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10
2025
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01
驰能铝业前沿·浅谈铝合金的加工工艺
驰能铝业前沿·浅谈铝合金的加工工艺
本文从合金退火升温速度、冷轧加工量、固溶加热速度、成分因素、铸造速度、热处理条件等方面探讨其对再结晶的影响，目的是指导生产实践。
一、合金退火或固溶加热的升温速度会影响再结晶温度及晶粒大小
退火升温速度快，可提高再结晶温度；退火升温速度高，再结晶晶粒细小。具体如下：
图1 3150合金连铸连轧材料的退火金相组织
1、图1显示3150合金连铸连轧材料的退火升温速度及温度对再结晶行为的影响。
2、图1(a)使用空气炉，427℃保温6h退火；图1(b)使用盐浴炉，427℃保温6h退火。
3、两者金相图比较可知，使用盐浴炉427℃保温6h的加热因升温速度远高于空气炉升温速度，故再结晶温度提高。
4、使用盐浴炉的再结晶几乎完全未完成，但使用空气炉退火则可见大部分再结晶完成。
5、图1(c)使用空气炉，482℃保温6h退火，图1(d)使用盐浴炉，482℃保温6h退火，两者金相图比较可知，两者皆完成了再结晶，但使用盐浴炉加热因升温速度高于空气炉升温速度故再结晶晶粒较细小。
二、退火的晶粒大小与冷轧加工量、再结晶之间的关系
图2 1100铝片退火的晶粒大小与冷轧加工量
（退火温度分别为360℃及480℃，快速升温和慢速升温等对再结晶晶粒的影响，以及完全再结晶与否的临界加工量。）
1、退火温度360℃保温1h快速升温，加工量少于13%时由图2可知，材料未达完全再结晶条件。
2、加工量大于13%时材料已再结晶。
3、晶粒的大小与冷轧加工量有关，冷轧加工量愈大则退火后再结晶的晶粒愈小。
4、退火温度360℃保温1h快速升温的再结晶晶粒明显小于慢速升温的再结晶晶粒。
5、图2还显示退火温度360℃或480℃对1100冷轧铝片再结晶的晶粒大小似乎影响不大。
6、480℃做退火时再结晶所需要的临界冷加工量比360℃退火时再结晶所需要的临界冷加工量还要低。
7、图2中有显示慢速升温的情况，在480℃退火时再结晶所需要的临界冷加工量只有2%~3%，但360℃退火时再结晶所需要的临界冷轧加工量约11%。
8、无论退火温度是多少，临界加工量附近经退火所产生的再结晶晶粒都异常粗大，特别是较高温退火或较慢速升温的状况下的再结晶晶粒。
三、合金的元素是影响再结晶的重要因素
1、铝合金添加锰、铬、锆、钒、钛或钪等元素可有效地提高合金的再结晶温度。
2、Fe会有效地降低合金的再结晶温度。
3、这些元素也会影响再结晶的晶粒大小。这些元素大部分都以化合物、弥散体或溶质的原子形式来阻碍再结晶的形成或晶界的移动，使再结晶后的晶粒在高温下不易成长。
图3 锰对再结晶温度的影响
1、Al-Mn合金；2-99.50%Al；3、再结晶开始及结束的范围。
图3 说明纯铝及铝锰合金热铸轧板冷轧90%加工后合金元素Mn对软化曲线及再结晶温度的影响。
1、图中显示90%冷加工的1050/99.50%金属铝)再结晶开始温度约为250℃，而再结晶结束温度为295℃(保温1h的基础)。
2、图3也显示90%冷加工的3103合金(99.50%铝+1%锰)的再结晶开始温度约为255℃，而再结晶结束温度为490℃(保温1h的基础)。
3、图3说明Mn能有效地提高再结晶完成的温度，1%Mn的添加，使得再结晶完成温度提高约200℃。
四、急速凝固的铸造组织会影响再结晶
1、铸造时从铝合金液体瞬间凝固的合金元素(溶质)以超饱和的状态固溶在铸锭内，和慢速冷却凝固比较，超饱和的状态会提高再结晶温度。
2、超饱和状态提高再结晶温度，提高的程度和超饱和的程度有关，超饱和的程度愈高则再结晶温度愈高。
3、但是，超饱和的铸锭经均质处理后，其再结晶温度会有重大改变，这跟均质的参数有极大关系。
4、所以，均质处理可能降低材料的再结晶温度也可能提高再结晶温度。这又涉及到另外一个技术专题。
五、热处理对材料的再结晶影响
一般情况下：
1、热处理的快速升温会让再结晶开始前的原子来不及移动，使得冷加工的形变储能得以保存(保留位错)，因此，在进行再结晶时的核子数目没有消失或消失较少。
2、快速升温也会保持第二相(化合物或弥散体)的存在不至于让第二相溶解或长大，而第二相的存在及均匀分布也可阻止晶界的移动及提高材料的再结晶温度。
本文来源：@九俞公众号
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