ym-08 鋁的制造技術-形變與退火- (Bohai 06) 陳勝譯

鋁的制造技術：變形與退火美鋁亞洲合金與產品技術培訓中國渤海2006年2月28日–3月2日朗斯博士/桑德斯博士美鋁技術中心美國賓州美鋁中心美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月鋁的加工過程鑄錠金屬處理鑄造均勻化/

預熱熱軋冷軋退火美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月變形鋁合金的加工無論產品種類如何，其目的都是在可接受的成本范圍內，獲得穩(wěn)定可重復滿足客戶性能需要的微觀組織結構。冶金工作者通過控制化學成分、鑄造、熱處理、機械處理以得到所需的微觀結構?？刂凭Я＝Y構加工硬化與不完全退火人工時效美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月熱軋–溫度的影響

為什么需要熱變形?流變應力更小，能耗更低可加工性提高，通過鍛造或擠壓工藝能加工出形狀復雜的產品與其它金屬相比，鋁合金的一個主要優(yōu)勢是能夠被加工成各種不同形狀的產品。熱變形包括軋制（板、帶、箔）、擠壓（線、棒、條、管、型材等）或鍛造。壓力(MPa)31528024521017514010570350真應變板坯連鑄3004合金，應變速率0.1/秒美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月鑄態(tài)晶粒的變形晶粒沿著加工方向發(fā)生變形。最終產品有可能保持這種變形后的晶粒結構，這種情況稱作“未發(fā)生再結晶”，也有可能在熱變形或者熱處理過程中發(fā)生再結晶（自然或人為地）。美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月再結晶再結晶從變形晶粒中的晶核上形成無應變新晶粒的過程。 有可能發(fā)生在:后續(xù)熱變形過程中退火或時效處理中其驅動力是冷加工或熱加工過程中儲存的應變能。(來源:D.Altenpohl,從內部看鋁合金,

Aluminium-Verlag,杜塞爾多夫,p.133,1982)美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月熱變形在熱變形過程中，有四個過程將同時發(fā)生應變強化通過回復或再結晶釋放應變能彌散物形成溶質析出有可能發(fā)生再結晶晶粒和顆粒按照變形方向排列對熱變形過程進行控制是保證產品一致性的關鍵軋制產品:前端到后端,邊緣-中心-邊緣以及厚度方向擠壓件:前端到后端，不同位置美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月不可熱處理鋁合金軋制產品熱軋過程將主要影響：表面質量、尺寸公差、整體性質軋制產品主要是不可熱處理鋁合金–1xxx,3xxx,5xxx鑄造設備和加工過程各不相同熱軋參數(shù)（溫度、應變量、延遲時間）必須被嚴格控制以控制晶粒尺寸某些產品中出現(xiàn)擇優(yōu)取向和制耳美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月不可熱處理鋁合金的加工流程3xxx-H19罐料板–0.3mm3xxx-H241050-H18印刷版–0.3mm1xxx-O8011-H24連鑄機熱軋熱軋熱軋熱軋連鑄連軋退火冷軋冷軋冷軋均勻化冷軋退火退火退火?冷軋縱切冷軋冷軋冷軋退火不完全退火縱切縱切冷軋縱切完全退火不完全退火美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月操作流程中需考慮的問題–

將有助于確定何時何步驟需要退火對最終產品的要求是什么?最終厚度、平整度、熱處理狀態(tài)、表面、尺寸公差晶粒尺寸與制耳率熱軋機或鑄軋機的生產能力如何?出口厚度、合金類型熱軋–出口溫度冷軋機的瓶頸在哪里?單機架或多機架壓下量(功率)出口溫度表面質量有哪些精整設備可供使用？縱切,剪邊,矯直,涂油,清洗美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月可逆式熱軋機開坯連軋到指定厚度完成的熱軋帶卷美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月晶體學織構與制耳某些/很多再結晶晶粒具有立方織構取向注:對于面心立方結構的鋁，晶格的立方體面平行于鋁板表面，棱平行于軋制方向，因此會產生立方織構。軋向影響織構和制耳的因素：

成分

均勻化

壓下量和溫度

退火美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月冷軋薄板和鋁箔熱軋后，繼續(xù)減小產品厚度，直到達到最終厚度對厚度和平整度的公差要求極高需要很高的表面質量以Warrick

2號冷軋機為例的多機架冷軋機示意圖在單機架冷軋機出口處進行盤卷多機架軋機美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月冷軋過程中晶粒結構變形過程熱軋后40%(e=0.53)69%(e=1.16)77%(e=1.49)83%(e=1.78)90%(e=2.26)Warrick工廠,5182合金美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月在黎巴嫩工廠生產的不完全退火產品*1100或7072雙輥鑄軋到5mm軋到2.5mm在575oC均勻化軋到0.8mm裁邊軋到0.075-0.25mm不完全退火剪切包裝3003雙輥鑄軋到5mm在575oC均勻化軋到1mm裁邊軋到0.06-0.25mm不完全退火剪切包裝*來源于R.N.Zook在Lancaster工廠的培訓資料美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月不完全退火狀態(tài)(H2x)必須控制薄板或鋁箔的性能以達到在H19和完全軟化之間的狀態(tài)與H12-H15相比，H22-H25不僅具有較高的強度，而且具有更好的成型性成型性對于沖壓或拉制產品來說很重要（如機械裝配的熱交換器翅片）但是–如果不對加工過程進行精確控制的話，產品將不是太硬（成型性差）就是太軟（報廢）美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月為什么要用H2x狀態(tài)?對于H28(和H27)，不完全退火將減少成型后的回彈效應回彈效應是指材料彎曲后具有的恢復原來形狀的趨勢回彈效應可以通過抗拉強度和屈服強度之間的差值來估測回彈效應將引起軋制散熱器翅片中，翅片排列密度和長度的不一致(中部的翅片，或翅片中部)與軋制H1x狀態(tài)相比，不完全退火將提高工廠的機動靈活性–不需要中間退火美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月通過鑄軋機制造的1100合金帶材的不完全退火曲線(厚度約0.010mm)ABCDABDC051015202530354045205225245265285305325345365385405425445465485505525545565585605625645665685705抗拉強度屈服強度%延伸率強度下限強度上限1100-H22屈服強度溫度（°F）美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月黎巴嫩工廠生產的H2x產品機械裝配散熱片1100-H257072-H25(1100-H22)釬焊散熱片C300-H283003-H24C300-H24變形容器3003-H24美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月對于連鑄產品，不完全退火的關鍵要素

確定不完全退火的曲線形狀

以及不同卷之間曲線形狀的變化確定不完全退火曲線中關鍵點的位置(再結晶溫度)

以及不同卷之間曲線形狀的變化明確溫度,以及在各溫度點上時間的敏感性通常情況下，需要對溫度進行較粗略控制，而需對時間進行精確控制美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月黎巴嫩工廠的不完全退火生產情況1100或7072雙輥鑄軋到5mm軋到2.5mm在575oC均勻化軋制到0.8mm剪邊軋到0.075-0.25mm不完全退火剪切包裝美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月黎巴嫩工廠的3003合金通過鑄軋工藝得到的3003合金的不完全退火曲線0.07到0.11毫米05101520253035404521023025027029031033035037039041043045047049051053055057059061063065067069071050度的退火溫度操作窗口3003-H24屈服強度抗拉強度屈服強度%延伸率強度下限強度上限美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月黎巴嫩工廠的3003合金鑄造一致性十分重要表面的再結晶溫度可能與中心部分的再結晶溫度不同通過鑄軋工藝得到的部分退火鋁箔的表面晶粒結構美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月普通合金的不完全退火：

黎巴嫩工廠的最優(yōu)方法熱處理爐–良好的維護裝貨量–認真控制入爐的卷帶尺寸周期–時間和溫度的交替控制溫度測量–保持一致性的關鍵美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月必須保證裝貨量的一致性起始溫度必須保持一致從軋機上剛軋完的卷帶和室溫下的盤卷的溫度不同每次入爐的卷帶數(shù)量必須和爐溫測量結果相協(xié)調每個卷帶的尺寸、寬度和重量(外徑)黎巴嫩的范圍是最寬寬度的10%和最大重量的20%最大的卷帶在最熱的位置在黎巴嫩工廠，最大的卷帶在爐膛的最里面在軋機的卷軸側壁上安裝了爐料熱電偶爐料熱電偶安裝在爐膛最里面的卷料上，遠離循環(huán)熱氣流美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月周期500250時間（小時）3224168加熱保溫不完全退火周期空氣溫度金屬溫度溫度凈化美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月不完全退火的周期

“粗略控制溫度…..精確控制時間”凈化某些時候不完全退火溫度比凈化溫度更低熱位差控制熱位差溫度，使其低于80C當金屬達到保溫溫度時，使熱位差降到0防止外徑軟化不得爐冷美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月溫度測量冶金學上,保溫起始于均溫區(qū)金屬溫度在目標溫度的+1.5C或-3C范圍內的時候(沒有單獨的熱電偶時，比目標溫度低8F時)每個單獨的熱電偶都不得超過目標溫度1.5C在保溫過程中，均溫區(qū)的每兩塊金屬之間的溫差應在2C以內不能將所有的熱處理爐視為完全相同的爐子。每個爐子必須有單獨的溫度測量系統(tǒng)美鋁公司產品與技術培訓

中國渤海，2006年2月溫度測量所有爐膛區(qū)進入保溫過程的時間差必須在1小時之內。所有區(qū)域的保溫時間必須