Influência do processo de recozimento na taxa de ganho de 8011 Liga de alumínio fundido para tampas de garrafa

Resumo

Nesse artigo, 8011 blanks laminados fundidos são adotados para fabricar folhas de alumínio para tampas de garrafas, e os efeitos dos processos de recozimento por homogeneização e recozimento intermediário nas propriedades do produto são investigados.

Os resultados mostram que as folhas de alumínio para tampas de garrafas que atendem aos requisitos do cliente podem ser produzidas a partir de peças laminadas fundidas, adotando processos apropriados de recozimento e homogeneização..

Introdução

Devido às características inerentes ao processo de laminação fundida, blanks laminados fundidos exibem anisotropia óbvia, o que restringe sua aplicação em produtos de estampagem profunda.

Nesse trabalho, um processo de recozimento de homogeneização razoável é adotado para aliviar a segregação da composição e a anisotropia de 8011 blanks laminados fundidos induzidos pelo processo de laminação fundida e otimizam a microestrutura interna.

Combinado com recozimento intermediário apropriado e redução razoável a frio do passe de laminação final no processamento subsequente, as proporções de várias texturas nas folhas são equilibradas, a anisotropia do material é reduzida, e folhas de alumínio com tampa de garrafa que atendem aos requisitos de estampagem profunda são fabricadas com sucesso.

1 Esquema Experimental

1.1 Materiais Experimentais

A matéria-prima é 8011 bobina laminada fundida com espessura inicial de 6,0–6,5 mm, e a espessura final desejada do produto é 0.21 milímetros.

O tamanho do grão das bobinas laminadas deve atingir o grau 1.

Composição química de 8011 Liga para tampas de garrafa (fração mássica, %)

1.2 Procedimentos Experimentais

Com passes fixos de laminação a frio, as temperaturas de recozimento de homogeneização e recozimento intermediário são definidas como parâmetros variáveis. A rota completa do processo é a seguinte:

Blank laminado → laminação a frio para 3.8 mm → recozimento de homogeneização → laminação a frio para 0.43 mm → recozimento intermediário → laminação a frio até a espessura final de 0.21 milímetros

Três esquemas de processos comparativos são projetados:

Esquema 1: Homogeneização em 480 ° C para 4 h para 3.8 espaços em branco de mm de espessura; recozimento intermediário em 360 ° C para 2 h para 0.43 tiras mm

Esquema 2: Homogeneização em 480 ° C para 4 h para 3.8 espaços em branco de mm de espessura; recozimento intermediário em 280 ° C para 2 h para 0.43 tiras mm

Esquema 3: Homogeneização em 530 ° C para 4 h para 3.8 espaços em branco de mm de espessura; recozimento intermediário em 320 ° C para 2 h para 0.43 tiras mm

1.3 Itens de teste

Resistência à tração \(R_m), alongamento A e taxa de brinco e das amostras após recozimento intermediário e produtos acabados são testados de acordo com os padrões nacionais.

As chapas acabadas produzidas pelos três esquemas são entregues aos clientes para testes de trefilação., e o processo de produção industrial ideal é determinado com base no feedback prático da estampagem.

2 Resultados Experimentais

2.1 Resultados do teste de recozimento intermediário

Espécimes laminados a frio para 0.43 mm são recozidos em forno tipo caixa (colocado no forno depois que a temperatura definida for atingida, tempo de espera: 2–4 horas) para testar propriedades mecânicas e características de brinco.

1. Dentro da faixa de temperatura de 230–250 °C, a resistência à tração cai drasticamente enquanto o alongamento aumenta significativamente, indicando que a recristalização completa ocorre neste intervalo de temperatura. Mudanças dramáticas no comportamento auditivo ocorrem durante a recristalização: depois de recozimento em 240 ° C para 2 h, a orelha ocorre principalmente ao longo da direção de 45° com ligeira orelha de 0°/90°; quando o tempo de espera é estendido para 4 h, a orelha muda completamente para a direção 0°/90°.
2. Após recristalização completa, o aumento adicional da temperatura de recozimento não causa nenhuma mudança óbvia na taxa de formação de orelhas; quando a temperatura excede 360 °C, o alongamento das folhas diminui evidentemente. Portanto, a faixa de temperatura adequada para recozimento intermediário é 250–360 °C.
3. Comparação de temperaturas de homogeneização: Amostras homogeneizadas em baixa temperatura (480 °C) mostram taxas de orelha mais altas e transição mais rápida das direções da orelha após o recozimento intermediário, enquanto as amostras foram homogeneizadas em 530 °C exibem taxas gerais de orelha mais baixas.

Propriedades reais após recozimento intermediário

2.2 Propriedades de produtos acabados

Após recozimento intermediário, as tiras são laminadas a frio até a espessura final de 0.21 mm com uma redução a frio de aproximadamente 51%.

Os dados de desempenho mecânico e de orelha dos produtos acabados são listados a seguir.

Propriedades de produtos acabados

Resultados do teste do cliente

Conclusão do teste: Os produtos acabados do Scheme 1 e Esquema 2 homogeneizado em 480 °C têm uma taxa de formação próxima de 10%, não cumprindo os requisitos de estampagem profunda para tampas de garrafas.

Os produtos acabados do Scheme 3 homogeneizado em 530 °C têm uma taxa de formação de cerca de 5% sem carimbar rachaduras, e foram fornecidos a vários fabricantes de tampas de garrafa em produção em massa.

3 Análise e Discussão

3.1 Correlação entre textura e taxa de orelha

O comportamento auditivo de chapas de alumínio é dominado por texturas internas de cristal.

A laminação a frio produz texturas de deformação, que levam a um alargamento de 45° durante a trefilação do copo.

Após recozimento de chapas submetidas a grande redução a frio, texturas de recristalização consistem principalmente em textura de cubo e textura R.

• Textura cubo: induz orelhas ao longo das direções 0°/90°;
• Textura R: induz orelhas ao longo da direção de 45°.

A ideia de otimização para chapas de alumínio estampadas profundas é regular a proporção das duas texturas, compensar os efeitos de orelha induzidos por diferentes texturas mutuamente, reduzir a taxa geral de formação de brincos e melhorar a conformabilidade de estampagem profunda.

3.2 Mecanismo de regulação da temperatura de homogeneização em microestrutura laminada fundida

O processo de laminação fundida apresenta alto grau de super-resfriamento e resfriamento rápido, resultando em um grande número de segundas fases fora de equilíbrio e severa segregação de solução sólida de elementos Si e Fe na matriz de alumínio após a solidificação.

O recozimento de homogeneização promove a transformação de fases de não equilíbrio, precipitação de soluções sólidas supersaturadas e eliminação da segregação da composição.

1. Comparação metalográfica (Figura 3 & Figura 4)
   • Homogeneização em 530 °C: Os compostos intermetálicos são finos e uniformemente dispersos, e os grãos são grãos equiaxiais típicos.
   • Homogeneização em 480 °C: As fases precipitadas são grosseiras, tamanhos de grãos não são uniformes, e existem grãos grossos locais.
2. Competição entre Precipitação e Recristalização Em baixa temperatura de homogeneização (480 °C), a precipitação ocorre antes da recristalização. Partículas precipitadas fixam deslocamentos e dificultam a nucleação da recristalização, eventualmente formando microestruturas recristalizadas grosseiras e irregulares. Em alta temperatura de homogeneização (530 °C), a recristalização tem precedência, e precipitados subsequentes restringem o crescimento excessivo de grãos, produzindo estruturas de grãos equiaxiais finas e uniformes.

3.3 Efeito de regulação de precipitados de Fe/Si nas texturas

Os principais elementos de liga de 8011 liga são Fe e Si. O resfriamento rápido na laminação fundida torna uma grande quantidade de Fe e Si supersaturada na matriz de alumínio.

Durante a homogeneização, Fe e Si precipitam para formar dispersos \(FeAl_3) partículas:

1. \(FeAl_3) partículas podem refinar grãos recristalizados, tornar microestruturas recozidas densas e uniformes, e enfraquecer a anisotropia material.
2. Sob homogeneização em 530 °C, Fe e Si precipitam suficientemente. Partículas dispersas de segunda fase promovem a recristalização in situ durante o recozimento intermediário. Parte da textura de deformação da laminação a frio é retida neste processo, enquanto a formação da textura R é facilitada e o desenvolvimento excessivo da textura cúbica é inibido. As proporções das duas texturas de recristalização são equilibradas, reduzindo significativamente a taxa de obtenção de produtos acabados.

4 Conclusões

1. Aumentando a temperatura de recozimento de homogeneização de 480 °C a 530 °C permite precipitados de liga uniformes e dispersos e melhora a consistência dos tamanhos de grãos recristalizados. A textura cúbica e a textura R geradas após o recozimento intermediário neutralizam mutuamente a textura de deformação formada no passe final de laminação a frio, reduzindo notavelmente a taxa de orelha de 8011 folhas acabadas em alumínio fundido.
2. Após a recristalização completa ser concluída por meio de recozimento intermediário, seus parâmetros de processo exercem influência limitada na taxa de orelha. O processo de recozimento de homogeneização é o principal fator decisivo que rege a taxa de orelha de 8011 folhas de alumínio laminadas fundidas para tampas de garrafas.