換熱器用新型復(fù)合鋁帶的熱處理工藝研究

賀文秀， 劉兵， 梁曉寧， 李曉波

(東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱150060)

隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技不斷進(jìn)步，電廠換熱器中鋁翅片的材料由原始的鋁光箔加焊料逐步改為新型鋁合金復(fù)合材料，此種翅片具有焊接性能更好、翅片強(qiáng)度更高、換熱器在高溫下更穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。我公司研制的換熱器用新型復(fù)合鋁帶4343/3003A/4343，皮材采用4343合金雙面包覆，芯材采用新合金3003A，本文系統(tǒng)地研究此種復(fù)合鋁帶冷軋后的熱處理工藝并總結(jié)出最佳工藝方案，最終滿足用戶的使用要求。

1 材料要求

1.1 化學(xué)成分

4343/3003A/4343合金的化學(xué)成分見

表1 試驗料化學(xué)成分

1.2 材料規(guī)格和性能指標(biāo)

成品規(guī)格：0.25mm×190mm

技術(shù)指標(biāo)：力學(xué)性能指標(biāo)如下表2：

表2 4343/3003A/4343復(fù)合鋁帶力學(xué)性能指標(biāo)

2 試驗方案

2.1 總工藝路線

鑄錠→皮材4343、芯材3003A 焊合→熱軋→冷軋→精整剪切→熱處理→包裝驗收

2.2 兩種熱處理工藝方案

方案1：(成品不完全退火， H24狀態(tài))

熱軋卷→冷軋至成品厚度→精整剪切至成品寬度→最終熱處理→包裝驗收

方案2：(半硬狀態(tài)下+低溫回火的工藝)

熱軋卷→冷軋至一定厚度→中間退火→冷軋至成品厚度→精整剪切至成品寬度→最終熱處理→包裝驗收

3 試驗方法

3.1 將兩種試驗方案的成品取樣做退火處理：方案1的成品退火溫度為180℃～450℃；方案2的低溫回火溫度為180℃～250℃。

3.2 對退火后試樣做常溫縱向拉伸實(shí)驗，并繪制出退火軟化曲線。

3.3 對退火后試樣做顯微鏡下縱向100倍偏光實(shí)驗，并拍出金相照片。

4 試驗結(jié)果

4.1 兩種試驗方案的退火軟化曲線及偏光照片。

① 方案1的退火軟化曲線及偏光照片，見圖1。

圖1-1 方案1退火軟化曲線

② 方案2的退火軟化曲線及偏光照片，見圖2。

圖2-1 方案2退火軟化曲線

5 結(jié)果分析并確定方案

5.1 結(jié)果分析

方案1：根據(jù)試驗結(jié)果，從圖1-1可以看出，從180～280℃這段溫度區(qū)間上看，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度下降緩慢，延伸率上升緩慢，從圖1-2、圖1-3的偏光照片可以看出，材料為加工組織剛開始回復(fù)階段，而到達(dá)290℃抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度下降明顯，延伸率明顯提高，從圖1-4和的偏光照片可以看到已有少量晶粒出現(xiàn)，此時看作金屬開始再結(jié)晶，到達(dá)330℃左右強(qiáng)度和延伸率的趨勢都趨于平緩，從圖1-5、圖1-6、圖1-7可以看出在300～330℃的區(qū)間上進(jìn)行再結(jié)晶，直到330℃金屬已經(jīng)完全再結(jié)晶，當(dāng)溫度升高到380℃、450℃時，從圖1-8、圖1-9晶粒尺寸變化不大，強(qiáng)度、延伸率變化也不大。綜上分析，可以認(rèn)為290℃左右是再結(jié)晶開始溫度，330℃左右是再結(jié)晶結(jié)束溫度。即熱處理制度為：爐氣定溫280℃，金屬到溫270℃，保溫1小時，出爐空冷。

方案2：在冷軋中間厚度進(jìn)行完全退火處理，然后再軋制為成品厚度，此時材料的狀態(tài)是H16，也就是3/4硬狀態(tài)。方案2目的是在材料處于3/4硬狀態(tài)時進(jìn)行低溫回火處理，使之抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度下降，延伸率上升，從而達(dá)到半硬狀態(tài)，也就是H24狀態(tài)，從圖2-1可以看出，在回火溫度180～250℃過程中抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率變化的趨勢。即熱處理制度：爐氣定溫220℃，金屬到溫210℃，爐氣轉(zhuǎn)定溫210℃，加熱2小時，出爐空冷。

5.2 確定最佳工藝方案

根據(jù)圖1-1，圖1-2，總結(jié)出兩種方案的最終成品力學(xué)性能，見表3。

表3 兩種方案的最終成品力學(xué)性能

從表3可以看出，兩種方案的力學(xué)性能都可以滿足用戶要求(見表2)，兩種方案材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度都相差不大，但方案1材料的延伸率明顯高于方案2。從用戶使用材料的角度看，要做成合格翅片除了保證材料的強(qiáng)度外，還要具有良好的塑性，所以方案1優(yōu)于方案2；從工藝成本的角度看，方案2經(jīng)過兩次退火，而方案1只經(jīng)過一次退火，所以方案1的工藝成本比方案2低。綜上所述在同時滿足用戶對材料力學(xué)性能指標(biāo)的兩種方案中，選擇方案1為最佳冷軋工藝路線，采取成品不完全退火的熱處理制度，即狀態(tài)為H24。

6 結(jié)論

根據(jù)兩種方案的成品力學(xué)性能對比分析以及用戶對產(chǎn)品的使用要求，最終確定方案1為4343/3003A/4343的最佳工藝方案，即：熱軋卷→冷軋至成品厚度0.25mm→矯直精整→剪切成品→成品熱處理→包裝驗收。