钒微合金化和冷轧工艺对5182带材性能的影响

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5182铝合金属于不可热处理强化的铝合金。该合金具有良好的抗蚀性能、加工性能与焊接性能,被广泛地用于易拉罐罐盖,汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件。现代包装用的铝罐,其罐体通常采用铝-锰系合金3004,以获得较好的深冲性能和强度,而罐盖和拉环要求强度高,则采用铝镁系合金5081,5082或5182。但是,罐盖拉环用的板带材5182在成品前,需要在240~250℃保温大约10分钟烘烤固化涂层,这降低了材料的力学性能,不能满足用户的要求。为了提高罐盖拉环的再结晶温度,使其烘烤退火后仍具有足够高的强度,以满足实际使用的需要。本文采用两种方法进行实验研究:一是微合金化,即在原材料基础上添加0.02%的V;二是改变生产工艺,即调整退火前后的轧制比和退火制度。通过拉伸试验、维氏硬度测试、金相组织观察、热分析、X射线衍射分析,扫描电镜分析等方法,跟踪分析了铝合金在各个工序的组织、硬度、强度、再结晶温度、物相变化等,在工厂试制了产品,并进行耐烘烤测试、涂层测试。研究结果表明:①加V微合金化前后的成品从耐烘烤性能比较,其抗拉强度的衰减基本一致,屈服强度在相同温度下提高5-10MPa,延伸率变化基本一致。但在220-250℃之间,加V微合金化后材料的性能波动较小,相对更稳定。烘烤后板材性能相对于冷作硬化态板材的衰减值是温度的函数,与冷轧中的压下量关系甚微。②加V微合金化前冷轧态板材的抗拉强度提高约5MPa,屈服强度提高约1520MPa,涂层后屈服强度提高约10-15MPa,而延伸率下降2.53.0%,即加V材料已达到了用户的标准。其强化效果主要与溶质原子的错配度和固溶度两个因素有关,可用公式描述为,③完全退火工艺中,工艺a(2.7-1.0-中间退火-0.8-0.54-0.35-0.24)同工艺(2.7-1.4-中间退火-0.8-0.54-0.35-0.24冷轧工艺)b相比,烘烤再结晶温度有小幅度的提高,强度相对于原烘烤板材显著增加。然而,烘烤前工艺a生产板材比轧制比大工艺b生产的板材强度要小。④中间不退火工艺的板材的耐烘烤性能完全满足用户的要求,力学性能已达到国外水平,但其工艺控制困难,成品率偏低。⑤采用半退火工艺(250℃×3h)的板带材,相对于完全退火工艺下的板材,涂层前后的抗拉强度和屈服强度要高10-15MPa,延伸率也有小幅度的升高。最终供用户5182H19罐盖产品的生产工艺为:2.7-1.7-1.2-中间半退火-0.8-切边-0.55-0.36-0.27;目前该工艺已年产罐盖拉环料数千吨。⑥工艺对于板材性能的影响因素,主要有烘烤前的变形量和烘烤的工艺参数,而烘烤工艺参数中影响最大的就是温度。因而,其最终性能是两者的代数和,可表达为σb0 +Aε1/2-Δσb
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