不同加工率對5086鋁合金薄板組織與性能的影響

金 雪

（天津忠旺科技有限公司，天津 301700）

5086鋁合金屬于5系中高強度的鋁合金，并且是典型的防銹鋁合金，特別是擁有耐海洋與大氣腐蝕的特性。由于密度小、較高的比強度、較高的抗侵蝕性及良好的可焊性，廣泛應用于房屋建筑、汽車制造業(yè)及海洋船舶制造等領(lǐng)域。

5系合金屬于不可熱處理強化鋁合金，由于沒有有效的強化相，不可熱處理強化，主要依靠固溶強化和冷加工硬化來提高合金的強度[1]。其中，Mg含量不同時，冷軋加工率對其性能的影響也不同，高Mg含量下，鋁合金板材的加工硬化率會升高，但是當Mg含量超過3.5%后，鋁和鎂形成的化合物會有在晶界連續(xù)析出造成腐蝕性能下降的風險，因此，對于冷加工后的高鎂合金來說，當應用于船舶等海洋工程時，必須考慮板材的耐蝕性[2]。本實驗以5086合金為實驗對象，從生產(chǎn)工藝入手，對其進行不同程度的冷變形來獲得力學性能優(yōu)異的鋁合金，并采用通用腐蝕標準評判其耐蝕性。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

本文試驗材料取自天津忠旺科技有限公司，化學成分如表1所示。板材的生產(chǎn)工藝流程：熔煉-鑄造-鋸切-銑面-均勻化-熱軋-冷軋。采用的規(guī)格為630mm×2150mm的鑄錠，其中熱軋前爐溫490℃時鑄錠入爐，金屬溫度達到480℃后保溫3小時，然后出爐軋制。粗軋后進入精軋，終軋溫度控制在270-280℃之間，熱軋板厚6mm。板材經(jīng)過精軋冷卻至室溫后進行冷軋，冷軋變形量分別為6%、9%、12%。

表1 5086鋁合金的化學成分

1.2 分析方法

利用檢測中心OM分析5086板材在縱截面的析出相分布情況，腐蝕劑：40%H3PO4，腐蝕條件：35℃水浴3min；合金的剝落腐蝕和晶間腐蝕執(zhí)行ASTM G66和G67標準；拉伸試樣尺寸和拉伸試驗規(guī)格以GB/T228.1-2010為標準，采用檢測中心的力學實驗機進行力學性能的測試。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 5086冷軋板的力學性能及組織分析

表2 5086冷軋板的力學性能

5086合金經(jīng)不同冷軋變形量的力學性能的結(jié)果如表2所示，從表2可以看出，合金的抗拉強度及屈服強度隨著冷變形量的增加而增加，而延伸率則隨之下降。經(jīng)過6%的冷變形，屈服強度和抗拉強度均有提高，抗拉強度的值達到297MPa，屈服強度超過240MPa；經(jīng)過9%的冷變形，抗拉強度的值達到308MPa，屈服強度超過268MPa；經(jīng)過12%的冷變形，屈服強度和抗拉強度提升最多，抗拉強度的超過熱軋板強度30MPa以上，屈服強度超過熱軋板150MPa，其強度得到了大幅度的提高。

圖1 9%變形量下5086合金冷軋板金相照片

5086冷軋板的典型金相照片如圖1所示，從中可以看出，5086冷軋板的合金相基本由細小的彌散相和塊狀的含F(xiàn)e相組成，分布規(guī)律也不規(guī)則。

2.2 5086冷軋板的腐蝕性能分析

2.2.1 5086冷軋板的晶間腐蝕性能

晶間腐蝕實驗按照ASTM-G67標準進行，計算每個試樣的失重，計算公式為ε=(m1-m2)/S，ASTM G67規(guī)定不大于15mg/cm2為合格，即15mg/cm2。5086鋁合金冷軋板的晶間腐蝕性能如表3所示，從表中可以看出，三種加工率下的鋁合金板材的晶間腐蝕量，即失重均為6mg/cm2，冷軋加工率對5086合金的晶間腐蝕性能沒有影響。根據(jù)ASTM G67的標準要求，三種加工率下的板材的晶間腐蝕量均滿足ASTM B928標準要求。

表3 5086冷軋板的晶間腐蝕性能

2.2.2 剝落腐蝕性能

剝落腐蝕實驗按照ASTM-G66標準進行，將三種加工率下的鋁合金分別進行剝落腐蝕試驗，試驗后根據(jù)標準判定表面的等級。

經(jīng)過判定，三種加工率下的5086鋁合金板材試驗后表面光滑，均只發(fā)生了少量的點蝕，沒有明顯的起皮、分層等現(xiàn)象出現(xiàn)，腐蝕等級均為N級。選取9%加工率下的剝落腐蝕為典型照片，如圖2所示。

圖2 9%加工率下5086合金剝落腐蝕后宏觀照片

3 結(jié)論

（1）5086鋁合金冷軋板隨著加工率的增大，強度增加，延伸率下降。

（2）5086鋁合金板材中合金相由細小的彌散相和塊狀的含F(xiàn)e相組成，不同冷軋加工率對其相組成及分布無明顯影響。

（3）5086冷軋板在不同加工率下的耐蝕性優(yōu)異，其晶間腐蝕的失重均為6mg/cm2，剝落腐蝕結(jié)果評級均為N，加工率對其耐蝕性影響不大。