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      退火溫度對5A06擠壓型材組織及性能的影響

      2019-03-25 15:18李秋梅劉兆偉周龍李有功段英冶楊路張執(zhí)劍
      有色金屬材料與工程 2019年5期
      關(guān)鍵詞:晶粒型材硬度

      李秋梅 劉兆偉 周龍 李有功 段英冶 楊路 張執(zhí)劍

      摘要:通過對型材微觀組織的觀察及維氏硬度、晶間腐蝕和剝落腐蝕等的測試,研究了退火溫度對5A06擠壓型材組織及性能的影響。結(jié)果表明,隨著退火溫度的升高,晶粒發(fā)生了回復、再結(jié)晶和晶粒長大三個階段。當退火溫度達到175℃時,型材發(fā)生低溫回復,硬度變化不大,耐蝕性較差;在225-325℃退火,型材發(fā)生完全再結(jié)晶,硬度變化較明顯,耐蝕性得到改善;當退火溫度高于325℃時,晶粒長大,硬度略降低,耐蝕性變差。結(jié)合5A06擠壓型材組織及性能研究可知,確定退火溫度為225-325℃。

      關(guān)鍵詞:5A06擠壓型材;組織;性能;退火溫度

      中圖分類號:TG 146.2文獻標志碼:A

      5A06鋁合金是5xxx系鋁合金中的典型合金,防銹鋁,具有較好的耐蝕性,較高的強度,良好的焊接性、耐腐蝕性等特點。目前5A06鋁合金型材、板材被廣泛加工成汽車制造業(yè)、航空航天領(lǐng)域等具有輕量化和耐蝕性要求的結(jié)構(gòu)件。5xxx系鋁合金對剝落腐蝕性能較敏感,熱處理工藝不當時,耐蝕性能較差。5xxx系鋁合金為不可熱處理強化鋁合金,對該材料關(guān)于熱處理方面的報道鮮為人知,尤其是對擠壓型材的研究報道少之又少。本論文通過對5A06鋁合金擠壓型材在不同退火溫度下組織和性能的研究,找到最優(yōu)的退火溫度,完善5A06擠壓型材的技術(shù)參數(shù)。

      1試驗方法

      本論文所用的擠壓型材厚度為6mm,其化學成分如表1所示。采用不同的溫度對5A06擠壓型材進行退火,退火溫度為175,225,275,325,375,425和475℃,保溫時間為2h。采用蔡司光學顯微鏡對5A06擠壓型材試樣進行組織觀察。采用維氏硬度計對試樣進行硬度測試,每個試樣分別測5個點后取其算數(shù)平均值。晶間腐蝕和剝落腐蝕性能根據(jù)GB/T 22639-2008進行檢測。

      2 試驗結(jié)果及分析

      2.1退火溫度對顯微組織的影響

      分別對經(jīng)過不同溫度退火處理后的5A06擠壓型材進行顯微組織觀察,其顯微組織如圖1所示。由畫圓圈處可以看出,不同溫度退火處理后型材組織均出現(xiàn)了呈彌散分布的小顆粒,形態(tài)較規(guī)則,相關(guān)資料表明這些黑色小顆粒是Al-Mg系鋁合金中的主要強化相,隨著溫度的升高,強化相粒子部分發(fā)生回溶,導致強化相粒子數(shù)量減少。5A06擠壓型材在退火溫度低于225℃時,其顯微組織主要經(jīng)歷了低溫回復階段。

      圖2為經(jīng)過不同溫度退火處理的5A06擠壓型材陽極覆膜顯微組織圖。由圖2(a)和2(b)可以看出晶粒大小基本相同。隨著退火溫度的升高,位錯遷移加劇,加之強化相數(shù)量的減少也減弱了對位錯運動的阻礙,從而使晶粒更容易長大,如圖2(c)所示。當退火溫度為275℃時,型材組織中存在主要沿擠壓方向分布的少量細小再結(jié)晶晶粒如圖2(d)所示。當退火溫度達到325℃時,晶粒長大,如圖2(e)所示。因此,在225-325℃退火,發(fā)生完全再結(jié)晶。由圖2(f)可知,晶粒明顯長大。隨著退火溫度的升高,晶粒越來越大。

      2.2退火溫度對力學性能的影響

      不同退火溫度處理后5A06擠壓型材硬度變化如表2所示。隨著退火溫度的升高,5A06擠壓型材維氏的硬度呈降低趨勢,當退火溫度為175℃時,型材硬度降低明顯;當退火溫度升高至225℃時,型材硬度降低較少;當退火溫度達到325℃時,型材硬度降低較明顯;當退火溫度高于325℃時,型材硬度趨于穩(wěn)定。

      退火溫度的升高會顯著影響型材的位錯密度、再結(jié)晶晶粒數(shù)量和消除品格畸變,而位錯密度和再結(jié)晶晶粒數(shù)量均為影響合金力學性能的關(guān)鍵因素。所以退火溫度對合金力學性能的影響非常明顯。退火溫度低于225℃,型材發(fā)生了回復,該過程主要以空位或間隙原子等點缺陷運動為主,但力學性能對缺陷變化的敏感度不高,因此,硬度變化不大。在225-325℃退火,硬度發(fā)生較大變化,型材內(nèi)部大部分位錯都獲得足夠能量從而發(fā)生移動,脫離強化相粒子釘扎和高位錯密度的相互纏結(jié),使擠壓型材畸變狀態(tài)迅速消失,此時發(fā)生完全再結(jié)晶。退火溫度高于325℃時,型材內(nèi)部已基本沒有儲能殘留,因此內(nèi)部組織與325℃退火時相比,除僅在晶粒尺寸、形貌方面變化外,硬度基本不變。

      2.3 退火溫度對耐蝕性能的影響

      2.3.1晶間腐蝕

      圖3為5A06擠壓型材晶間腐蝕的顯微組織圖。由圖3可以看出,晶間腐蝕主要沿試樣位置向合金內(nèi)部擴展延伸。退火溫度為175℃的條件下,5A06擠壓型材的晶間腐蝕敏感性較大,最大腐蝕深度約0.40mm,晶間腐蝕級別達到5級。其次,在退火溫度為225T條件下,腐蝕最大深度達到0.24mm以上,晶間腐蝕級別為4級。在未退火及275℃退火條件下,腐蝕深度小于0.10mm,晶間腐蝕級別為3級。在其他退火溫度下并未出現(xiàn)明顯的晶間腐蝕現(xiàn)象。

      2.3.2剝落腐蝕

      表3為5A06擠壓型材的剝落腐蝕檢測結(jié)果。從表3中可以看出,未退火的5A06擠壓型材表面發(fā)生明顯的點蝕現(xiàn)象,剝落腐蝕級別為PB。型材經(jīng)過175℃x2h退火處理后,表面發(fā)生嚴重點蝕,出現(xiàn)皰疤、爆皮,并輕微深入型材表面,級別為PC,表明此退火溫度下的抗剝落腐蝕性能較差。隨著退火溫度的提高,抗剝落腐蝕性能有所改善,225,275,325和375℃退火后型材表面只呈現(xiàn)輕微的點蝕,剝落腐蝕級別為PA。當退火溫度提高到425-475℃時,5A06擠壓型材表面又出現(xiàn)了明顯點蝕,剝落腐蝕級別為PB。

      綜合晶間腐蝕檢測結(jié)果可知:5A06擠壓型材進行175℃退火處理后,晶間腐蝕及剝落腐蝕較嚴重,耐蝕性最差;在225-325℃退火,隨著退火溫度的升高,晶間腐蝕越來越弱,325℃退火時未出現(xiàn)晶間腐蝕,剝落腐蝕只呈現(xiàn)輕微的點蝕,耐蝕性有所改善;未退火和在375-475℃退火后,晶間腐蝕不明顯,但剝落腐蝕出現(xiàn)明顯的點蝕,說明耐蝕性變差。

      3結(jié)論

      (1)在低于225℃退火處理后,5A06擠壓型材顯微組織主要經(jīng)歷了低溫回復階段,組織中存在少量細小再結(jié)晶晶粒,退火溫度為225-325℃,經(jīng)歷了再結(jié)晶階段,當退火溫度高于325℃,晶粒呈明顯長大趨勢,即經(jīng)歷了晶粒長大階段。

      (2)硬度隨退火溫度升高呈下降趨勢,在225-325℃退火,硬度變化較明顯,退火溫度高于325℃時,硬度逐漸平穩(wěn)。

      (3)當退火溫度為175℃時,5A06擠壓型材的晶間腐蝕敏感性較大,晶間腐蝕深度較深,合金表面發(fā)生嚴重點蝕,出現(xiàn)皰疤、爆皮,并輕微深入試樣表面,抗剝落腐蝕性能不佳;在未退火及退火溫度為225和275℃條件下,也產(chǎn)生了明顯的晶間腐蝕,其他退火溫度條件下,并無明顯晶間腐蝕現(xiàn)象發(fā)生,剝落腐蝕只呈現(xiàn)輕微的點蝕。溫度高于325℃時,剝落腐蝕出現(xiàn)明顯的點蝕。

      (4)結(jié)合5A06擠壓型材組織和性能研究,確定其退火溫度為225-325℃。

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