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LC52鋁合金（裝甲用鋁合金 國軍標(biāo)中強(qiáng)可焊鋁合金）鍛造工藝及性能
一、試驗用材料及試驗方法
先根據(jù)LC52鋁合金的中限成分(表1)，按配料標(biāo)準(zhǔn)配好爐料，裝爐熔煉，純鋁鋪底半連續(xù)鑄錠。鑄出尺寸為φ170mm的合格鑄錠，然后進(jìn)行均勻化處理。均勻化處理溫度為460℃，時間為24h，出爐空冷。將均勻化處理后的鑄錠一部分扒皮加工成φ6mm的標(biāo)準(zhǔn)化試樣和φ20mm×30mm的壓縮變形抗力試樣，進(jìn)行高溫拉伸和高溫壓縮試驗；另一部分扒皮后在750kg電動空氣錘上進(jìn)行鍛造工藝試驗，鍛后進(jìn)行力學(xué)性能試驗及金相組織與斷口分析。用μHP-10萬能材料試驗機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能測試，用CAMBRIDGE S360掃描電鏡進(jìn)行鍛件拉斷斷口形貌分析，再用Neophot-Ⅱ型光學(xué)顯微鏡進(jìn)行金相組織觀察。 二、試驗結(jié)果及分析
1.高溫塑性試驗
LC52鋁合金高溫拉伸試驗與高溫壓縮試驗結(jié)果分別示如圖1和圖2。試驗結(jié)果表明，隨合金溫度升高，強(qiáng)度迅速下降，塑性明顯增加。溫度到250℃時，強(qiáng)度從室溫的288MPa下降到128MPa，延伸率從16%增加到25%；溫度升到460℃時，強(qiáng)度只有50MPa，延伸率達(dá)40%，說明這時鑄錠具有良好的塑性和較小的變形抗力；當(dāng)溫度升到500℃時強(qiáng)度雖然繼續(xù)下降，而延伸率卻不再增加，反而有所下降。因此該合金的可鍛溫度區(qū)可確定為300℃～460℃。 由高溫壓縮試驗可以看出，試樣在300～500℃范圍，合金變形量在76%不開裂，在450℃時塑性最好合金變形量在80%不開裂，由此可以看出合金在250～500℃具有較好的塑性。
2.鍛造工藝試驗
根據(jù)高溫拉伸和高溫壓縮試驗結(jié)果，結(jié)合鋁合金半連續(xù)鑄錠晶粒細(xì)小的特點，綜合分析認(rèn)為，影響該合金強(qiáng)度與塑性的主要因素是鍛造變形量和鍛后熱處理工藝。因該合金的高溫塑性較好，為簡化工序便于生產(chǎn)，決定采用一次鐓拔的大變形鍛造工藝，二火鍛成。第一火軸向壓縮，錘擊力要輕，每次變形量要小，總變形量要控制在60%左右；第二火軸向拔長，這次的錘擊力在前火的基礎(chǔ)上可增大，軸向拔長的總變形量為85%，然后繼續(xù)一次打扁方，此時可采用大壓下量鍛造，鍛造終了鍛件的總變形量可達(dá)95%。終鍛溫度為385℃，鍛坯鍛后在空氣中冷卻。鍛件的金相組織見圖3。
(a)橫向的金相組織(b)縱向的金相組織
圖3鍛件的金相組織(×200)
3.試驗結(jié)果
為了消除鍛后應(yīng)力，提高合金機(jī)械性能須進(jìn)行鍛后處理。鍛后處理工藝為460℃×1h，室溫水淬；再120℃×24h人工時效。其鍛后拉力性能為：縱向σb：495～510MPa，σ：12%～16%；橫向σb：485～495MPa，δ：7.5%～10%。該性能達(dá)到LC52鋁合金裝甲板的國軍標(biāo)要求。
4.合金的金相組織與斷口分析
合金鍛件熱處理后的縱向組織見圖4，是由部分再結(jié)晶組織與變形的纖維狀組織組成，化合物被破碎并沿鍛造主變形方向排列，但不是十分明顯，這種組織上的方向性使合金性能上也呈現(xiàn)方向性，因此合金的橫向性能稍差于縱向性能。 圖5為拉力試樣的斷口形貌，表現(xiàn)為韌窩狀斷口，不同試樣的韌窩形態(tài)大小及深淺相當(dāng)，大韌窩套小韌窩，且斷口均呈穿晶斷裂，說明合金的韌性較好，在斷口的韌窩中有少量的夾雜物，對夾雜物進(jìn)行成分分析，其主要成分為Zr、Ti。
三、討論
眾所周知，合金的組織特征與合金成分、加工方式及熱處理工藝密切相關(guān)。合金在鍛造過程中，在主變形方向上晶粒被壓扁，這些有明顯方向性的晶粒形狀在隨后的熱處理過程中不會發(fā)生變化。因合金中添加了Mn、Cr和Zr等微量元素，這些元素形成金屬間化合物的小粒子，在固溶熱處理過程中這些粒子阻止大角度晶界移動［1］，使再結(jié)晶過程難以形成，同時由于添加了這些元素后使晶粒細(xì)化，晶粒沿變形方向被拉長，特別是加Zr后，這種現(xiàn)象尤為顯著。晶粒沿主變形方向拉的很長，幾乎呈纖維狀，這種明顯的纖維狀組織具有更高的抗應(yīng)力腐蝕性能［2］。因此合金的綜合性能得到提高。該合金的斷口形貌為穿晶韌性斷裂且微坑較大，這些微坑的大小和深度與材料基體的塑性變形特性有關(guān)。據(jù)報導(dǎo)，材料的斷裂韌性值愈大，微坑也越大，而且微坑越大越深，合金的塑性也就越好，說明微坑的形核位置較少［3］。同時在斷口觀察中只在較大的微坑中發(fā)現(xiàn)有夾雜物，且夾雜物不大，這些夾雜物對合金的性能不會產(chǎn)生大的影響。
LC52鋁合金的可鍛造溫度區(qū)間較窄，但塑性變形流動性較好，傳遞塑性變形能力也較高，總變形量可達(dá)95%，因此分布在晶界上的化合物容易破碎，只要鍛造工藝制度合理，是可以獲得較為理想的鍛件。
四、結(jié)論
(1)LC52鋁合金的始鍛溫度為460℃，終鍛溫度為300℃，在此溫度區(qū)間鍛造合金具有良好的工藝性能。
(2)采用一次鐓拔大壓下量鍛造工藝，工藝簡單，變形充分，消除了原始組織中的缺陷，將變形傳到心部，化合物顯著破碎，使鍛件得到較高的力學(xué)性能。
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