高强韧低膨胀锌基耐磨合金薄板的轧制方法与流程

本发明属于锌合金板加工领域，具体涉及高强韧低膨胀锌基耐磨合金薄板的加工方法；特别涉及ZA33锌基耐磨合金薄板轧制方法。
技术领域：
锌基耐磨合金主要是针对替代市场中大量应用的锡青铜产品，为了进一步提高性能，降低成本，升级产品。锌基耐磨合金、不仅强度，塑性优于锡青铜，而且摩擦系数小，在磨擦产生的热效应相对也较小，膨胀系数低，尺寸稳定性好。其薄板更可替代机械装配制造行业聚四氟耐磨材质的轨道板，提高轨道板的稳定性和使用寿命。现如今锌基耐磨合金薄板生产主要以机械加工为主，一方面加工尺寸会受到限制，即机械加工方法制造薄板难度大。另一方面加工成本也相应极具增加，严重限制了耐磨合金薄板的批量生产。锌合金薄板的生产主要采用机械加工的方法，既费时又费力。现如今锌基耐磨合金薄板轧制还未取得成功，耐磨合金3mm以下薄板轧制过程中，一般会出现微裂纹或边界开裂，使得板材轧制过程进行不下去，同时也会减弱其耐磨性能。以现有锌基合金轧制工艺对其进行轧制，单道次变形量达到30％时，会出现裂纹，随着轧制量加大裂纹会逐渐扩大，以至于板材成形困难。技术实现要素：本发明要解决因锌合金不易塑性变形，现有的轧制技术对于轧下变形量达到或超过30％时，板材就会开裂，难于进一步加工的问题；而提供一种高强韧低膨胀锌基耐磨合金薄板的轧制方法。本发明的高强韧低膨胀锌基耐磨合金薄板的轧制方法是由下述步骤完成的：步骤一、对铸态坯料进行均匀化退火，冷却至室温，然后连续热轧至板厚为4±0.2mm，得到轧制薄板用预制板材；步骤二、对步骤一获得的预制板材进行多道次热轧到3mm以下，其中，每道次轧制结束后直接预热，预热后进行下一道次轧制；其中步骤二的热轧温度比步骤一的热轧温度低50～60℃。步骤一中在360℃条件下对铸态坯料均匀化退火12～15小时。连续热轧的初轧温度为320℃。步骤一中连续热轧的单道次变形量为25％～30％。步骤二中每道次热轧的预热温度为210℃～250℃。步骤二中每道次的变形量为30％～40％。本发明采用分级轧制的方法，即通过一次加热，连续轧制的方法把板材轧制到4mm左右，然后采用每道次加热的方法解决薄板轧制开裂的难题，板厚轧制最终尺寸为0.5mm-3mm，为耐磨锌合金薄板的生产节约了时间，同时降低了耐磨锌合金薄板的生产成本。由于轧制过程可以连续进行，与机械加工相比，提高了生产效率，并可以大批量连续生产，而且轧制尺寸不会受到限制。附图说明图1是拉伸试样尺寸图；图2磨损试样的截取位置及方向图；图3退火前铸态坯料的拉伸断口形貌；图4轧制后薄板的断口形貌(RD方向)。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式对ZA33锌基耐磨合金薄板轧制；具体的轧制方法是由下述步骤完成的：步骤一、在360℃条件下对厚度为24mm的铸态坯料进行均匀化退火12h，冷却至室温，将铸态坯料加热到320℃后以30％道次变形量，经5个道次连续热轧至板厚为4mm，每次变形之前不用重复加热，得到轧制薄板用预制板材。步骤一的轧制方案如表1所示：表1厚板热轧方案道次(变形量30％)1st2nd3th4th5th板厚/mm16.811.88.25.84在轧制前对板材进行360℃均匀化退火12个小时。退火后的锌基耐磨合金初轧温度为320℃，可以有效控制轧制过程中板材不出现开裂的情况，同时其横向和纵向耐磨性能并没有太大变化。步骤二、对步骤一获得的预制板材进行多道次热轧轧制到0.5mm厚，每道次采用道次变形量为40％，每道次轧制结束后直接预热至230℃，预热后进行下一道次轧制。轧制方案如表2所示。表2薄板多道次温轧方案道次(变形量40％)1st2nd3th4th板厚/mm2.41.50.90.5板材轧制前后的力学性能和磨损量对比表3可以看出，除延伸率变化较大，其余力学性能都变化不大，而磨损量变化也不大，而且还有小幅提升，可见，该工艺在板材轧制后并没有损失耐磨性。表3轧制前后板材的力学性能和磨损量对比为了使得轧制过程中变形量加大，在厚板轧制状态可以一次性预热板材，预热温度为320℃，单道次变形量可以在30％，并且每道次轧制不用重新预热板材。但是板材在4mm以下轧制时，每道次轧制都需要预热，预热温度为230℃，每道次的变形量可以达到40％，板材可以终轧到1mm以下。采用下述试验验证发明效果试验所用初始材料为Zn-Al-Cu系高铝锌合金铸造坯料，其成分如表4所示。铸坯尺寸为24mm×80mm×150mm，轧制前进行360℃×12h均匀化退火。表4锌铝合金的化学成分(wt％)元素AlCuFeZn含量33.134.510.18Bal.轧制试验在双辊轧机上进行，轧辊尺寸为Ф220×360mm，轧制时轧辊线速度为5m/min。试验过程中，通过轧机上装配的压力传感器记录轧制力的变化，通过红外线感应温度测量装置测量轧制温度。板材轧制工艺采用分级轧制，即厚板轧制工艺和薄板轧制工艺。厚板轧制工艺如表1所示，将24mm厚的铸态坯料经过多道次，每道次变形量为30％最终轧制到4mm厚。轧制前对铸态坯料进行360℃×12h均匀化退火，始轧温度为320℃。即第1道次轧制前将板材加热到320℃，随后各道次间板材进行自然冷却，保证每次轧制低于前一道次的轧制温度。薄板轧制工艺如表2所示，板材经多道次轧制将板材轧制到0.5mm厚。初始板材厚度为4mm，采用道次变形量为40％，轧制过程中，轧制温度一直保持为230℃，每道次轧制前将板材自然冷却到室温。常温拉伸试验在Instron5569电子万能材料试验机上进行，分别选取板材的轧向和横向进行测试，拉伸速度1.5mm/min，并使用引伸计对变形量进行精确测量。按照国家标准，每种条件采用3组试样重复拉伸，最后取其平均值。图1所示为拉伸试样的尺寸与取样部位。板材的摩擦磨损试验在УТИTB-100型销-盘式摩擦磨损试验机上进行，试样尺寸有两种，铸态坯料为Ф5×20mm，轧后板材为0.5×5×20mm，分别截取RD与TD两个方向，试验前使用800#金相砂纸将待磨表面磨平。对磨材料使用GCr15圆盘(硬度HR62～65)，试验载荷40N，速度0.8m/s，摩擦行程1km，试验过程中不添加任何润滑剂。摩擦过程中的摩擦力通过传感器进行实时测量，并使用SartiusMicr电子天平(精度为10～5g)称量磨损前后的试样质量，用以计算累计磨损量。图2给出了试样的截取位置与方向。退火前铸态坯料的拉伸断口形貌如图3所示；轧制后薄板的断口形貌(RD方向)如图4所示。由图3可知，铸态坯料的断裂主要以撕裂棱为主，存在许多解理小平面，为介于韧窝与解理之间的准解理断裂。断口表面随机分布着微孔及大块第二相，第二相为解理断裂。由图4可以看到断口表面凹凸不平，几乎整个断口表面都布满韧窝，这是塑性较好的表现，有明显的沿轧制方向分布的特征。基体上布满了小而浅的韧窝，在密集的浅且小的韧窝之间，分布着深不见底的空洞。此空洞为大韧窝，板材表面布满韧窝是塑性较好的一个重要表现，与此同时，零散分布深而大的韧窝则进一步体现了轧后板材良好的塑性。与板材拉伸后抗拉强度提高正好对应。当前第1页1 2 3