铝板带退火工艺初步研究

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1、康盛股份技术开发研究项目可行性研究报告项目名称：铝板带退火工艺初步研究项目实施日期：_2013年2月1日-2013年12月31日一、项目概况，国内外同类研究情况1.退火工艺简介退火的目的是增加合金成分的均匀性及组织的稳定性，并通过回复及再结晶过程，消除残余应力和加工硬化，以利于随后的加工和使用。主要包括均匀化退火、完全退火及不完全退火的工艺。1.1均匀化退火均匀化退火主要用于铝合金半成品加工厂的铸锭处理。板、棒、型材等半成品由铸锭经轧制、挤压及锻造加工而成。铸锭分扁锭、圆锭和空心锭，大多采用半连续铸造生产。由于结晶速度快，铸

2、锭的晶粒内部化学成分是不均匀的，先结晶的部分即树枝状晶体内通常合金浓度较低，而后结晶的部分即树枝状晶体之间的合金浓度却较高，造成所谓晶内偏析。工业铝合金中的锰、镁、铜、锌等元素都会出这种偏析，而其中以锰偏析最为明显。存在成分偏析的铸锭若直接进行压力加工，很容易发生开裂。另外，铸锭由于冷凝快，内部还存在相当严重的内应力。这也会加剧铸锭在加工过程中的开裂倾向。因此，除纯铝铸锭外，合金铸锭一般都要进行均匀化退火，以消除内应力及晶内偏析，提高铸锭的塑性。另外，均匀化退火对改善加工后的半成品组织和性能，提高塑性与耐蚀性也有益处。均匀化

3、退火温度通常比合金中低熔点共晶温度低20—40℃，是各类铝合金中，退火温度最高的一种。均匀化退火时间一般为12—24小时，退火后的冷却速度则不作规定。表1列出了几种主要铝合金铸锭的均匀化退火规范，以供生产中参考选用。应当指出，均匀化退火只能消除晶内偏析，而不能消除区域偏析（即晶粒之间或各个部位之间的大范围成分不均匀性）。表1变形铝合金铸锭均匀化制度合金牌号均匀化退火温度（℃）保温时间（h）LY11、LY12480—49512—24LD2525—54012LD10475—49012LC4450—46512—24LF3、LF54

4、60—47512—24LF21510—5204—61.2完全退火完全退火也称再结晶退火，即通过再结晶来消除金属因塑性变形而产生的加工硬化，恢复塑性以有利于下一道工序的进行或最终使用。完全退火是退火工艺中应用最多的一种。为正确选择或拟定退火规范，下面首先对再结晶基本规律作一简要介绍。金属经冷变形后，表现为晶粒发生扭曲变形，并沿变形方向拉长。变形量很大时，就形成所谓的纤维状组织。从晶粒内部来说，塑性变形将造成晶粒“破碎”，形成许多亚晶粒，同时晶体点阵也发生畸变，晶体缺陷数量增加，提高金属的位能，使之处于一种不稳定的状态。从机械性

5、能来看，塑性变形后金属的强度、硬度增加、塑性下降，即产生加工硬化。这种不稳定的组织，从能量观点讲，总是力图恢复到原来的晶体比较完整、点阵比较规则的低能状态，退火处理正是促进这一过程的完成。经受变形的金属在退火加热时可能发生以下变化：回复-----再结晶-----晶粒长大。回复阶段发生在退火温度较低或时间较短的情况下。此时，金属内部因塑性变形造成内应力下降，晶体畸变度减小，但反应在机械性能上的变化尚不明显，间图1.随着退火温度的提高或时间的延长，金属的强度、硬度迅速下降，而塑性明显增加，这就标志着再结晶过程已开始，这相当于图（

6、1b）中的250℃.当强度下降和塑性提高到某一稳定值，则表示再结晶过程已经结束，对于纯铝，图1工业纯铝退火后的性能变化a)在250℃不同时间退火b)在不同温度退火5分钟图2铝在退火过程中再结晶晶核的形成和长大此时温度相当于350—400℃.再结晶过程是如何进行的？这可通过图2中的示意图得到直观的认识。图（2a）表示因变形而被拉长的晶粒边界处形成了少数几个无畸变的新晶粒，这就是再结晶晶核。随着退火时间的延长，这些晶核长大。同时又形成许多新的晶核。当所有再结晶晶粒长大到相互接触时，就算完成了再结晶过程。若再继续进行退火，已形成的

7、细小晶粒将通过相互吞并而长大，使得金属内部总的表面能降低，见图（3a）和（3b）。此时的晶粒长大过程大多是均匀进行的，即得到尺寸比较均一的粗晶。但有时也会发生另一种情况，少数晶粒因某种原因而出现异常长大。四周细晶粒被吞食，最后成为晶粒分布很不均匀的组织，见图(3c).这就是聚集再结晶或称二次再结晶的过程。实用上当然不希望发生这种情况，为此应避免高温长时间的退火。图3纯铝冷轧板的再结晶和晶粒长大示意图a)一次再结晶过程已完成b）再结晶后的晶粒长大c)二次再结晶1.3不完全退火低温退火是将加工硬化状态的铝合金半成品或成品在150

8、—300℃范围内退火，使合金发生不同程度的软化。低温退火包括消除内应力退火和部分软化退火。消除内应力退火的退火温度低于合金的再结晶温度，退火后组织不发生变化，仍然保持原来的加工变形组织。部分软化退火的温度，在合金起始再结晶温度和再结晶终了温度之间选择适当的。退火后，部分组织发生了变化，即在