ВЛИЯНИЯ МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ КАЛЬЦИЕМ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВ СПЛВОВ СИСТЕМЫ Al-Mg-Si

Технология получения листов

Для проведения дальнейших исследований было необходимо получение листовых полуфабрикатов из слитков. Технология получения листов методом рулонной прокатки была разработана АО «КУМЗ» совместно с ВИАМ.

Разработанная технология предусматривала введение кальция непосредственно в расплав перед переливом металла из плавильной печи в миксер в процессе изготовления слитков. Для обеспечения максимального растворения избыточных фаз слитки подвергались гомогенизации при температуре (560-575)°С. Горячую прокатку листов выполняли при температуре (390-410)°С [57].

Были получены листы толщиной 1,5-3 мм с различным содержанием кальция (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Химический состав исследуемых листов

Маркировка

сплава

Содержание элементов, % масс.

Si

Mg

Си

Ми

Са

Fe

КАВ)

0,71

0,42

0,12

0,16

0,12

2

0,73

0,43

0,14

0,18

0,015

0,16

3

0,70

0,43

0,12

0,14

0,13

0,17

4

0,68

0,40

0,13

0,15

0,20

0,15

Анализ микроструктуры листов четырех исследуемых составов показал заметное различие, как по размеру зерна, так и по характеру самой структуры (рис. 3.1).

Зерна в сплаве 1 (без кальция) значительно крупнее, чем в сплаве 4 (содержание кальция 0,20 %), соответственно -145 и ~25 мкм, они имеют более равноосную (полигональную) форму. Все это указывает на то, что в материале листа из сплава 1 (не содержащего кальций) прошла собирательная рекристаллизация. Зерна в сплаве 4 более вытянуты. Размер зерна в листе состава 2 составляет более 100 мкм [58].

Для определения влияния модифицирующей добавки кальция на формирование текстуры листов был выполнен анализ текстурных компонент, образующихся в листах в поверхностной части и на глубине листа по толщине.

В средней части сечения листов всех сплавов отмечено присутствие октаэдрической ориентировки сдвигового типа {111} -<011 >, которая выражена наиболее отчетливо в сплаве 4 (содержание кальция 0,19... 0,20%).

Структура листов с различным содержанием кальция а - без Са, б - 0,015 % Са, в - 0,13 % Са; г - 0,20% Са

Рис. 3.1. Структура листов с различным содержанием кальция а - без Са, б - 0,015 % Са, в - 0,13 % Са; г - 0,20% Са

Основной особенностью прямых полюсных фигур (ППФ) листов, закаленных после выдержки при температуре 530°С после нагрева в селитровой ванне, является наличие сильного центрального максимума (Р~ 10-20), соответствующий кубической текстуре, которая формируется обычно в процессе рекристаллизации. Помимо кубической текстуры, на ППФ подповерхностных слоев сплавов 1 (без кальция) и 2 (содержание кальция 0,015 %) фиксировались следы текстуры Госса типа {110}-<001> и компонент {113}-<332>, которая ослабляет способность материала к глубокой вытяжке.

На большинстве полюсных фигур видны изолированные, свидетельствующие о присутствии крупных зерен, интенсивные максимумы (рис. 3.2), выстраивающиеся в кольца, отвечающие углу наклона % ~ 55°, что указывает на возможность формирования аксиальной текстуры {111} . Полюсные фигуры сплава 3 (содержание кальция 0,13 %) имеют более регулярный характер, на них практически полностью отсутствуют сильные изолированные максимумы (рис. 3.3), что позволяет утверждать о модифицирующем воздействии добавки кальция [59].

Обнаружено систематическое изменение интенсивности кубического компонента при варьировании химического состава (содержания кальция), указывающее на возможность регулирования текстуры, и, соответственно, штампуемости изучаемых листов за счет введения в качестве легирующих добавок кальция.

В образцах сплавов 1 (без кальция) и 2 (содержание кальция 0,015 %) по толщине листа имеет место неоднородность зёренной структуры - в поверхностном слое прошла собирательная рекристаллизация, во внутренних слоях рекристаллизация идёт с образованием сильной кубической текстуры и зёрен с ориентацией (113)-^( 114).

В листах сплава 3 (содержание кальция 0,13 %) резкой неоднородности текстуры по толщине не наблюдается, наблюдается выравнивание кубической текстуры по толщине. В поверхностном слое сильные индивидуальные максимумы отсутствуют, в промежуточном слое наблюдаются следы текстуры Госса. Во внутреннем слое имеет место цепочка текстурных максимумов, отвечающая регулярности в ориентировке зёрен, сформировавшихся при рекристаллизации на её определенном этапе. Очень однородной равномерной зёренной структурой по толщине обладают листы сплава 3, что должно обеспечить высокую технологичность листов с содержанием легирующей добавки кальция 0,13... 0,18% при глубокой вытяжке.

Рентгенофазовым анализом удалось идентифицировать отдельные наиболее интенсивные рефлексы интерметаллических фаз, присутствующих в листах (рис. 3.4). Как и обычно, для сплавов системы А1- Mg-Si типа авиаль, в основном, это фазы, содержащие железо, такие как а-(А1, Fe, Si), Al3Fe, Al)8Cu4Si и пр. По интенсивности дополнительных рефлексов примесных фаз сплавы 1 (без кальция), 2 (содержание кальция 0,015 %), 3 (содержание кальция 0,013 %) и сплав 4 (содержание кальция 0,20 %) различаются несущественно. Оценка общего содержания избыточных фаз в сплаве 3 после закалки дает величину ~ 5,5 об. %.

ППФ листов сплава 1 (без кальция)

Рис. 3.2. ППФ листов сплава 1 (без кальция)

ППФ листов сплава 3 с легирующей добавкой 0,13 % Са

Рис. 3.3. ППФ листов сплава 3 с легирующей добавкой 0,13 % Са

Дифрактограмма сплава с содержанием кальция 0,13%

Рис. 3.4. Дифрактограмма сплава с содержанием кальция 0,13%

Оценивая влияние легирующей добавки кальция как модифицирующего компонента, сдерживающего развитие собирательной рекристаллизации, следует, прежде всего, отметить, что он может, как и другие щелочноземельные металлы II группы, проявить себя в качестве поверхностно-активного элемента. Не исключено также, что легирующие добавки кальция, как фазообразущего компонента, приводят к образованию дисперсных частиц избыточных интерметаллидных фаз или неорганических соединений, способствующих зарождению новых зерен.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >