Влияние асимметричной прокатки на алюминиевые сплавы 1580 и 1545К

Проведены сравнительные исследования технологической пластичности при горячей прокатке и свойств листового проката, полученного методом симметричной и асимметричной прокатки деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов 1545К и 1580 системы Al–Mg–Sc. В качестве объектов исследований выбраны слитки из этих сплавов сечением 210 × 100 мм, полученные на лабораторной установке. Симметричную прокатку выполняли до толщины 16 мм, далее заготовку разрезали на части и проводили симметричную и асимметричную прокатку с коэффициентом рассогласования скоростей рабочих валков 1,5. Оба вида прокатки были осуществлены в лаборатории «Механика градиентных наноматериалов» им. А.П. Жиляева МГТУ им. Г.И. Носова на промышленно-лабораторном прокатном стане 400. Одной из ключевых особенностей этого стана является наличие индивидуального привода рабочих валков, что позволяет задавать им различную скорость вращения – максимально возможное отношение скоростей рабочих валков V₁/V₂ = 10/1. После горячей прокатки получали листовые катаные полуфабрикаты толщиной 6 мм, на которых проводилось исследование микроструктуры. Металлографический анализ показал положительное влияние асимметричной горячей прокатки на уменьшение размера зерна для каждого из сплавов. С помощью последующей холодной симметричной прокатки изготавливали тонколистовые полуфабрикаты толщиной 2 мм. При холодной прокатке оценивалось усилие прокатки при первом проходе, что также подтвердило положительное влияние скоростного рассогласования валков. Изучение механических характеристик проводилось на тонколистовых полуфабрикатах в деформированном состоянии и после отжига при температуре 330 °С с выдержкой 2 ч. Полученные механические свойства свидетельствуют, что применение горячей асимметричной прокатки приводит к повышению механических характеристик сплавов 1580 и 1545К. Использование скоростной асимметрии позволяет снизить количество проходов в чистой клети для этих сплавов, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на качестве кромок, так как не приводит к предварительному их захолаживанию в процессе прокатки.

1. Захаров В.В., Филатов Ю.А. Современные тенденции развития алюминиевых сплавов, легированных скандием. Технология легких сплавов. 2022;(3):9—18. https://doi.org/10.24412/0321-4664-2022-3-9-18

2. Дриц М.Е., Торопова Л.С., Быков Ю.Г., Елагин В.И., Филатов Ю.А. Структура и свойства сплавов Al—Sc и Al—Mg—Sc. В сб.: Металлургия и металловедение цветных сплавов. М.: Наука, 1982. С. 213—223.

3. Дриц А.М., Овчинников В.В. Сварка алюминиевых сплавов. М.: Изд. дом «Руда и металлы», 2017. 437 c.

4. Филатов Ю.А., Елагин В.И., Захаров В.В., Панасюгина Л.И., Доброжинская Р.И., Елисеев А.А., Додин Г.В., Звонков А.А., Петроковский С.А., Молочев В.П. Криогенный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия: Патент 2343218 (РФ). 2009.

5. Филатов Ю.А., Байдин Н.Г., Доброжинская Р.И., Хамнагдаева Е.А., Овсянников Б.В. Новый термически неупрочняемый свариваемый криогенный сплав 1545К системы Al—Mg—Sc. Технология легких сплавов. 2014;(1):32—36.

6. Захаров В.В., Елагин В.И., Ростова Ю.А., Филатов Ю.А. Металловедческие принципы легирования алюминиевых сплавов скандием. Технология легких сплавов. 2010;(1):67—73.

7. Филатов Ю.А. Алюминиевые сплавы системы Al— Mg—Sc для сварных и паяных конструкций. Цветные металлы. 2014;(1):80—86.

8. Захаров В.В., Филатов Ю.А. Экономнолегированные скандием алюминиевые сплавы. Технология легких сплавов. 2021;(4):31—37. https://doi.org/10.24412/0321-4664-2021-4-31-37

9. Кондратьева Н.Б., Золоторевский Ю.С. Сплавы алюминия с магнием (магналии). В справ.: Промышленные алюминиевые сплавы. Отв. ред. Ф.И. Квасов, И.Н. Фридляндер. М.: Металлургия, 1984. С. 37—51.

10. Песин А.М., Пустовойтов Д.О., Песин И.А., Кожемякина А.Е., Носов Л.В., Сверчков А.И. Разработка технологических схем асимметричной прокатки алюминиевых лент, обладающих повышенной прочностью и пластичностью. Теория и технология металлургического производства. 2022;41(2):32—40.

11. Песин А.М., Пустовойтов Д.О., Швеева Т.В., Стеблянко В.Л., Федосеев В.А. Моделирование немонотонности течения металла при асимметричной тонколистовой прокатке с рассогласованием скоростей валков. Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2017;(1):56—63. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2017-15-1-56-63

12. Кожевников А.В., Шалаевский Д.Л., Кожевникова И.А., Смирнов А.С., Корепина К.Р. Алгоритм проектирования режима асимметричной прокатки. Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2024;80(6):72—81. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-6-72-81

13. Graça A., Vincze G., Wen W., Butuc M.C., Lopes A.B. Numerical study on asymmetrical rolled aluminum alloy sheets using the visco-plastic self-consistent (VPSC) method. Metals. 2022;12(6):979. https://doi.org/10.3390/met12060979

14. Amegadzie M.Y., Bishop D.P. Effect of asymmetric rolling on the microstructure and mechanical properties of wrought 6061 aluminum. Materials Today. Communication. 2020;25:101283. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2020.101283

15. Zhao Q., Hu X., Liu X. Analysis of mechanical parameters in multi-pass asymmetrical rolling of strip by slab method. Materials. 2023;16(18):6286. https://doi.org/10.3390/ma16186286

16. Zhang T., Li L., Lu Sh.-H., Gong H., Wu Y.-X. Comparisons of different models on dynamic recrystallization of plate during asymmetrical shear rolling. Materials. 2018;11(1):151. https://doi.org/10.3390/ma11010151

17. Aboutorabi A., Assempour A., Afrasiab H. Analytical approach for calculating the sheet output curvature in asymmetrical rolling: In the case of roll displacement as a new asymmetry factor. International Journal of Mechanical Sciences. 2016;105:11—22. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2015.10.016

18. Muñoz J.A., Avalos M., Schell N., Brokmeier H.G., Bolmaro R.E. Comparison of a low carbon steel processedby Cold Rolling (CR) and Asymmetrical Rolling (ASR): Heterogeneity in strain path, texture, microstructure and mechanical properties. Journal of Manufacturing Processes. 2021;64:557—575. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.02.017

19. Xu G., Cao X., Zhang T., Duan Y., Peng X., Deng Y., Yin Zh. Achieving high strain rate superplasticity of an Al—Mg—Sc—Zr alloy by a newasymmetrical rolling technology. Materials Science and Engineering: A. 2016;672:98—107. https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.06.070

20. Ma C., Hou L., Zhang J., Zhuang L. Influence of thickness reduction per pass on strain, microstructures and mechanical properties of 7050 Al alloy sheet processed by asymmetric rolling. Materials Science and Engineering: A. 2016;650:454—468. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.10.059

21. Šlapáková M., Kihoulou B., Grydin O. Development of microstructure of asymmetrically rolled AA3003 aluminium sheets with Zr addition. Journal of Alloys and Metallurgical Systems. 2023;2:100012. https://doi.org/10.1016/j.jalmes.2023.100012

22. Vincze G., Simões F.J.P., Butuc M.C. Asymmetrical rolling of aluminum alloys and steels: A review. Metals. 2020;10(9):1126. https://doi.org/10.3390/met10091126

23. Zhao Q., Hu X., Liu X. Analysis of mechanical parameters in multi-pass asymmetrical rolling of strip by slab method. Materials. 2023;16(18):6286. https://doi.org/10.3390/ma16186286

24. Никитина М.А., Песин А.М., Носов Л.В., Пустовойтов Д.О. Влияние асимметричной прокатки на алюминиевые сплавы 5ххх серии со скандием. Цветные металлы. 2025;(1):54—59. https://doi.org/10.17580/tsm.2025.01.08

25. Nikitina M.A., Pesin A.M., Tandon P., Pustovoytov D., Pesin I.A., Lokotunina N.M., Biryukova O.D. The effect of asymmetric rolling on aluminum alloy 5XXX series with scandium. Journal of Physics: Conference Series. 2024;2892(1):012008. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2892/1/012008