Vplyv procesu žíhania na rýchlosť zušľachťovania 8011 Liata valcovaná hliníková zliatina pre uzávery fliaš

Abstraktné

V tomto dokumente, 8011 liate valcované polotovary sa používajú na výrobu hliníkových plechov na uzávery fliaš, a skúmajú sa účinky procesov homogenizačného žíhania a prechodného žíhania na vlastnosti produktu.

Výsledky ukazujú, že hliníkové plechy s uzávermi fliaš, ktoré spĺňajú požiadavky zákazníkov, možno vyrobiť z odlievaných valcovaných polotovarov prijatím vhodných procesov homogenizačného žíhania.

Zavedenie

Vzhľadom na vlastné charakteristiky procesu odlievania-valcovania, liate valcované polotovary vykazujú zjavnú anizotropiu, čo obmedzuje ich použitie v hlbokoťažných výrobkoch.

V tomto diele, na zmiernenie segregácie kompozície a anizotropie sa používa primeraný proces homogenizačného žíhania 8011 liate valcované polotovary indukované procesom liateho valcovania a optimalizujú vnútornú mikroštruktúru.

V kombinácii s vhodným medzižíhaním a primeraným znížením konečného valcovania za studena pri následnom spracovaní, proporcie rôznych textúr v listoch sú vyvážené, anizotropia materiálu je znížená, a hliníkové plechy s uzáverom fliaš, ktoré spĺňajú požiadavky na hlboké ťahanie, sú úspešne vyrobené.

1 Experimentálna schéma

1.1 Experimentálne materiály

Surovina je 8011 odlievaný zvitok s počiatočnou hrúbkou polotovaru 6,0–6,5 mm, a cieľová konečná hrúbka produktu je 0.21 mm.

Veľkosť zrna liatych valcovaných zvitkov musí dosiahnuť Grade 1.

Chemické zloženie 8011 Zliatina pre uzávery fliaš (hromadná časť, %)

1.2 Experimentálne postupy

S pevnými priechodmi valcovania za studena, homogenizačné žíhanie a medzižíhacie teploty sú nastavené ako variabilné parametre. Úplná cesta procesu je nasledovná:

Odliatok valcovaný polotovar → valcovanie za studena do 3.8 mm → homogenizačné žíhanie → valcovanie za studena do 0.43 mm → medzižíhanie → valcovanie za studena na konečnú hr 0.21 mm

Sú navrhnuté tri porovnávacie schémy procesov:

Schéma 1: Homogenizácia pri 480 °C pre 4 h pre 3.8 polotovary hrúbky mm; stredné žíhanie pri 360 °C pre 2 h pre 0.43 mm pásiky

Schéma 2: Homogenizácia pri 480 °C pre 4 h pre 3.8 polotovary hrúbky mm; stredné žíhanie pri 280 °C pre 2 h pre 0.43 mm pásiky

Schéma 3: Homogenizácia pri 530 °C pre 4 h pre 3.8 polotovary hrúbky mm; stredné žíhanie pri 320 °C pre 2 h pre 0.43 mm pásiky

1.3 Testovacie položky

Pevnosť v ťahu \(R_m), predĺženie A a rýchlosť úšenia e vzoriek po strednom žíhaní a hotové výrobky sa skúšajú v súlade s národnými normami.

Hotové plechy vyrobené podľa týchto troch schém sa dodávajú zákazníkom na skúšky ťahaním pohárov, a optimálny proces priemyselnej výroby je určený na základe praktickej spätnej väzby razenia.

2 Experimentálne výsledky

2.1 Výsledky testu medzižíhaním

Vzorky valcované za studena na 0.43 mm sú žíhané v skriňovej peci (vložte do pece po dosiahnutí nastavenej teploty, čas držania: 2– 4 hod) na testovanie mechanických vlastností a vlastností ucha.

1. V rozmedzí teplôt 230–250 °C, pevnosť v ťahu prudko klesá, zatiaľ čo predĺženie výrazne stúpa, čo naznačuje, že v tomto teplotnom intervale nastáva úplná rekryštalizácia. Počas rekryštalizácie dochádza k dramatickým zmenám v správaní uší: po žíhaní pri 240 °C pre 2 h, ušnice sa vyskytujú hlavne v smere 45° s miernym 0°/90° ušatosťou; keď sa doba držania predĺži na 4 h, náušnica sa úplne posunie v smere 0°/90°.
2. Po úplnej rekryštalizácii, ďalšie zvyšovanie teploty žíhania nespôsobuje žiadnu zrejmú zmenu v rýchlosti klasenia; keď teplota prekročí 360 ° C, ťažnosť plechov sa evidentne znižuje. Preto, vhodný teplotný rozsah pre medzižíhanie je 250–360 °C.
3. Porovnanie homogenizačných teplôt: Vzorky homogenizované pri nízkej teplote (480 ° C) vykazujú vyššie rýchlosti klasenia a rýchlejší prechod smerov klasenia po medzižíhaní, kým vzorky homogenizované pri 530 °C vykazujú celkovo nižšiu mieru ušňovania.

Skutočné vlastnosti po prechodnom žíhaní

2.2 Vlastnosti hotových výrobkov

Po strednom žíhaní, pásy sú valcované za studena na konečnú hrúbku 0.21 mm s redukciou za studena približne 51%.

Údaje o mechanickom a ušnom výkone hotových výrobkov sú uvedené nižšie.

Vlastnosti hotových výrobkov

Výsledky zákazníckej skúšky

Záver testu: Hotové výrobky Scheme 1 a Schéma 2 homogenizované pri 480 °C majú rýchlosť zušľachťovania blízku 10%, nespĺňa požiadavky na hlboké ťahanie uzáverov fliaš.

Hotové výrobky Scheme 3 homogenizované pri 530 °C majú rýchlosť ušľachtenia približne 5% bez praskania razenia, a boli dodané viacerým výrobcom uzáverov fliaš v hromadnej výrobe.

3 Analýza a diskusia

3.1 Korelácia medzi textúrou a mierou ušľachtenia

Ušné správanie hliníkové listy dominujú vnútorné kryštálové textúry.

Valcovanie za studena vytvára deformačné textúry, ktoré vedú k 45° uchu pri ťahaní pohára.

Po žíhaní plechov podrobených veľkej redukcii za studena, rekryštalizačné textúry pozostávajú hlavne z kockovej textúry a R textúry.

• Kocka textúra: vyvoláva ušné v smere 0°/90°;
• R textúra: indukuje ušnicu v smere 45°.

Optimalizačným nápadom pre hlbokoťažné hliníkové plechy je regulácia pomeru dvoch textúr, vzájomne kompenzujú efekty ušníc vyvolané rôznymi textúrami, znížiť celkovú rýchlosť ušúľovania a zlepšiť tvárnosť pri hlbokom ťahaní.

3.2 Regulačný mechanizmus homogenizačnej teploty na odlievanej valcovanej mikroštruktúre

Proces odlievania sa vyznačuje vysokým stupňom podchladenia a rýchlym chladením, čo vedie k veľkému počtu nerovnovážnych druhých fáz a silnej segregácii prvkov Si a Fe v tuhom roztoku v hliníkovej matrici po stuhnutí.

Homogenizačné žíhanie podporuje transformáciu nerovnovážnych fáz, zrážanie presýtených tuhých roztokov a eliminácia segregácie kompozície.

1. Metalografické porovnanie (Obrázok 3 & Obrázok 4)
   • Homogenizácia pri 530 ° C: Intermetalické zlúčeniny sú jemné a rovnomerne rozptýlené, a zrná sú typické rovnoosé zrná.
   • Homogenizácia pri 480 ° C: Vyzrážané fázy sú hrubé, veľkosti zŕn sú nerovnomerné, a existujú miestne hrubé zrná.
2. Konkurencia medzi precipitáciou a rekryštalizáciou Pri nízkej teplote homogenizácie (480 ° C), precipitácia nastáva pred rekryštalizáciou. Vyzrážané častice spôsobujú dislokácie a bránia nukleácii rekryštalizácie, prípadne tvoriace hrubé a nerovnomerne rekryštalizované mikroštruktúry.Pri vysokej teplote homogenizácie (530 ° C), prednosť má rekryštalizácia, a následné zrazeniny obmedzujú nadmerný rast zŕn, poskytujúce jemné a rovnomerné rovnoosé štruktúry zŕn.

3.3 Regulačný vplyv precipitátov Fe/Si na textúry

Hlavné legujúce prvky 8011 zliatiny sú Fe a Si. Rýchle ochladzovanie pri valcovaní odlievania spôsobuje presýtenie veľkého množstva Fe a Si v hliníkovej matrici.

Počas homogenizácie, Fe a Si sa vyzrážajú a tvoria dispergované \(FeAl_3) častice:

1. \(FeAl_3) častice môžu zjemniť rekryštalizované zrná, urobiť žíhané mikroštruktúry hustými a rovnomernými, a oslabiť anizotropiu materiálu.
2. Pri homogenizácii pri 530 ° C, Fe a Si sa dostatočne vyzrážajú. Dispergované častice druhej fázy podporujú in-situ rekryštalizáciu počas medzižíhania. Časť deformačnej textúry pri valcovaní za studena sa v tomto procese zachová, pričom je uľahčená tvorba R textúry a inhibovaný nadmerný vývoj kockovej textúry. Pomery dvoch rekryštalizačných textúr sú vyvážené, výrazne znižuje rýchlosť zušľachťovania hotových výrobkov.

4 Závery

1. Zvýšenie teploty homogenizačného žíhania od 480 °C až 530 °C umožňuje rovnomerné a rozptýlené precipitáty zliatiny a zlepšuje konzistenciu rekryštalizovaných veľkostí zŕn. Kockatá textúra a R textúra vygenerovaná po prechodnom žíhaní vzájomne pôsobia proti deformačnej textúre vytvorenej pri konečnom valcovaní za studena, výrazne znižuje mieru ušľachtilosti 8011 liate valcované hliníkové hotové plechy.
2. Po dokončení úplnej rekryštalizácie medziľahlým žíhaním, jeho procesné parametre majú obmedzený vplyv na rýchlosť klasenia. Proces homogenizačného žíhania je hlavným rozhodujúcim faktorom určujúcim rýchlosť klasenia 8011 liate valcované hliníkové plechy na uzávery fliaš.