第39卷第5期Vol.39No.
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FOＲGING ＆
STAMPING TECHNOLOGY
2014年5月May 2014
汽车用高强5754铝合金的轧制工艺
陈
建，高云
（河南职业技术学院
汽车工程系，河南郑州450046）
摘要：以汽车用高强5754铝合金为研究对象，研究了热轧温度、冷轧变形量等因素对合金力学性能与显微组织的影响。研究结果表明：汽车用5754铝合金板材在400 440ħ之间进行热轧处理，板材的热轧效果良好，无明显裂纹产生；随着热轧温度的上升，合金板材的抗拉强度与伸长率都降低，400ħ时热轧样品的抗拉强度与伸长率取得最大值；当冷轧变形量在35% 65%之间变化时，合金板材的抗拉强度与屈服强度都逐渐上升，而伸长率逐渐降低，力学性能的变化主要发生在45%变形量至55%变形量之间。
关键词：5754铝合金板材；热轧；冷轧DOI ：10.13330/j.issn.1000-3940.2014.05.016中图分类号：TG166
文献标识码：A
文章编号：1000-
3940（2014）05-0078-04Ｒolling process of high strength 5754aluminum alloy for automobile
Chen Jian ，Gao Yun
（Department of Automotive Engineering ，Henan Polytechnic ，Zhengzhou 450046，China ）
Abstract ：Taking the high strength 5754aluminum alloy for automobile as the research object ，the effect of hot rolling temperature ，cold rolling deformation and other factors on the properties and microstructure of alloy were studied．The results show that when the hot rolling temperature of 5754aluminum alloy sheet is between 400 440ħ，the hot －rolled plate has good rolling effect with no obvious cracks．With the increasing of rolling temperature ，the tensile strength and elongation of alloy plates decrease ，and the maximum values of tensile strength and elongation of hot rolled sample are got at 400ħ．When the cold deformation changes between 35% 65%，the ultimate ten-sil
e strength and yield strength of alloy plates increase gradually ，while the elongation decreases．The mainly changes of mechanical prop-erties occur during deformation of 45%to 55%．
Key words ：5754aluminum alloy sheet ；hot rolling ；cold rolling
收稿日期：2013－09－10；修订日期：2013－12－31基金项目：河南省科技计划项目（122201110029）作者简介：陈
建（1981－），男，本科，讲师
E-mail ：chenjian@sohu
随着全球范围内汽车工业的迅猛发展，对汽车
用材料提出了越来越高的要求。对汽车工艺来讲，高品质、高效率和低能耗等都是众多汽车制造厂商共同追寻的目标。而汽车的轻量化材料可以为汽车产品的安全、低能耗和环保方面起到重要的技术支撑和保障。由Mg 原子的固溶强化和细晶强化所决定的5XXX 系铝合金由于具有中等强度、良好的焊接性、成形性与腐蚀性能等，而被广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等领域
［1－3］
。对汽车工业来说，
变形铝合金被越来越多的应用于制造车门、车厢底板、车身构架等结构件，在车身板件中的应用也逐渐增加。目前为止，不同状态的5754铝合金板材是
汽车制造业（轿车车门、模具、密封件）、制罐工
业所用的主要材料。5754铝合金具有中等强度、良好的耐蚀性、焊接性及易于加工成形等特点，是Al －Mg 系合金中的典型合金。在工业生产中，不同规格与性能板材的加工工艺主要集中在研究铸锭的均匀化退火温度、热轧板的加热温度与开轧温度、道次变形量和总变形量、冷轧变形量等工艺参数对
板材组织与性能的影响
［4－5］
。本文在参考以往其他Al －Mg 系合金轧制工艺的基础上，结合汽车结构用5754铝合金板材的实际应用情况，研究了热轧温度、冷变形量等工艺参数对汽车用5754铝合金板材的力学性能与显微组织的影响。
1试验材料与方法
试验合金采用半连续铸造的冶金铸造方法生产，试验原料为高纯铝（99.99%，质量分数）、工业纯
Mg （99.99%，质量分数），Mn 、Zr 以锰剂与复合锆盐（原料为氟锆酸钾、氯化锂和氟化钙）的形式加入来熔制目标合金，化学成分在PANALY 公司产的Magix －pw2403型荧光发射光谱仪上进行测试，试剂化学成分（%，质量分数）为3.2Mg ，0.49Mn ，0.4Si ，0.24Fe 。合金铸锭规格为50mm ˑ150mm ˑ400mm 的铝合金铸锭。铸锭熔铸完成后，依次进行460ħ
的均匀化退火铸锭切头、
铣面热
轧
冷轧
裁剪
取样。
热轧温度选择380，400，420，440和460ħ，保温3h 后进行开轧，热轧的道次分配率由小到大，热轧成4种不同厚度的热轧板材。热轧后进行中间退火，退火后空冷至室温再进行冷轧，冷轧变形量分别为35%，45%，55%与65%，得到不同厚度的冷轧板材。冷轧后的试样经过裁剪后分别放入电阻炉中进行稳定化退火处理。热轧过程中，前5道次的加工率控制在3% 5%之间，中间10道次轧制过程中加工率控制在5% 20%之间，后5道次的道次加工率控制在20% 35%之间；冷轧过程中均采用6道次轧制，道次加工率控制在3% 20%之间。
依照GB /T 228－2002标准［6］
采用MTS 809试验机测试抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和均匀
伸长率等，拉伸试样为平行轧制方向截取，每组试样截取3根，以其平均值作为测试的最终结果。金相试样经过取样、镶样、研磨、抛光后采用OLYM-PUS 金相显微镜观察不同状态下的显微组织，金相腐蚀液为用Keller 试剂。
2
试验结果与分析
2.1
热轧温度对板材质量的影响
表1为5754铝合金热轧温度对轧板质量的影
响。铸锭经过切头、铣面后，置于电子加热炉中，加热温度为460ħ，保温时间为3h ，考察热轧温度对板材质量的影响。结果表明：在380 460ħ温度范围内进行热轧，板材在380ħ热轧温度下出现了边部开裂情况；在400 440ħ之间进行热轧处理，板材的热轧效果良好，无明显裂纹产生；随着热轧温度的进一步升高，当热轧温度上升至460ħ时，热轧开裂倾向变坏，在轧板的表面出现了裂纹。热轧开轧温度的确定是优化热轧工艺参数的重要环节，是轧制过程的最初环节，关系到热轧后板材的加工塑性。在热轧过程中板材塑性的改善主要是通过铸态组织中的晶粒细化来实现，不同的热
表15754铝合金的热轧温度对轧板质量的影响
Table 1
Effect of hot rolling temperature on rolling plate
quality of 5754aluminum alloy
汽车的
加热温度/ħ保温时间/h 热轧温度/ħ轧板状态4603380边部开裂4603400边部完好4603420边部完好4603440边部完好460
3
460
表面开裂
轧温度，对晶粒组织的细化效果的影响较为明显，若组织过于粗化，板材的塑性降低，在热加工过程中将出现裂纹等缺陷。表1结果显示，在400 440ħ范围内热轧，板材具有良好的塑性，当温度升高至460ħ，晶粒粗化，导致最终板材表面出现裂纹。适宜的热轧温度，可以获得良好的热轧组织，有利于后续冷轧工艺和最终产品的质量。2.2热轧工艺
进一步对400 440ħ温度范围内热轧的板材进行力学性能测试，结果如图1所示。随着热轧温度的不断升高，板材的抗拉强度逐渐降低，而伸长率也逐渐下降。在400ħ热轧样品的抗拉强度最高，伸长率也最高，
抗拉强度为221MPa ，伸长率为22.5%；当热轧温度为440ħ，抗拉强度降为208MPa ，伸长率降为19%。抗拉强度的降低幅度为5.9%，伸长率的降低幅度为15.9%，伸长率的降低幅度高于抗拉强度的降低幅度，也就是说，随着轧制温度的升高，伸长率的敏感性高于抗拉强度对轧制温度的敏感性
。
图1
不同热轧温度下力学性能的变化
Fig.1
Mechanical property under different rolling temperatures
图2为不同热轧温度下轧制板材的金相显微组织。从图中可以看出，当轧制温度为400ħ时，板材的组织中出现了一定数量的再结晶组织，组织较细小，如图2a 所示；随着温度的进一步升高，在
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7第5期陈建等：汽车用高强5754铝合金的轧制工艺
420ħ时，板材组织中的再结晶数量开始减少，但是尺寸相对较大，如图2b 所示；当板材在440ħ进行开轧时，板材中的晶粒尺寸进一步增大，而数量
则不断减少（图2c ）。根据已有研究结果可知［7］
，造成这种组织变化的主要原因在于：轧制变形温度
越低，则材料在变形过程中的储能会更加容易，再结晶晶核的数量会逐渐增多，越容易产生再结晶组
织。在400 440ħ范围内对5754铝合金板材进行热轧的过程中，变形所产生的变形能得到释放，从而产生再结晶晶粒。总体来说，随着热轧温度的升高，再结晶晶粒的数目逐渐减少，而晶粒大小逐渐长大，且合金板材中的位错密度逐渐降低，在力学性能上的表现为抗拉强度的降低及伸长率的降低，与图1的测试结果一致
。
图2不同温度下轧制的5754铝合金板材的金相组织（a ）400ħ
（b ）420ħ
（c ）440ħ
Fig.2
OM microstructure of 5754alloy at different rolling temperatures
2.3冷轧工艺
为了获得较高的强度，板材经过热轧处理后通常要进行冷轧退火处理。板材热轧后进行中间退火，中间退火温度为420ħ，之后进行冷轧处理。图3为不同冷轧变形量下合金板材力学性能的变化，显示出同一厚度的热轧板材经过不同变形量冷轧后的力学性能测试结果。从图中可以看出，当冷轧变形量为35% 65%时，抗拉强度与屈服强度都逐渐上升，而伸长率逐渐降低。当变形量从35%上升至45%时，合金板材的抗拉强度与屈服强度分别上升了30和35MPa ，伸长率降低3%；当变形量从45%上升至55%时，合金板材的抗拉强度与屈服强度分别上升了70和60MPa ，伸长率降低3%；当变形量从55%上升至65%时，
合金板材的抗拉强度与屈服强度分别上升了50和45MPa ，伸长率降低4%。可以看出，力学性能的变化主要发生在45% 55%之间。
图4为不同冷轧变形量下（35% 65%）合金板材的金相显微组织。从图中可以看出，经过冷轧加工后，合金板材为明显的纤维状组织结构。随着冷轧变形量的增大，纤维状组织的密度逐渐上升。经过中间退火及冷轧变形后，再结晶晶粒组织全部消失，晶粒沿着板材轧制方向明显拉长。当变形量为65%时，合金板材获得最密的纤维状组织（图4d ）。冷轧过程中，
不同的晶粒通过滑移方式来进
图3冷轧变形量对5754铝合金板材力学性能的影响Fig.3
Effect of cold rolling deformation on mechanical
property of 5754alloy
行，随着变形量的增大，晶粒沿变形方向拉长
［8－9］
。同时在变形过程中，合金板材内部将产生各种晶格缺陷，随着变形量在35% 65%的过程中，位错缠
结程度增加，这种位错缠结可以有效抵抗合金板材发生变形，表现在力学性能上则是合金板材的抗拉强度与屈服强度上升。
3结论
（1）汽车用5754铝合金板材在400 440ħ之间进行热轧处理，板材的热轧效果良好，无明显裂纹产生。
08锻压技术第39卷
图4不同冷轧变形量下5754铝合金板材的金相组织
（a）35%（b）45%（c）55%（d）65%
Fig.4OM microstructure of5754alloy under different cold rolling deformation
（2）随着热轧温度的不断升高，板材的抗拉强度逐渐降低，而伸长率也逐渐下降。
（3）当冷轧变形量在35% 65%之间变化时，抗拉强度与屈服强度都逐渐上升，而伸长率逐渐降低。
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第5期陈建等：汽车用高强5754铝合金的轧制工艺