Vliv procesu žíhání na rychlost zušlechťování 8011 Litá hliníková slitina pro uzávěry lahví

Abstraktní

V tomto dokumentu, 8011 lité válcované polotovary se používají k výrobě hliníkových plechů pro uzávěry lahví, a jsou zkoumány účinky procesů homogenizačního žíhání a mezižíhání na vlastnosti produktu.

Výsledky ukazují, že hliníkové plechy s uzávěrem lahví splňující požadavky zákazníků lze vyrábět z odlévaných válcovaných polotovarů přijetím vhodných procesů homogenizačního žíhání.

Úvod

Vzhledem k inherentním vlastnostem procesu litého válcování, lité válcované polotovary vykazují zjevnou anizotropii, což omezuje jejich použití v hlubokotažných výrobcích.

V této práci, je přijat rozumný proces homogenizačního žíhání, aby se zmírnila segregace kompozice a anizotropie 8011 lité válcované polotovary indukované procesem litého válcování a optimalizují vnitřní mikrostrukturu.

V kombinaci s vhodným mezižíháním a rozumnou redukcí konečného válcování za studena při následném zpracování, proporce různých textur v listech jsou vyvážené, anizotropie materiálu je snížena, a hliníkové plechy s uzávěrem lahví splňující požadavky na hluboké tažení jsou úspěšně vyrobeny.

1 Experimentální schéma

1.1 Experimentální materiály

Surovina je 8011 litý válcovaný svitek s počáteční tloušťkou polotovaru 6,0–6,5 mm, a cílová konečná tloušťka produktu je 0.21 mm.

Velikost zrna litých válcovaných svitků musí dosáhnout Grade 1.

Chemické složení 8011 Slitina pro uzávěry lahví (hmotnostní zlomek, %)

1.2 Experimentální postupy

S pevnými průchody válcováním za studena, jako proměnné parametry jsou nastaveny teploty homogenizačního žíhání a mezižíhání. Kompletní trasa procesu je následující:

Odlitek válcovaný polotovar → válcování za studena do 3.8 mm → homogenizační žíhání → válcování za studena do 0.43 mm → mezižíhání → válcování za studena na konečnou tl 0.21 mm

Jsou navržena tři srovnávací procesní schémata:

Systém 1: Homogenizace při 480 ° C pro 4 h pro 3.8 polotovary o tloušťce mm; mezižíhání při 360 ° C pro 2 h pro 0.43 mm proužky

Systém 2: Homogenizace při 480 ° C pro 4 h pro 3.8 polotovary o tloušťce mm; mezižíhání při 280 ° C pro 2 h pro 0.43 mm proužky

Systém 3: Homogenizace při 530 ° C pro 4 h pro 3.8 polotovary o tloušťce mm; mezižíhání při 320 ° C pro 2 h pro 0.43 mm proužky

1.3 Testovací položky

Pevnost v tahu \(R_m), tažnost A a rychlost úlevy e vzorků po mezižíhání a hotové výrobky jsou testovány v souladu s národními normami.

Hotové plechy vyrobené podle tří schémat jsou dodávány zákazníkům ke zkouškám tažení kelímků, a optimální proces průmyslové výroby je určen na základě praktické zpětné vazby při lisování.

2 Experimentální výsledky

2.1 Výsledky zkoušek mezižíhání

Vzorky válcované za studena na 0.43 mm jsou žíhány v skříňové peci (vložte do pece po dosažení nastavené teploty, doba držení: 2– 4 hod) pro testování mechanických vlastností a vlastností ucha.

1. V rozmezí teplot 230–250 °C, pevnost v tahu prudce klesá, zatímco prodloužení výrazně stoupá, což ukazuje, že v tomto teplotním intervalu dochází k úplné rekrystalizaci. Během rekrystalizace dochází k dramatickým změnám v chování uší: po žíhání při 240 ° C pro 2 h, k uchu dochází hlavně ve směru 45° s mírným zaušením 0°/90°; když se doba držení prodlouží na 4 h, náušník se zcela posune do směru 0°/90°.
2. Po úplné rekrystalizaci, další zvyšující se teplota žíhání nezpůsobuje žádnou zjevnou změnu rychlosti zušlechťování; když teplota překročí 360 °C, tažnost listů se evidentně snižuje. Proto, vhodný teplotní rozsah pro mezižíhání je 250–360 °C.
3. Porovnání homogenizačních teplot: Vzorky homogenizované při nízké teplotě (480 °C) vykazují vyšší rychlosti uchu a rychlejší přechod směrů uchu po středním žíhání, zatímco vzorky byly homogenizovány při 530 °C vykazují celkově nižší míru ušívání.

Skutečné vlastnosti po středním žíhání

2.2 Vlastnosti hotových výrobků

Po středním žíhání, pásy jsou válcovány za studena na konečnou tloušťku 0.21 mm s redukcí za studena přibližně 51%.

Údaje o mechanickém a ušním výkonu hotových výrobků jsou uvedeny níže.

Vlastnosti hotových výrobků

Výsledky zákaznických zkoušek

Závěr testu: Hotové výrobky Scheme 1 a Schéma 2 homogenizováno při 480 °C mají rychlost zušlechťování blízko 10%, nesplňují požadavky na hluboké tažení uzávěrů lahví.

Hotové výrobky Scheme 3 homogenizováno při 530 °C mají rychlost šlehání asi 5% bez praskání ražení, a byly dodávány několika výrobcům uzávěrů lahví v hromadné výrobě.

3 Analýza a diskuse

3.1 Korelace mezi strukturou a mírou ušívání

Chování uší hliníkových plechů dominují vnitřní krystalové textury.

Válcování za studena vytváří deformační textury, které vedou k 45° uchu při tažení poháru.

Po žíhání jsou plechy podrobeny velké redukci za studena, rekrystalizační textury se skládají hlavně z krychlové textury a R textury.

• Kostka textury: indukuje klas ve směrech 0°/90°;
• R textura: indukuje klas ve směru 45°.

Optimalizační myšlenkou pro hlubokotažné hliníkové plechy je regulace poměru dvou textur, vzájemně kompenzují ušní efekty vyvolané různými texturami, snížit celkovou rychlost zušlechťování a zlepšit hlubokotažnou tvarovatelnost.

3.2 Regulační mechanismus homogenizační teploty na odlévané válcované mikrostruktuře

Proces litého válcování se vyznačuje vysokým stupněm podchlazení a rychlým chlazením, což má za následek velké množství nerovnovážných druhých fází a silnou segregaci prvků Si a Fe v pevném roztoku v hliníkové matrici po ztuhnutí.

Homogenizační žíhání podporuje transformaci nerovnovážných fází, srážení přesycených pevných roztoků a eliminace segregace kompozice.

1. Metalografické srovnání (Postava 3 & Postava 4)
   • Homogenizace při 530 °C: Intermetalické sloučeniny jsou jemné a rovnoměrně rozptýlené, a zrna jsou typická rovnoosá zrna.
   • Homogenizace při 480 °C: Vysrážené fáze jsou hrubé, velikosti zrn jsou nestejnoměrné, a existují místní hrubá zrna.
2. Konkurence mezi precipitací a rekrystalizací Při nízké teplotě homogenizace (480 °C), precipitace nastává před rekrystalizací. Vysrážené částice kolísají dislokacemi a brání nukleaci rekrystalizace, případně tvoří hrubé a nerovnoměrné rekrystalizované mikrostruktury.Při vysoké homogenizační teplotě (530 °C), přednost má rekrystalizace, a následné sraženiny omezují nadměrný růst zrn, poskytující jemné a jednotné rovnoosé struktury zrna.

3.3 Regulační vliv sraženin Fe/Si na textury

Hlavní legující prvky 8011 slitiny jsou Fe a Si. Rychlé ochlazení při válcování lití způsobuje přesycení velkého množství Fe a Si v hliníkové matrici.

Během homogenizace, Fe a Si se vysrážejí za vzniku disperze \(FeAl_3) částice:

1. \(FeAl_3) částice mohou zjemnit rekrystalizovaná zrna, činí žíhané mikrostruktury husté a jednotné, a oslabit anizotropii materiálu.
2. Při homogenizaci při 530 °C, Fe a Si se vysráží dostatečně. Dispergované částice druhé fáze podporují rekrystalizaci in situ během mezižíhání. Část deformační textury válcování za studena je v tomto procesu zachována, zatímco tvorba R textury je usnadněna a nadměrný vývoj krychlové textury je inhibován. Poměry dvou rekrystalizačních textur jsou vyvážené, výrazně snižuje rychlost zušlechťování hotových výrobků.

4 Závěry

1. Zvýšení teploty homogenizačního žíhání od 480 °C až 530 °C umožňuje rovnoměrné a rozptýlené precipitáty slitiny a zlepšuje konzistenci rekrystalizovaných velikostí zrn. Krychlová textura a R textura generované po mezižíhání vzájemně působí proti deformační struktuře vytvořené v konečném válcování za studena, výrazně snižuje míru úročení 8011 válcované hliníkové plechy.
2. Po úplné rekrystalizaci je dokončena středním žíháním, jeho procesní parametry mají omezený vliv na rychlost zušlechťování. Proces homogenizačního žíhání je základním rozhodujícím faktorem, který řídí rychlost zušlechťování 8011 lité válcované hliníkové plechy na uzávěry lahví.