LC52鋁合金是我國近年來新研制的裝甲用鋁合金材料，其性能優良，是唯一列入國軍標的中強可焊鋁合金。該合金經軋制能獲得比較理想的板材，并已投入了實際應用，然而該合金鍛件的應用國內還未見這方面的報道。本課題結合結構件實際使用的場合及性能指標的要求，進行了該合金的鍛造性能試驗研究，力圖通過鍛造再結合相應的強化處理工藝，以達到改善合金微觀組織提高其綜合性能的目的。
一、試驗用材料及試驗方法
先根據LC52鋁合金的中限成分(表1)，按配料標準配好爐料，裝爐熔煉，純鋁鋪底半連續鑄錠。鑄出尺寸為φ170mm的合格鑄錠，然后進行均勻化處理。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的標準化試樣和φ20mm×30mm的壓縮變形抗力試樣，進行高溫拉伸和高溫壓縮試驗；另一部分扒皮后在750kg電動空氣錘上進行鍛造工藝試驗，鍛后進行力學性能試驗及金相組織與斷口分析。用μHP-10萬能材料試驗機進行力學性能測試，用CAMBRIDGE S360掃描電鏡進行鍛件拉斷斷口形貌分析，再用Neophot-Ⅱ型光學顯微鏡進行金相組織觀察。
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果分別示如圖1和圖2。試驗結果表明，隨合金溫度升高，強度迅速下降，塑性明顯增加。溫度到250℃時，強度從室溫的288MPa下降到128MPa，延伸率從16%增加到25%；溫度升到460℃時，強度只有50MPa，延伸率達40%，說明這時鑄錠具有良好的塑性和較小的變形抗力；當溫度升到500℃時強度雖然繼續下降，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可確定為300℃～460℃。
2.鍛造工藝試驗
根據高溫拉伸和高溫壓縮試驗結果，結合鋁合金半連續鑄錠晶粒細小的特點，綜合分析認為，影響該合金強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，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上可增大，軸向拔長的總變形量為85%，然后繼續一次打扁方，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。
3.試驗結果
為了消除鍛后應力，提高合金機械性能須進行鍛后處理。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%。該性能達到LC52鋁合金裝甲板的國軍標要求。
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方向性，因此合金的橫向性能稍差于縱向性能。
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。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］，使再結晶過程難以形成，同時由于添加了這些元素后使晶粒細化，晶粒沿變形方向被拉長，特別是加Zr后，這種現象尤為顯著。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。據報導，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現有夾雜物，且夾雜物不大，這些夾雜物對合金的性能不會產生大的影響。
LC52鋁合金的可鍛造溫度區間較窄，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。
摘要：研究了LC52鋁合金鍛件的鍛造工藝，確定了鍛造參數，制定了合理的工藝措施。通過鍛件組織及性能的測試表明，該工藝方案切實可行。
四、結論
(1)LC52鋁合金的始鍛溫度為460℃，終鍛溫度為300℃，在此溫度區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性能。
一、試驗用材料及試驗方法
先根據LC52鋁合金的中限成分(表1)，按配料標準配好爐料，裝爐熔煉，純鋁鋪底半連續鑄錠。鑄出尺寸為φ170mm的合格鑄錠，然后進行均勻化處理。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的標準化試樣和φ20mm×30mm的壓縮變形抗力試樣，進行高溫拉伸和高溫壓縮試驗；另一部分扒皮后在750kg電動空氣錘上進行鍛造工藝試驗，鍛后進行力學性能試驗及金相組織與斷口分析。用μHP-10萬能材料試驗機進行力學性能測試，用CAMBRIDGE S360掃描電鏡進行鍛件拉斷斷口形貌分析，再用Neophot-Ⅱ型光學顯微鏡進行金相組織觀察。
表1鑄錠化學成分（%)
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果分別示如圖1和圖2。試驗結果表明，隨合金溫度升高，強度迅速下降，塑性明顯增加。溫度到250℃時，強度從室溫的288MPa下降到128MPa，延伸率從16%增加到25%；溫度升到460℃時，強度只有50MPa，延伸率達40%，說明這時鑄錠具有良好的塑性和較小的變形抗力；當溫度升到500℃時強度雖然繼續下降，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可確定為300℃～460℃。
圖1鑄態LC52鋁合金的拉伸性能
圖2LC52鋁合金的塑性圖
2.鍛造工藝試驗
根據高溫拉伸和高溫壓縮試驗結果，結合鋁合金半連續鑄錠晶粒細小的特點，綜合分析認為，影響該合金強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，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上可增大，軸向拔長的總變形量為85%，然后繼續一次打扁方，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.試驗結果
為了消除鍛后應力，提高合金機械性能須進行鍛后處理。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%。該性能達到LC52鋁合金裝甲板的國軍標要求。
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方向性，因此合金的橫向性能稍差于縱向性能。
圖4鍛件熱處理后的金相組織
圖5典型試樣的掃描電鏡照片
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。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］，使再結晶過程難以形成，同時由于添加了這些元素后使晶粒細化，晶粒沿變形方向被拉長，特別是加Zr后，這種現象尤為顯著。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。據報導，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現有夾雜物，且夾雜物不大，這些夾雜物對合金的性能不會產生大的影響。
LC52鋁合金的可鍛造溫度區間較窄，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。
摘要：研究了LC52鋁合金鍛件的鍛造工藝，確定了鍛造參數，制定了合理的工藝措施。通過鍛件組織及性能的測試表明，該工藝方案切實可行。
四、結論
(1)LC52鋁合金的始鍛溫度為460℃，終鍛溫度為300℃，在此溫度區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性能。
