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作者：張毅

   目前不同熱處理狀態(tài)的SA06鋁合金板材廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)、制罐工業(yè)、航空航天、軍工防護(hù)裝甲等領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化、噴漆等表面處理的SA06鋁合金材料也是船舶制造業(yè)將來(lái)的主要結(jié)構(gòu)材料之一。5A06鋁合金的鎂含量高，w(Mg)>5.8%。長(zhǎng)期以來(lái)不論是SA06-H112或O態(tài)板材，還是其他狀態(tài)的SA06鋁合金板材，其性能都極不穩(wěn)定，都有明顯的停放效應(yīng)。因此，此次研究了熱軋終軋溫度、不同熱退火溫度、以及穩(wěn)定化退火和停放時(shí)間對(duì)5A06鋁合金熱軋板組織、性能的影響，以期對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，完善5A06鋁合金板材的技術(shù)資料，解決SA06鋁合金板材性能不穩(wěn)定的問(wèn)題。

1  試驗(yàn)內(nèi)容

1.1試驗(yàn)材料

    此次試驗(yàn)研究選擇520 mm xl620 mm規(guī)格結(jié)晶器，采用直接水冷半連續(xù)鑄造法生產(chǎn)SA06鋁合金扁鑄錠，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。

    Al-Mg合金屬于不可熱處理強(qiáng)化鋁合金，主要靠加工硬化和晶界強(qiáng)化獲得高強(qiáng)度，輔助強(qiáng)化機(jī)制為固溶強(qiáng)化、彌散相強(qiáng)化等。熱軋板材的加工硬化主要為熱變形產(chǎn)生亞結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化，熱軋過(guò)程中變形溫度越高，亞結(jié)構(gòu)尺寸越粗大，熱加工強(qiáng)化的效果越差。SA06鋁合金中Mg是主要的合金化元素，有一定的固溶強(qiáng)化作用，但強(qiáng)化效果較低的合金化元素Mg使該合金的加工敏感性顯著提高，合金容易獲得較為明顯的加工應(yīng)變強(qiáng)化。該合金屬于高M(jìn)g鋁合金，板材經(jīng)加工成形后，性能隨著停放時(shí)間或服役時(shí)間的增長(zhǎng)，性能很不穩(wěn)定。微量合金化元素Mn起補(bǔ)充強(qiáng)化作用，它提高SA06鋁合金再結(jié)晶溫度，便于改善、控制合金板材熱處理工藝與微觀組織。

1.2試驗(yàn)步驟及內(nèi)容

1.2.1   SA06鋁合金熱軋板生產(chǎn)流程

    此次試驗(yàn)中5A06鋁合金熱軋板的生產(chǎn)工藝流程為：熔鑄→均勻化→鋸切一預(yù)加熱→熱粗軋→熱精軋→熱處理→性能檢測(cè)。半連續(xù)鑄造的SA06鋁合金鑄錠經(jīng)均勻化退火、鋸切、銑面后，在510℃±10℃預(yù)加熱4h-8h，然后熱粗軋至22 mm，熱精軋至6.0 mm，終軋溫度控制在2600C - 2900C。

1.2.2熱處理與停放試驗(yàn)

    為了研究SA06鋁合金熱軋板微觀組織、力學(xué)性能與退火溫度、穩(wěn)定化處理以及停放時(shí)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，從熱軋卷材切取試驗(yàn)用料，進(jìn)行成品退火、停放時(shí)間以及穩(wěn)定化退火等試驗(yàn)。成品退火溫度150℃- 500℃，保溫時(shí)間2h；穩(wěn)定化退火溫度120℃，保溫時(shí)間4h，將穩(wěn)定化退火的板材停放30 d、60 d、90 d后再進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)分析；將熱精軋后的板材未經(jīng)任何熱處理情況下分別停放30 d、60 d和90 d，然后對(duì)其進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)分析。

1.2.3   5A06鋁合金熱軋板檢測(cè)分析

    常溫力學(xué)性能檢測(cè)按GB/228. 1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選取試樣，在CMT5305電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)條件按照GB/T 228A224進(jìn)行設(shè)置。將經(jīng)過(guò)不同條件下試驗(yàn)的試樣切取一小塊按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制成金相試樣，制備金相試樣所需的腐蝕劑為HNO35mL、HC15mL、HF5mL、H20 380mL的混合溶液。所有經(jīng)腐蝕后的試樣在蔡司Axio vert. Al型倒置式金相顯微鏡上檢查顯微組織。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1不同退火溫度對(duì)熱軋板微觀組織的影響

    5A06鋁合金熱軋板經(jīng)150℃- 500CC2 h不同溫度退火過(guò)程中，板材的微觀組織經(jīng)歷了低溫回復(fù)、初始再結(jié)晶，再結(jié)晶終了和晶粒長(zhǎng)大等多個(gè)階段，其微觀組織演變?nèi)鐖D1所示。

    當(dāng)5A06鋁合金熱軋板在低于2500C進(jìn)行退火時(shí)，其微觀組織主要經(jīng)歷了低溫回復(fù)階段，微觀組織主要以沿軋制方向分布的纖維狀軋制組織，少量細(xì)小的再結(jié)晶組織與亞晶分布于軋制組織的分界處，如圖la所示。

    當(dāng)板材的微觀組織在2500C -3900C之間進(jìn)行退火，保溫時(shí)間仍為2h時(shí)，如圖lb所示，發(fā)生了非常明顯的再結(jié)晶，微觀組織主要以細(xì)小、等軸的再結(jié)晶晶粒為主，但仍存在少量的、非連續(xù)的軋制組織。

    當(dāng)SA06鋁合金熱軋板在3900C一500CC進(jìn)行退火，保溫時(shí)間為2h，板材的微觀組織為等軸的再結(jié)晶組織，纖維狀的軋制組織消失，板材發(fā)生了完全再結(jié)晶，如圖1c所示，隨著退火溫度的升高，板材的等軸狀再結(jié)晶晶粒逐漸長(zhǎng)大，如圖1d所示。

2.2不同退火溫度對(duì)熱軋板性能的影響

    SA06鋁合金開(kāi)軋溫度480CC -500。C，鑄錠經(jīng)熱粗軋、熱精軋軋至6.0 mm，終軋溫度270℃，熱軋板的微觀組織為變形組織與少量再結(jié)晶組織共存，如圖1a所示。由于熱精軋后幾個(gè)道次軋制溫度較低，軋制速度較快，溫降至初始再結(jié)晶溫度以下的速度過(guò)快，在后幾個(gè)道次的軋制過(guò)程中，熱加工變形的變形組織來(lái)不及進(jìn)行回復(fù)與再結(jié)晶。因此，SA06鋁合金熱軋板的微觀組織主要以纖維狀的變形組織為主，少量的亞晶與再結(jié)晶組織彌散分布于晶界上，此時(shí)的板材具有較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，而伸長(zhǎng)率較低。

    隨著板材退火溫度的逐步升高，SA06鋁合金熱軋板分別經(jīng)歷了回復(fù)、再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大的三個(gè)階段。在低于250℃進(jìn)行退火時(shí)，熱軋板主要進(jìn)行了低溫回復(fù)，在這一過(guò)程中，主要以空位或間隙原子等點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)為主，但力學(xué)性能對(duì)缺陷變化的敏感度不高，此時(shí)各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)變化不大，只是屈服強(qiáng)度有明顯下降趨勢(shì)，伸長(zhǎng)率稍有提高。當(dāng)退火溫度高于250qC的退火過(guò)程中，隨著纖維狀的軋制組織逐漸再結(jié)晶成等軸的再結(jié)晶組織，屈服強(qiáng)度有了較為明顯的下降，伸長(zhǎng)率也明顯的上升，而抗拉強(qiáng)度基本保持不變，如圖2所示。

2.3穩(wěn)定化處理與不同停放時(shí)間對(duì)性能的影響

    從表2可知，未經(jīng)熱處理的SA06鋁合金熱軋板停放30 d后有非常明顯的停放軟化效應(yīng)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有明顯的下降，分別下降了19. 50-/0和5. 80-/0，伸長(zhǎng)率小幅上升；但停放60 d后，熱軋板的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度有顯著的上升，但它們?nèi)月缘陀诔跏紶顟B(tài)熱軋板的強(qiáng)度。

    SA06鋁合金熱軋板經(jīng)120℃4h穩(wěn)定化退火后，板材的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率基本保持不變，但屈服強(qiáng)度有較為明顯的下降；板材停放30 d后，伸長(zhǎng)率保持不變，板材強(qiáng)度卻有了明顯的下降，如表3所示。但與表2不同，板材在停放30 d后，隨著停放時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，板材的各項(xiàng)力學(xué)性能基本保持不變，呈現(xiàn)出穩(wěn)定化的趨勢(shì)。

3  結(jié)論

    1) 5A06鋁合金熱軋板在低于2500C進(jìn)行退火時(shí)，微觀組織主要以沿軋制方向分布的纖維狀軋制組織為主，在250C -390℃之間進(jìn)行退火，微觀組織主要以細(xì)小、等軸的再結(jié)晶晶粒為主，但仍存在少量的、非連續(xù)的軋制組織；當(dāng)在390C - 500CC進(jìn)行退火，板材的微觀組織為等軸的再結(jié)晶組織，纖維狀的軋制組織消失，板材發(fā)生了完全再結(jié)晶。

    2)在低于2500C進(jìn)行退火時(shí)，各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)變化不大，只是屈服強(qiáng)度有明顯的下降趨勢(shì)，伸長(zhǎng)率稍有提高；當(dāng)退火溫度高于2500C時(shí)，屈服強(qiáng)度有較為明顯的下降，伸長(zhǎng)率也有明顯的上升，但抗拉強(qiáng)度基本保持不變。

3)未經(jīng)穩(wěn)定化熱處理的SA06鋁合金熱軋板停放30 d后有明顯的停放軟化效應(yīng)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有明顯的下降；5A06鋁合金熱軋板經(jīng)120℃4h穩(wěn)定化退火后，板材在停放30 d后，隨著停放時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，板材的各項(xiàng)力學(xué)性能基本保持不變，呈現(xiàn)出穩(wěn)定化的趨勢(shì)。

4摘要：

目前國(guó)內(nèi)對(duì)不同熱處理工藝5A06鋁合金熱軋板的研究及其相關(guān)技術(shù)的積累相當(dāng)匱乏。試驗(yàn)研究不同退火溫度、穩(wěn)定化退火及停放時(shí)間對(duì)5A06鋁合金熱軋板性能與微觀組織的影響，探討該合金熱軋板材性能、微觀組織與熱處理工藝之間的關(guān)系。