 150 mm轧机（工艺1）和2 100 mm轧机（工艺2）进行不同道次加工率热轧制，之后均在二重冷轧机轧到成品厚度，其板材组织见图1。

 采用工艺1和工艺2生产的1#和2#12.0 mm厚板材的区别是热轧道次加工率不同，工艺1的热轧道次加工率大于工艺2的，它们的冷轧预留量及冷轧加工率完全相同。从图1、图2的偏光组织照片看，采用两种工艺生产的板材都是在板材厚度方向1/4处的晶粒尺寸与1/2处的晶粒尺寸差异较大（图1a与图1b相比较，图2a与图2b相比较），而工艺l和工艺2生产的板材分别在厚度方向1/4处以及1／2处的晶粒组织相比差别不大（图1a与图2a相比较，图1b与图2b相比较），表明热轧道次加工率的大小对最终冷轧板材的组织均匀性影响不大。

3.2  中间退火工艺对板材组织的影响

 试验选用380℃2 h、410℃1 h及410℃2h三种中间退火制度。不同中间退火制度生产的板材其组织分别见图3。

 由图3a、d可见，板材经过380℃2 h中间退火生产的其组织从表层到心部发生了明显再结晶，接近于完全再结晶程度，但心部和表层的再结晶程度略有差异。由图3b、e可见，中间退火温度410℃、保温1h生产的板材，从表层到心部组织比较均匀，但中心层的再结晶程度略低。图3c、f所示中间退火温度410℃保温时间2h生产的板材，基本达到完全再结

晶程度，且中心层和表层组织几乎一致。综合上述分析，中间退火制度可控制为390℃~420℃保温1.5 h～2 h。

3.3  不同冷加工率对成品板材厚度方向组织均匀

 性和力学性能的影响

 由于控制中间退火工艺没有完全解决板材厚度方向组织不均匀的问题，进一步试验研究了冷轧加工率对成品板材组织的影响，将板材采用410℃1.5h中间退火，分为4组，分别以7%、13%、20%、30%的变形率进行冷轧，冷轧后的板材经过145℃1.5 h稳定化处理，板材的力学性能如图4所示。

随冷加工率的增加，晶粒及晶间物沿变形方向拉长，形成纤维组织，产生变形织构，板材的抗拉强度、屈服强度增加，而伸长率则降低。冷变形程度越大，晶粒破碎程度越大，金属内部出现点缺陷及位错，晶粒变长、晶格畸变越严重，位错密度越大，加工硬化形成了纤维组织及带状组织。

 从图4可以看出，随着冷轧变形量的增加，板材强度逐渐提高，伸长率逐渐降低。从图5、6、7、8可以看出，当变形率为7%时，整个板材厚度方向的再结晶组织几乎看不出有被拉长或压扁的迹象；当变形率13%时，整个板材厚度方向的再结晶组织较容易发现压扁的迹象；当变形率达到30%时，整个板材厚度方向的再结晶组织发生明显的压扁现象，且表层轧制变形比中心层更明显，这实际是变形不均匀的表现，必然造成表层与中心层耐腐蚀性能不同，从而导致氧化着色后表层和中心层颜色不均匀。

 对4种不同冷轧变形率板材的纵向和横向表面进行了低倍浸湿，结果发现经过410℃1.5h中间退火制度制备的4种不同冷轧变形率板材的“亮线”缺陷均有所改善，但是变形率30%的板材“亮线”依然较明显，变形率为13%的板材几乎看不到“亮线”存在，变形率7%和20%的板材能够看到“亮线”的存在，但非常轻微。可以初步判断，优化后的中间退火工艺制度改善了5052铝合金板材组织状况，冷轧变形率13%的板材“亮线”基本上没有。

4  结论

 1) 5052铝合金板材氧化着色出现的“亮线”主要是板材组织决定的；

 2)热轧道次加工率的大小对最终板材厚度方向的组织均匀性影响不大；

 3) 5052铝合金板材中间退火工艺选择410℃、保温1.5 h；

 4)冷轧变形量控制在12%～14%之间为宜。