Wpływ procesu wyżarzania na szybkość kłosowania 8011 Odlewany stop aluminium do zakrętek do butelek

Abstrakcyjny

W tym artykule, 8011 półfabrykaty walcowane odlewane są przystosowane do produkcji blach aluminiowych na nakrętki do butelek, oraz zbadano wpływ procesów wyżarzania homogenizującego i wyżarzania pośredniego na właściwości produktu.

Wyniki pokazują, że blachy aluminiowe z zakrętkami do butelek spełniające wymagania klientów można wytwarzać z półwyrobów walcowanych metodą odlewania, stosując odpowiednie procesy wyżarzania homogenizującego.

Wstęp

Ze względu na nieodłączną charakterystykę procesu walcowania odlewów, półfabrykaty walcowane odlewane wykazują wyraźną anizotropię, co ogranicza ich zastosowanie w wyrobach głębokotłocznych.

W tej pracy, przyjęto rozsądny proces wyżarzania homogenizującego, aby złagodzić segregację kompozycji i anizotropię 8011 półfabrykaty walcowane metodą odlewania indukowane procesem walcowania odlewów i optymalizują mikrostrukturę wewnętrzną.

W połączeniu z odpowiednim wyżarzaniem pośrednim i rozsądną redukcją na zimno końcowego przejścia walcowania w późniejszej obróbce, proporcje różnych tekstur w arkuszach są zrównoważone, anizotropia materiału jest zmniejszona, i aluminiowe nakrętki do butelek spełniające wymagania dotyczące głębokiego tłoczenia są pomyślnie produkowane.

1 Schemat eksperymentalny

1.1 Materiały eksperymentalne

Surowiec jest 8011 cewka walcowana odlewana o początkowej grubości półwyrobu 6,0–6,5 mm, a docelowa grubość gotowego produktu wynosi 0.21 mm.

Wielkość ziarna zwojów walcowanych odlewanych powinna osiągnąć stopień 1.

Skład chemiczny 8011 Stop do zakrętek do butelek (ułamek masowy, %)

1.2 Procedury eksperymentalne

Ze stałymi przejściami walcowania na zimno, Temperatury wyżarzania homogenizującego i wyżarzania pośredniego są ustawiane jako parametry zmienne. Pełna trasa procesu jest następująca:

Półfabrykat walcowany odlewany → walcowanie na zimno do 3.8 mm → wyżarzanie homogenizujące → walcowanie na zimno do 0.43 mm → wyżarzanie pośrednie → walcowanie na zimno do gotowej grubości 0.21 mm

Zaprojektowano trzy schematy procesów porównawczych:

Schemat 1: Homogenizacja w godz 480 °C dla 4 h za 3.8 półfabrykaty o grubości mm; wyżarzanie pośrednie przy 360 °C dla 2 h za 0.43 mm paski

Schemat 2: Homogenizacja w godz 480 °C dla 4 h za 3.8 półfabrykaty o grubości mm; wyżarzanie pośrednie przy 280 °C dla 2 h za 0.43 mm paski

Schemat 3: Homogenizacja w godz 530 °C dla 4 h za 3.8 półfabrykaty o grubości mm; wyżarzanie pośrednie przy 320 °C dla 2 h za 0.43 mm paski

1.3 Elementy testowe

Wytrzymałość na rozciąganie \(R_m), wydłużenie A i współczynnik kłoszenia e próbek po wyżarzaniu pośrednim i gotowe produkty są badane zgodnie z normami krajowymi.

Gotowe arkusze produkowane w ramach trzech programów są dostarczane klientom do testów ciągnienia kubkowego, a optymalny proces produkcji przemysłowej jest określany na podstawie praktycznych informacji zwrotnych dotyczących tłoczenia.

2 Wyniki eksperymentalne

2.1 Wyniki badań wyżarzania pośredniego

Próbki walcowane na zimno 0.43 mm są wyżarzane w piecu skrzynkowym (wkładamy do pieca po osiągnięciu zadanej temperatury, czas trzymania: 2–4 godz) do testowania właściwości mechanicznych i charakterystyki uszu.

1. W zakresie temperatur 230–250°C, wytrzymałość na rozciąganie gwałtownie spada, podczas gdy wydłużenie znacznie wzrasta, wskazując, że w tym przedziale temperatur zachodzi pełna rekrystalizacja. Podczas rekrystalizacji zachodzą dramatyczne zmiany w zachowaniu uszu: po wyżarzeniu w godz 240 °C dla 2 H, ucho występuje głównie w kierunku 45° z niewielkim uchem 0°/90°; gdy czas przetrzymywania zostanie wydłużony do 4 H, ucho całkowicie przesuwa się w kierunku 0°/90°.
2. Po pełnej rekrystalizacji, dalszy wzrost temperatury wyżarzania nie powoduje oczywistej zmiany szybkości kłoszenia; gdy temperatura przekroczy 360 °C, wydłużenie arkuszy wyraźnie maleje. Więc, odpowiedni zakres temperatur dla wyżarzania pośredniego wynosi 250–360 °C.
3. Porównanie temperatur homogenizacji: Próbki homogenizowane w niskiej temperaturze (480 °C) wykazują wyższe prędkości ucha i szybsze przejście kierunków ucha po wyżarzaniu pośrednim, podczas gdy próbki homogenizowane są w temp 530 °C wykazują ogólnie niższe wskaźniki kłoszenia.

Rzeczywiste właściwości po wyżarzaniu pośrednim

2.2 Właściwości Produktów Gotowych

Po wyżarzaniu pośrednim, taśmy są walcowane na zimno do gotowej grubości 0.21 mm przy redukcji na zimno ok 51%.

Dane dotyczące właściwości mechanicznych i uszu gotowych produktów są wymienione poniżej.

Właściwości Produktów Gotowych

Wyniki próby klienta

Wnioski z testu: Gotowe produkty programu 1 i Schemat 2 homogenizowany w godz 480 °C mają wskaźnik kolczystości zbliżony do 10%, niespełniające wymagań dotyczących głębokiego tłoczenia dla zakrętek do butelek.

Gotowe produkty programu 3 homogenizowany w godz 530 °C mają wskaźnik kłosów wynoszący około 5% bez pęknięć stemplowych, i zostały dostarczone do wielu producentów zakrętek do butelek w masowej produkcji.

3 Analiza i dyskusja

3.1 Korelacja między teksturą a szybkością kłoszenia

Zachowanie słuchowe blachy aluminiowe jest zdominowany przez wewnętrzne tekstury kryształów.

Walcowanie na zimno powoduje powstawanie tekstur deformacji, co prowadzi do ucha 45° podczas wyciągania miseczki.

Po wyżarzaniu blachy poddawane są dużej redukcji na zimno, Tekstury rekrystalizacji składają się głównie z tekstury sześcianu i tekstury R.

• Tekstura kostki: wywołuje ucho w kierunkach 0°/90°;
• Tekstura R: wywołuje ucho w kierunku 45°.

Pomysł optymalizacji głębokotłocznych blach aluminiowych polega na uregulowaniu proporcji obu tekstur, kompensują wzajemnie efekty uszu wywołane przez różne tekstury, zmniejszyć ogólny współczynnik kolbowania i poprawić plastyczność głębokiego tłoczenia.

3.2 Mechanizm regulacji temperatury homogenizacji mikrostruktury walcowanej metodą odlewania

Proces walcowania odlewów charakteryzuje się wysokim stopniem przechłodzenia i szybkim chłodzeniem, powodując dużą liczbę nierównowagowych drugich faz i silną segregację pierwiastków Si i Fe w roztworze stałym w osnowie aluminiowej po zestaleniu.

Wyżarzanie homogenizujące sprzyja przemianie faz nierównowagowych, wytrącanie przesyconych roztworów stałych i eliminacja segregacji kompozycji.

1. Porównanie metalograficzne (Postać 3 & Postać 4)
   • Homogenizacja w godz 530 °C: Związki międzymetaliczne są drobne i równomiernie rozproszone, a ziarna są typowymi ziarnami równoosiowymi.
   • Homogenizacja w godz 480 °C: Fazy ​​wytrącone są gruboziarniste, wielkość ziaren nie jest jednakowa, istnieją lokalne gruboziarniste ziarna.
2. Konkurencja między wytrącaniem a rekrystalizacją w niskiej temperaturze homogenizacji (480 °C), wytrącanie następuje przed rekrystalizacją. Wytrącone cząstki powodują dyslokacje i utrudniają zarodkowanie rekrystalizacji, ostatecznie tworząc grube i nierówne rekrystalizowane mikrostruktury. W wysokiej temperaturze homogenizacji (530 °C), rekrystalizacja ma pierwszeństwo, i późniejsze osady powstrzymują nadmierny wzrost ziaren, dając drobne i jednolite, równoosiowe struktury ziaren.

3.3 Regulacyjny wpływ osadów Fe/Si na tekstury

Główne pierwiastki stopowe 8011 stopami są Fe i Si. Szybkie chłodzenie podczas walcowania odlewów powoduje przesycenie dużej ilości Fe i Si w osnowie aluminiowej.

Podczas homogenizacji, Fe i Si wytrącają się, tworząc zawiesinę \(FeAl_3) cząsteczki:

1. \(FeAl_3) cząstki mogą rafinować rekrystalizowane ziarna, sprawiają, że wyżarzone mikrostruktury są gęste i jednolite, i osłabiają anizotropię materiału.
2. W trakcie homogenizacji o godz 530 °C, Fe i Si wytrącają się wystarczająco. Zdyspergowane cząstki drugiej fazy sprzyjają rekrystalizacji in situ podczas wyżarzania pośredniego. W procesie tym zostaje zachowana część tekstury odkształcenia walcowanego na zimno, natomiast ułatwione jest tworzenie tekstury R i hamowany jest nadmierny rozwój tekstury sześcianu. Proporcje obu tekstur rekrystalizacyjnych są zrównoważone, znacznie zmniejszając kłoskość gotowych produktów.

4 Wnioski

1. Zwiększanie temperatury wyżarzania homogenizującego od 480 °C do 530 °C umożliwia równomierne i rozproszone wytrącanie stopu oraz poprawia konsystencję rekrystalizowanych ziaren. Tekstura sześcianu i tekstura R powstałe po wyżarzaniu pośrednim wzajemnie przeciwdziałają teksturze odkształcenia powstałej w końcowym przejściu walcowania na zimno, znacząco zmniejszając stopę zapadalności 8011 gotowe arkusze z odlewanego aluminium.
2. Po zakończeniu pełnej rekrystalizacji poprzez wyżarzanie pośrednie, parametry procesu mają ograniczony wpływ na szybkość kłoszenia. Proces wyżarzania homogenizującego jest kluczowym czynnikiem decydującym o szybkości uszlachetniania 8011 odlewane blachy aluminiowe na nakrętki do butelek.