Influence du processus de recuit sur le taux de vieillissement de 8011 Alliage d'aluminium laminé pour capsules de bouteilles

Abstrait

Dans ce document, 8011 des flans laminés coulés sont adoptés pour fabriquer des feuilles d'aluminium pour les capsules de bouteilles, et les effets du recuit d'homogénéisation et des processus de recuit intermédiaire sur les propriétés du produit sont étudiés..

Les résultats montrent que les feuilles d'aluminium pour capsules de bouteilles répondant aux exigences des clients peuvent être produites à partir d'ébauches laminées coulées en adoptant des processus de recuit d'homogénéisation appropriés..

Introduction

En raison des caractéristiques inhérentes au processus de laminage, les flans laminés coulés présentent une anisotropie évidente, ce qui restreint leur application dans les produits d'emboutissage profond.

Dans ce travail, un processus de recuit d'homogénéisation raisonnable est adopté pour atténuer la ségrégation de la composition et l'anisotropie de 8011 ébauches laminées coulées induites par le processus de laminage coulé et optimisant la microstructure interne.

Combiné avec un recuit intermédiaire approprié et une réduction à froid raisonnable de la passe de laminage finale lors du traitement ultérieur, les proportions des différentes textures dans les feuilles sont équilibrées, l'anisotropie du matériau est réduite, et des feuilles d'aluminium pour capsules de bouteilles répondant aux exigences d'emboutissage profond sont fabriquées avec succès.

1 Schéma expérimental

1.1 Matériaux expérimentaux

La matière première est 8011 bobine laminée coulée avec une épaisseur initiale de flan de 6,0 à 6,5 mm, et l'épaisseur finie cible du produit est 0.21 millimètre.

La granulométrie des bobines laminées en fonte doit atteindre le grade 1.

Composition chimique de 8011 Alliage pour capsules de bouteilles (fraction massique, %)

1.2 Procédures expérimentales

Avec passes de laminage à froid fixes, les températures de recuit d'homogénéisation et de recuit intermédiaire sont définies comme paramètres variables. Le parcours complet du processus est le suivant:

Ebauche laminée → laminage à froid jusqu'à 3.8 mm → recuit d'homogénéisation → laminage à froid jusqu'à 0.43 mm → recuit intermédiaire → laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finie de 0.21 millimètre

Trois schémas de processus comparatifs sont conçus:

Schème 1: Homogénéisation à 480 ° C pour 4 h pour 3.8 flans de mm d'épaisseur; recuit intermédiaire à 360 ° C pour 2 h pour 0.43 bandes de mm

Schème 2: Homogénéisation à 480 ° C pour 4 h pour 3.8 flans de mm d'épaisseur; recuit intermédiaire à 280 ° C pour 2 h pour 0.43 bandes de mm

Schème 3: Homogénéisation à 530 ° C pour 4 h pour 3.8 flans de mm d'épaisseur; recuit intermédiaire à 320 ° C pour 2 h pour 0.43 bandes de mm

1.3 Éléments de test

Traction \(R_m), l'allongement A et le taux de déformation e des éprouvettes après recuit intermédiaire et les produits finis sont testés conformément aux normes nationales.

Les feuilles finies produites par les trois programmes sont livrées aux clients pour des tests d'étirage des gobelets, et le processus de production industrielle optimal est déterminé sur la base de retours pratiques d'emboutissage.

2 Résultats expérimentaux

2.1 Résultats des tests de recuit intermédiaire

Echantillons laminés à froid 0.43 mm sont recuits dans un four à caisson (mettre dans le four une fois que la température réglée est atteinte, temps de maintien: 2–4h) pour tester les propriétés mécaniques et les caractéristiques d'oreille.

1. Dans la plage de température de 230 à 250 °C, la résistance à la traction diminue fortement tandis que l'allongement augmente considérablement, indiquant qu'une recristallisation complète se produit dans cet intervalle de température. Des changements spectaculaires dans le comportement d'épiage ont lieu pendant la recristallisation: après recuit à 240 ° C pour 2 h, le earing se produit principalement dans la direction 45° avec un léger earing 0°/90°; lorsque le temps de maintien est prolongé jusqu'à 4 h, l'oreille se déplace complètement dans la direction 0°/90°.
2. Après recristallisation complète, une augmentation supplémentaire de la température de recuit n'entraîne aucun changement évident dans le taux de vieillissement; lorsque la température dépasse 360 °C, l'allongement des feuilles diminue évidemment. Par conséquent, la plage de température appropriée pour le recuit intermédiaire est de 250 à 360 °C.
3. Comparaison des températures d'homogénéisation: Echantillons homogénéisés à basse température (480 °C) montrent des taux de earing plus élevés et une transition plus rapide des directions de earing après un recuit intermédiaire, tandis que les spécimens s'homogénéisaient à 530 °C présentent des taux de vieillissement globalement inférieurs.

Propriétés réelles après recuit intermédiaire

2.2 Propriétés des produits finis

Après recuit intermédiaire, les bandes sont laminées à froid jusqu'à l'épaisseur finie de 0.21 mm avec une réduction à froid d'environ 51%.

Les données de performances mécaniques et auditives des produits finis sont répertoriées comme suit.

Propriétés des produits finis

Résultats des essais clients

Conclusion du test: Les produits finis de Scheme 1 et schéma 2 homogénéisé à 480 °C ont un taux de montée en température proche de 10%, ne respectant pas les exigences d'emboutissage profond pour les capsules de bouteilles.

Les produits finis de Scheme 3 homogénéisé à 530 °C ont un taux de montée en température d'environ 5% sans fissuration d'estampage, et ont été fournis à plusieurs fabricants de capsules de bouteilles en production de masse.

3 Analyse et discussion

3.1 Corrélation entre la texture et le taux d'oreille

Le comportement auditif de Tôles d’aluminium est dominé par les textures cristallines internes.

Le laminage à froid produit des textures de déformation, ce qui conduit à un angle de 45° lors de l'étirage de la cupule.

Après recuit de tôles soumises à une forte réduction à froid, les textures de recristallisation sont principalement constituées de texture cube et de texture R.

• Texture cubique: induit une écoute dans les directions 0°/90°;
• Texture R: induit une écoute dans la direction de 45°.

L'idée d'optimisation des tôles d'aluminium embouties est de réguler la proportion des deux textures, compenser mutuellement les effets d'oreille induits par différentes textures, réduire le taux de déformation global et améliorer la formabilité par emboutissage profond.

3.2 Mécanisme de régulation de la température d'homogénéisation sur une microstructure coulée-laminée

Le processus de laminage se caractérise par un degré de surfusion élevé et un refroidissement rapide, entraînant un grand nombre de secondes phases hors équilibre et une ségrégation sévère en solution solide des éléments Si et Fe dans la matrice d'aluminium après solidification.

Le recuit d'homogénéisation favorise la transformation des phases hors équilibre, précipitation de solutions solides sursaturées et élimination de la ségrégation de la composition.

1. Comparaison métallographique (Chiffre 3 & Chiffre 4)
   • Homogénéisation à 530 °C: Les composés intermétalliques sont fins et uniformément dispersés, et les grains sont des grains équiaxes typiques.
   • Homogénéisation à 480 °C: Les phases précipitées sont grossières, la granulométrie n'est pas uniforme, et des céréales secondaires locales existent.
2. Compétition entre Précipitation et RecristallisationÀ basse température d'homogénéisation (480 °C), la précipitation se produit avant la recristallisation. Les particules précipitées épinglent les dislocations et entravent la nucléation de la recristallisation, formant finalement des microstructures recristallisées grossières et inégales. À haute température d'homogénéisation (530 °C), la recristallisation est prioritaire, et les précipités ultérieurs freinent la croissance excessive des grains, donnant des structures de grains équiaxes fines et uniformes.

3.3 Effet de régulation des précipités Fe/Si sur les textures

Les principaux éléments d'alliage de 8011 les alliages sont Fe et Si. Le refroidissement rapide lors du laminage de fonte rend une grande quantité de Fe et de Si sursaturés dans la matrice en aluminium.

Pendant l'homogénéisation, Fe et Si précipitent pour former des particules dispersées \(FeAl_3) particules:

1. \(FeAl_3) les particules peuvent affiner les grains recristallisés, rendre les microstructures recuites denses et uniformes, et affaiblir l'anisotropie du matériau.
2. En cours d'homogénéisation à 530 °C, Fe et Si précipitent suffisamment. Les particules dispersées de deuxième phase favorisent la recristallisation in situ lors du recuit intermédiaire. Une partie de la texture de déformation du laminage à froid est conservée dans ce processus, tandis que la formation de la texture R est facilitée et le développement excessif de la texture cubique est inhibé. Les proportions des deux textures de recristallisation sont équilibrées, réduisant considérablement le taux de vieillissement des produits finis.

4 Conclusions

1. Augmentation de la température de recuit d'homogénéisation de 480 °C à 530 °C permet des précipités d'alliage uniformes et dispersés et améliore la cohérence des tailles de grains recristallisés. La texture cubique et la texture R générées après le recuit intermédiaire s'opposent mutuellement à la texture de déformation formée lors de la passe finale de laminage à froid., réduisant remarquablement le taux d'écoute des 8011 tôles finies en aluminium laminé.
2. Une fois la recristallisation complète terminée via un recuit intermédiaire, ses paramètres de processus exercent une influence limitée sur le taux d'épiage. Le processus de recuit d'homogénéisation est le principal facteur décisif régissant le taux de vieillissement de 8011 tôles d'aluminium laminées coulées pour capsules de bouteilles.