» » Технология отжига листов термически не упрочняемых алюминиевых сплавов
20.01.2015

Единственный вид термической обработки алюминиевых сплавов не упрочняемых термической обработкой, — отжиг, а способ упрочнения — нагартовка при холодной деформации. Листовые полуфабрикаты из всех сплавов рассматриваемой группы поставляются промышленности в горячекатаном без термической обработки, отожженном, нагартованном и полунагартованном состояниях после горячей или холодной прокатки.
Применительно к рассматриваемой группе сплавов используют высокий и низкий отжиги.
Высокий отжиг. Высокий отжиг проводят при повышенных температурах и времени выдержки, достаточном для полного разупрочнения сплавов, вызываемого рекристаллизацией. Эту операцию применяют либо как промежуточную термообработку для снятия нагартовки после холодной или горячей прокатки, либо как окончательную термообработку для получения полуфабрикатов с высоким уровнем пластических свойств. При назначении режимов высокого отжига необходимо считаться с возможностью роста зерен (собирательная рекристаллизация), неблагоприятно влияющего на механические свойства сплавов.
Во избежание роста зерна при высоком отжиге выдержка должна соответствовать минимально необходимой. Росту крупного зерна способствуют неоднородное распределение легирующих компонентов в твердом растворе (дендритная ликвация) и неравномерность деформации по объему полуфабрикатов. Склонность к образованию крупных зерен особенно сильно проявляется при медленном нагреве, когда из появившихся в небольшом количестве при низких температурах центров рекристаллизации успевают вырасти зерна больших размеров. Поэтому нагрев при высоком отжиге следует вести с максимально возможными скоростями.
Режимы отжига при промежуточной и окончательной термической обработке могут различаться. Это связано с назначением рассматриваемого отжига. В случае промежуточного отжига основным является получение максимальных характеристик пластичности, а нежелательные структурные изменения могут быть устранены последующей холодной прокаткой и окончательной термообработкой. При окончательной термической обработке выбор режима определяется только требованиями к механическим и физике химическим свойствам полуфабрикатов в состоянии поставки.
Низкий отжиг. При низком отжиге, который проводится при сравнительно низких температурах, в металле происходит полигонизации, а рекристаллизация не успевает пройти полностью. Как известно, процесс рекристаллизации протекает во времени, и поэтому при заданной температуре отжига, варьируя время выдержки можно регулировать степень снятия нагартовки от предыдущей деформации. При низком отжиге наблюдается частичное разупрочнение и некоторое повышение пластичности. Его применяют только как окончательную термообработку для обеспечения требований потребителя по механическим и физико-химическим свойствам полуфабрикатов. Режимы высокого и низкого отжига для сплавов, не упрочняемых термической обработкой, приведены в табл. 6.
Технология отжига листов термически не упрочняемых алюминиевых сплавов

Рассмотрим некоторые факторы, определяющие выбор режимов термической обработки сплавов алюминия не упрочняемых термической обработкой.
Технический алюминий. Технологические характеристики алюминиевых листов улучшаются с уменьшением размера рекристаллизованных зерен. Поэтому технология производства полуфабрикатов должна обеспечивать получение мелкого зерна. На величину зерна листового алюминия влияют состав и технологические факторы при прокатке и термической обработке.
Некоторые элементы измельчают зерно алюминия при кристаллизации, другие — при рекристаллизации. Так, например, небольшие присадки титана резко измельчают литое зерно, но не влияют на размер рекристаллизованных зерен. Размер рекристаллизованных зерен в алюминии при присадке титана уменьшается только при высоком содержании железа.
Уменьшению величины зерна рекристаллизованного алюминия способствуют отжиг слитков, повышение температуры горячей прокатки, увеличение скорости нагрева деформированных полуфабрикатов при отжиге.
Алюминиевые листы применяют в отожженном, нагартованном и полунагартованном состояниях. Полунагартованное состояние достигается либо нагартовкой отожженных листов до необходимого уровня прочностных свойств (рис. 31), либо низким отжигом нагартованного металла. В полунагартованном состоянии регламентируется не только нижний, но и верхний уровень прочностных свойств, что и определяет выбор режима низкого отжига.
Технология отжига листов термически не упрочняемых алюминиевых сплавов

Нагартованный алюминий при отжиге разупрочняется по-разному в зависимости от исходной суммарной степени деформации при холодной прокатке. Чем выше исходная степень деформации, тем более интенсивно протекает разупрочнение. На рис. 32 показано влияние температуры отжига и степени холодной деформации на разупрочнение технического алюминия. При степени деформации 77 % (кривая 1) интервал температур отжига, обеспечивающий получение необходимого уровня свойств (заштрихованная полоса, на рис. 32), находится в пределах 230 250 С, т. е. составляет 20° С. Такой интервал температур отжига трудно выдержать в промышленных садочных печах, но он легко выдерживается в агрегатах непрерывной термической обработки. При степени холодной деформации 50% (кривая 2 на рис. 32) этот интервал составляет уже 70° С. Оптимальный технологический режим для получения полунагартованного материала включает нагартовку со степенями 40—50% и отжиг при температурах 200—250°С.
Технология отжига листов термически не упрочняемых алюминиевых сплавов

При прокатке и термической обработке неупрочняемых термической обработкой сплавов алюминия трудно сохранить хорошее качество поверхности листов, так как при рулонной прокатке и последующем отжиге из-за силового взаимодействия между поверхностью листов и элементов транспортирующих устройств возникают дефекты, для устранения которых на линиях отделки листов необходимо вводить дополнительные операции. Поэтому в последние годы начинают распространять установки, в которых термообработка и отделочные операции совмещены в едином технологическом процессе. Схема одной из таких линий, используемой для отжига, резки, маркировки и упаковки листов показана на рис. 33. Эта линия может быть также использована для получения листов с различной степенью нагартовки. Линия состоит из трех участков: Входной участок предназначен для подготовки к непрерывному процессу обработки. Здесь осуществляются операции подачи и размотки рулонов, обрезки кромки, аккумулирование и центрирование ленты перед печью.
Технология отжига листов термически не упрочняемых алюминиевых сплавов

Рабочий участок предназначен для выполнения основных технологических операций. Отжиг проводят в печах струйного нагрева, что обеспечивает высокие скорости нагрева, способствующие получению мелкого зерна. Лента транспортируется на воздушной полушке при непрерывной правке растяжением с точным контролем удлинения. Скорость движения ленты на рабочем участке устанавливается в зависимости or режимов термической обработки и определяет производительность линии.
На выходном участке наносят бумагу для консервации, вырезают сварные швы, сматывают в рулон или режут на мерные длины и укладывают в стопы.