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LF15 合金板材生产工艺研究 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢5 LF15M 合金板材生产工艺研究 张 岩1 于洪伟2 谢延翠1 马英义1（1 东北轻合金有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150060；2 中铝河南铝业有限公司，河南 洛阳）摘要：研究了加工率、退火温度、保温时间对板材组织与性能的影响，确定了 LF15铝合 金 M状态的生产工艺及热处理制度。结果表明，其性能指标达到 GJB1742-93标准。关键词：LF15铝合金；M状态；加工率；退火温度；保温时间 LF15合金属于 Al-Mg-Mn 系防锈铝，具有防锈铝的一般特点：不可热处理强化；可焊；耐蚀。由于含镁量高，加工硬化率大，所以强度较高。主要用途为舰用铝合金板材，预定用于耐蚀、可焊、中高强度的铝结构。如高速艇艇体，大型水面舰船上层建筑、舾装件、导弹发射装置和其他海洋工程结构部件等。由于该合金板材主要应用于军事工业，故急需掌握其成品退火温度对产品组织和性能结构影响规律，以利于解决生产中出现的问题。本文结合生产合同，研究了不同退火温度对产品组织和性能的影响，摸索其变化规律。1 试验 1.1 试验材料 试验用 LF15合金采用半连续铸造方锭,其成分见表 1.表 1 LF15铝合金化学成分（质量分数，%）合金 成分 Mg Mn Cr Zr Ti Fe+Si Cu Zn 其他 Al 单个 总计 标准 6.07.0 0.30.7 0.10.2 0.10 0.20 0.15 0.40 0.10 0.25 0.05 0.15 余量 实测 6.85 0.54 0.14 0.12 0.15 0.21 0.10 0.25 0.05 0.15 余量 LF15合金中镁是主要强化元素，使合金的加工硬化率提高。锰、铬提高合金的再结晶温度并具有补充强化作用。铸锭锯切后规格为 25512801500mm，铣面后厚度为 240mm，双面包覆LB2包铝板，规格为 2.6 3.0 13501300mm。试验用试样取自于中温轧制后厚度为 2.0mm的板片。2.2 试验目标值 按照 GJB1742-93的要求确定试验目标值见表 2。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢5 表 2 LF15-M 板材试验验目标值 状 态 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 伸长率/%M 325 165 15 2.3 试验方案 对中温轧制后厚度为 2.0mm的试样，做不同退火温度（180、200、230、240、250、260、280、300、310、320、330、340、360、400），保温 1 小时试验，试验用空气炉加热，随炉升温。对采用不同温度退火的板材分别进行力学性能测试、x 光测试，以确定出合理的 LF15合金退火状态板材的退火工艺制度。2.4 板材的生产工艺流程 熔炼铸造均热刨边锯切铣面包铝加热热轧中温轧制预剪切成品退火精整检查验收包装。均热、加热、中温轧制等工序按 LF6现行工艺执行。3 试验结果与分析 3.1 热轧板的力学性能和组织 热轧板的力学性能和组织见表3 和图 1。表 3 5.8mm 厚 LF15R板材力学性能 合金 状态 厚度，mm 抗拉强度，Rm/MPa 屈服强度,Rp0.2/MP 伸长率，A/%LF15R 5.8 329336 16.5 17.6 1923 （a）偏光 100 倍 （b）X 光 图 1 热轧板的组织 热轧时，由于在 LF15合金的再结晶温度以上轧制，随着热轧加工率的加大，铸块的变薄，变形深入到铸锭的内层，发生动态再结晶，使铸块内部的粗糙的柱状晶向等轴晶过渡，形成热加工组织。3.2 不同温度退火后的板材的力学性能及组织 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢5 LF15M2.0mm 厚板材的力学性能和其退火温度的关系见表 4 和图2，其 X光组织见图 3。表 4 不同退火温度的板材的力学性能 退火 温度/Rm/MPa Rp0.2/MPa A/%范围 平均 范围 平均 范围 平均 25 493493 493 411411 411 7.8 9.7 8.95 180 436445 441 314412 330 12.6 14.3 13.4 200 427437 431 287321 308 12.7 13.3 13.0 230 420428 423 271290 282 12.4 15.0 13.5 240 407418 412 267283 273 13.9 15.4 14.8 250 405409 406 267277 270 15.4 16.1 15.9 260 386400 392 249262 254 13.4 17.7 15.6 280 342347 344 170227 189 21.6 22.3 21.9 300 335343 339 170177 177 20.0 22.4 20.8 310 335345 339 175187 179 20.6 22.3 21.7 320 337345 340 172179 177 21.4 24.6 22.6 330 342345 343 174193 182 20.7 21.9 21.5 340 335345 340 173187 179 21.4 22.4 22.1 360 343345 344 185202 188 20.0 23.9 21.6 400 343343 343 186199 193 21.4 22.4 22.1 100150200250300350400450500180 200 230 240 250 260 280 300 310 320 330 340 360 400退火温度/强度/MPa510152025伸长率/%ARmRpm 图 2 LF15 合金板材退火温度与力学性能关系图 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢5 （a）（b）（c）（d）（e）（f）（a）25冷加工组织 （b）230加工组织 （c）260未完全再结晶 （d）280完全再结晶 （e）320完全再结晶组织（f）360完全再结晶组织 图 3 不同温度退火后的 X光照片 从表 4 及图 2 可以看出，随着 LF15合金板材的退火温度的升高，合金的内部组织和性能发生了变化，其强度随退火温度的升高而降低。伸长率随退火温度的升高而升高。由室温下冷变形组织向再结晶组织转变。在退火温度 180240时，合金的内部组织处于回复阶段，由于退火温度相对较低，不足以激起晶粒内变形储能，只能使其在加工硬化中形成的点缺陷和位错在加热过程中发生迁移，晶粒的大小没有发生变化。使其亚组织发生了多边化，位错重新排布，亚晶粒粗化，即位相差很小的两个或多个亚晶粒通过位错的攀移等运动形成一个较大的亚晶粒。在回复过程中，LF15合金的力学性能变化很小，原因在于回复阶段点缺陷浓度明显降低。在退火温度高于 240时，由于 LF15合金的 X光照片可以看出，其衍射环中出现数个衍射斑点，说明 LF15合金板材在 240已开始发生了再结晶。在280观察其 X光照片，连续的衍射环已完全消除，呈不连续的衍射斑点环，LF15合金板材在 280时已处于完全再结晶状态。随着退火温度的升高，冷变形储能的释放，在原来的变形组织中，亚晶通过合并或亚晶界的迁移而长大，并与周围亚晶形成大角度晶界，从而成为再结晶的晶核。再结晶的晶核形成以后，它就借界面的迁移而向周围畸变区域长大。再结晶晶核是无畸变的新晶精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢5 粒，能量低，而核心周围的基体仍处于高能量的冷加工状态，两者之间的这种应变能差就是晶界迁移的推动力。当旧的晶粒完全消失，全部被新生的无畸变的再结晶晶粒代替时，再结晶过程即告完成。3.3 退火工艺确定 根据测得的 LF15M态板材的力学性能随温度变化的关系同目标值相比较的结果，并参照不同退火温度下合金的组织，确定成品退火温度为 290300，考虑到大生产的实际情况，确定箱式炉成品退火制度为：定温 350，测金属高点温度 280，改定温 300，测金属低点温度290，保温 1.0 小时，要求金属温度 290300/1h 出炉。3.4 生产考核 按上述工艺制度对所生产的板材进行退火，测定其力学性能如表 5 所示，满足目标值对力学性能的要求。说明上述成品退火制度在大生产上是完全可行的。表 5 板材的力学性能 项 目 Rm/MP Rp0.2/MPa A/%范围 平均 范围 平均 范围 平均 实测值 335343 341 172186 182 20.1 22.7 21.2 目标值 165 325 15 4 结论 （1）本研究所拟的退火工艺是可行的。主要工艺参数：定温350，测金属高点温度 280，改定温 300，测金属低点温度290，保温 1.0 小时，要求金属温度 290300/1h 出炉。（2）LF15板材生产其他工艺按轧板分厂的LF6合金的现行工艺执行。（3）按上述生产工艺生产的LF15合金板材满足 GJB1742-93的要求。