5052铝合金热轧板带裂边的原因及其预防措施

1、2008 .Vol.36.N8轻合金加工技术LAFT195052铝合金热轧板带裂边的原因及其预防措施Cause tf edge crack tf hot rolling 5052 aluminum alloy strip and it s prevention吴广宇，卢秉林WU Guang-yu JJJ Bing-lin（江苏常铝铝业股份有限公司，江苏常熟215500）摘要:分析了 5052铝合金热轧板带裂边的成因及其影响因素.并提出了预防措施o关键词:5052铝合金:板带:热轧:裂边:附加拉应力：临界应力中图分类号:TGB39文献标识码:B文章编号:1007 - 7235（2008）08 -

2、 0019 - 03图1板坯人裂口5052铝合金属于A1 险系含量为2.2% 2- 8 %，它具有质量轻、强度中等、耐蚀性和焊接性良好 及易加工成形等特点被广泛应用于航天航空、交通运 输、IT产业以及建筑装潢等各个领域。在5052铝合金热轧板带的试生产过程中.发现 该合金塑性低变形抗力大、板带轧制生产难度较 大。尤其是热轧过程中.经常出现板坯大裂口和带 卷大裂边的现象（见图1、图2） 致使热轧和冷轧无 法正常生产。因此解决热轧裂边问题是5052铝合 金板带生产的关键技术之一。15052铝合金热轧板带的裂边情况图2带卷人裂边热轧5052铝合金裂边通常有两类图1为热轧 板坯的边部大裂口 当板坯被轧

3、到200 mm120 mm 厚时.板坯边部出现大裂口 .单面裂口深度达150 mm.使热轧过程无法继续进行。图2为热轧带卷的 严重裂边当板坯轧至12 mm5 mm厚进行双卷取 轧制时带卷两侧出现垂直于板侧、向板材中部扩展 的锯齿状裂边.单边深度达30 mm45 mm.使冷轧 工序无法正常进行。对5052铝合金（坯料尺寸：465 mm XI 090 mm X 4 500 mm）热轧板带试生产过程中出现的热轧裂边情 况统计结果见表1。由表1可见在统计总数的200块坯料中.热轧裂 边占62 %,其中板坯裂口占7 %.带卷裂边占55 %。热 轧裂边是影响5052铝合金板带正常生产的主要因素。收稿日期：

4、2008 - 04 - 10第一作者简介:吴广宇（1978 -）.男.安徽黄山人，助理工程师。1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2008 .Vol.36.N8轻合金加工技术LAFT21表1 5052合金热轧开裂和板带裂边情况统计表统计总数板坯开裂板带裂边两种裂边总数（块）块数比例/%块数比例块数比例/%20014711055124622 5052铝合金热轧板带裂边的原因2.1金属断裂的实质金属的断裂是变形体内裂缝的生成和发展的最 终结果山，其实质是变形体内附加拉应

5、力0 + )达到 并超过孔洞扩展的临界应力Oc).即。+ (1) 由公式(1)可知.影响金属塑性变形断裂的主要因素 是金属本身的性质和变形时的附加拉应力。+。金属的断裂发源于变形体内小的空洞而空洞 主要在析出物、夹杂物等第二相粒子的地方。饨脆性”是Al-Mg合金特有的缺点.w (Mg) 2 %时就会有游离Na出现o通常Na在铝合金中 以金属间化合物(NaAlSi)状态出现.但在Al-Mg合金 中由于Na在A1中的溶解度很小,Mg与Si优先结 合成M&Si .其反应式为：AlNaSi + 2Mg W& Si + Na (游离态)+ AlNa的熔点低(97. 7，不溶解于液态和固态铝 中游离Na在

6、凝固过程中吸附于正在生长着的枝晶 表面或晶界在随后的加热过程中游离Na以液态存 在使枝晶边界或晶界的强度大大降低导致Al-Mg 合金的6大大降低而易于断裂。当vv(Mg) =2.2%2. 8 %时,5052铝合金具有 Na脆性”。从不同裂边程度料卷取样的光谱分析 中发现其主要化学成分与正常料卷的相同.但裂边 料卷中含有微量的Na元素。热轧板带裂边深度与 Na含量的统计结果见表2。由表2可知.裂边深度随Na含量的增加而增 大.而且Na含量越高裂边増大的速率越快。表2板带裂边深度与Na含量的统计结果裂边裸度/mm 05 615 1650 51150 151300w(Na)/10-6 5 612 1

7、320 2135 3660由于5052铝合金采用了铳面工艺铸锭上下表 面的细小裂纹被清除因此板带热轧时很少产生中 裂现象:而侧面未进行铳面细小的表面裂纹在热轧 过程中易诱发裂边缺陷的产生板带热轧过程中由于变形条件(加热温度、变形温 度、变形速度、变形程度、辐型、张力及周围介质等)的变 化和不均匀导致变形的不均匀其结果在板带内部产生 附加应力.变形大的部分产生附加压应力。变形小的 部分产生附加拉应力。当。+ I 时板带出现开裂: 此时若J +出现在边部则产生裂边。2.2热轧开坯阶段在板厚大于200 mm的开坯阶段.由于板坯厚轧制 温度高塑性好且压下率小板坯两边与中间的温差小. 不均匀变形小迪部的

8、附加拉应力。+小虽有“钠脆”的 影响但J . 5 .因此板坯边部未出现开裂0 2.3板坯的裂口随着轧制过程的进行轧制温度和金属塑性逐 渐降低轧件越轧越长板坯两边与中间的温差越来 越大不均匀变形的增加边部的附加拉应力不断增 大,当轧件厚度为200 mm120 mm时。.很大;而6 由于轧制温度和塑性的降低而降低当Q+ Rc时. 板坯边部出现裂口 .随着轧制过程的进行使裂口不 断扩大导致轧制过程无法进行。2.4带卷的裂边对于Na含量较少S较小)的扁锭.当不均匀变 形产生的附加拉应力。+ 6时热轧板坯不出现裂 口。当板坯轧制到12 mm5 mm进行双卷取轧制 时由于带卷的温度较低6减小而边部与中间的

9、 温差更大，不均匀变形加大P +增加在卷取张应力 q的作用下当0 + + g) I 时带卷出现裂边。3改善5052铝合金热轧板带裂边的 措施Z3.1严格控制杂质含量在熔炼过程中严格控制Na、氏和Si的含量.使 v(Na) w(Si)。3.2制定合理的铸造工艺铸锭的裂纹对热轧板带裂边的影响较大。产生 铸锭裂纹最直接的原因是应力的破坏作用。对于铸 锭尺寸一定的半连续铸造合金锭应力的大小主要 取决于铸造速度和二次水冷强度。对于5052铝合 金应适当降低铸造温度、铸造速度和二次冷却强度. 以减小铸造应力进而减小裂纹倾向。3.3制定合理的热轧工艺不均匀变形产生的附加拉应力是产生热轧板带 裂边的直接原因。

10、因此适当提高铸锭均匀化的温度 和热轧温度控制轧制速度和乳液温度减小温降 控制辐型(预防中浪)和采用微张力轧制等减小板带 边部附加拉应力的措施可以防止或减小裂边。通过采取以上措施-5052铝合金热轧板带的裂 边现象已得到了有效的控制.正常生产的5052热轧 带卷的边部情况见图3。图3采取控制措施后热轧的5052合金带卷4结论(1)板带边部的附加拉应力超过板带自身的孔洞 扩展的临界应力(亦称抗断应力)是裂边产生的实质：Na脆性”降低了抗断应力.是造成5052铝 合金板带热轧裂边的内因因此必须严格限制合金 中川(Na) 5 X106;(3)不均匀变形是造成5052铝合金板带热轧裂 边的外因它造成了板

11、带边部的附加拉应力因此 减小板带边部温降、预防中浪和采用微张力轧制等 来减小不均匀变形以降低(或不出现)附加拉应力， 可有效减少或预防板带热轧裂边。1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2008 .Vol.36.N8轻合金加工技术LAFT#1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2008 .Vol.36.N8轻合金加工技术LAFT#参考文献:1

12、 赵志业金属塑性变形与轧制理论M.北京:冶金工业出版社,1980.2 有色合金材料生产漏写组有色合金材料生产M长沙:中南矿冶学院出版社,1974.3 郝志刚黄晶时羽等.5083铝合金大规格扁锭熔铸工艺研究J.轻合金加工技术.2006(刀:15 - 17.4 海朝智.冯正海.LF6扁锭热轧碎裂原因的分析J轻合金加工技术995(11) :11 - 13,37.1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2008 .Vol.36.N8轻合金加工技术LAFT#1994-2009 C

13、hina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2008 .Vol.36.N8轻合金加工技术LAFT#(上接第14页)共晶相溶解较快保温8 h之后共晶相溶解速度变 慢。若均匀化处理温度达到足够470 C,处理48 h后 非平衡凝固共晶相溶解得较完全但当温度升高到参考文献：480.合金容易过烧(3)7A04合金铸锭在低于480 C均匀化过程中. 含AlCuFeMn的块状结晶相几乎不溶解只是形态发 生变化。1994-2009 China Academic Journal Electronic Publi

14、shing House. All rights reserved, 2008 .Vol.36.N8轻合金加工技术LAFT#1 王洪斌.Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的研究现状与发展趋势J.材料导报,2003,17(9) :1 - 4.2 中国航空材料手册编辑委员会中国航空材料手册M.北京标准出版社,1989:256 - 257.3 张勤.崔建忠.CREM7075铝合金的微观组织和性能J.材料导报.2002,16(1) :61 - 65.4 谢优华杨守杰戴圣龙等.Zr对超高强铝合金铸态组织及晶粒度的影响J 中国有色金属学报.2002 , 12(3) :131- 140.5 顾景诚铝合金铸锭析出退火处理的进展J轻合金加工技术,1996,24(11) :7- 11.6 陈绍康.LC4合金低熔点共晶相组成及固溶变化J.铝加工.1994,17(6) :18- 20.7 曾渝尹志民侏远志等.热处理工艺对超高强铝合金组织与性能的影响J 矿冶工程.2004 ,3 :67 - 69.南山集团轻合金公司扁锭车间三期工程2008年底投产山东南山集团轻