t 20 H 20 150 245 min
（右图为常见铝合金热轧温度表） 7
工艺参数计算设计 （热轧）
（2）热轧压下制度：
Ⅰ总加工率的确定
铸锭的厚度是150mm，产品的厚度是60mm，所以总加工率是60%。 考虑到后面要进行7%的冷轧，故热轧总加工率只有1-40%/0.93=57%
Ⅱ道次加工率的确定
出常数n,α和β。
属学报,2005,04:621-625. 结合式(2)和式(3)有: u=A1[sinh(ασ)]nexp[-Q/(RT)] (4)
对式(6)、(8)两边取对数分别可得: lnε =lnA′-Q/(RT)+nlnσ (9)
式中 A1,d,n均为与温度无关的常数;A为结构
lnε =lnA-Q/(RT)+βσ (10)
确定钢的高速拉伸实验σ—ε关系的一种方法即:
和式(4)中的sinh(ασ)进行泰勒级数展开后忽略高次
σ=σ(Z,ε) (1)
项,可近似得到低应力水平时上述两式的表达式为
其中Z=uexp[Q/(RT)] (2)
Z=A′σn （5）
式中 σ为高温流变应力;u 为应变速率;ε为真应
在高应力水平条件下,可以忽略sinh(ασ)中的
通常平均道次加工率为15~40%左右。由于金属抗力一般，轧制速度较慢 故选定平均道次加工率为25%
Ⅲ轧制道次的确定
轧制道次取决于总加工率和道次加工率，轧制道次可由公式确定
n
所以轧制道次设定为3次。
lloogg（(11-退道））
3
8
工艺参数计算设计 （热轧）
• 具体的热轧工艺，热轧一共有3个 道次，第一个道次将铸锭的从150*
具体过程如下：（1）一般参数计算
B c h Rh 0.45 38 120.2 13.703mm
H
150
500 13.703 513.703mm
1505001500112 513.703 1955.34mm
9
工艺参数计算设计 （热轧）
（2） σ和K值的确定：
参考论文：李慧中,张 新明,陈明安,周卓平. 2519 铝合金热变形流变行为[J]. 中国有色金属学 报,2005,04:621-625.
变;T为变形温度;R为摩尔气体常数;Z为Ze-
exp(ασ)项,由式(3)和式(4)可得:
ner-Hollomon参数,其物理意义是温度补偿的变
Z=Aexp(βσ) (7)
参考论文：李慧中,张新明,陈明安,周卓平. 形速率因子;Q为热变形激活能,它反映材料热变 形的难易程度,也是材料在热变形过程中重要的
K 1.15 75.9MPa
10
工艺参数计算设计 （热轧）
（3）计算应力状态系数
西姆斯公式 n'
0.785 0.25 l h
0.785 0.25 0.918 1.015
温克索夫公式 n'
1 0.252 l h
1 0.252 0.918 1.231
较厚扎件此处需不考考虑虑张外力端轧影制响故 不计n算''' 张 力( hl影)响0.4系数0.n9''1，8视0.4为没1有.03张5
只要知道了金属试样的 形变温度，形变程度和形变 速率。即可通过实验数据或 者图表得到特定形变条件下 的变形抗力σ（详细计算公 式和数据图表见ppt最后， 这里不赘述）
2 h 2 38 16.9%
3 H 3 150
2
h 2 100
38 0.241(s 1)
H h R 150 112 380
lnε =lnA1-Q/(RT)-nln[sinh(ασ)] (11)
Q=R lnε ln[sin(ασ)]T ln[sinh(ασ)] (1/T)ε (12) 根据图1中不同温度下2519合金变形时的峰值应 力、应变速率值和所求的α值代入式(11),再 用最小二乘法线性回归,绘制出相应的ln[sinh (ασ)]-1/T关系曲线,如图3所示;lnε -ln[sinh (ασ)]关系曲线如图4所示。式(12)中的第一项代 表lnε -ln[sinh(ασ)]关系曲线的斜率,第二项代表 ln[sinh(ασ)]-1/T关系曲线的斜率。由此,可 求得不同温度下变形激活能Q、应力指数n以及 材料常数A值,其值分别为:Q=189.83 kJ/mol, n=7.756 3,A=1.44×10-14s-1。
h
H h
64.5 60
• 参数计算
B c h Rh 0.45 4.5 41.4 1.30mm
• 假设热轧后对合金板
H
64.5
进行裁剪，冷轧前板 材尺寸为
热轧时的宽展已被裁掉，
64.5*500*3000
故Bh 500 1.30 501.30mm
Lh
64.55003000 60 501.30
力影响
（4）计算平衡单位压力
p n' n''' K 1.231 1.035 75.9 96.70MPa
（5）计算接触面积
F Bl BH BK 500 513.703 120.2 60923.55(mm2 )
2
2
（6）计算轧制压力
P pF 96.70 60923.55 5891(kN)
11
工艺参数计算设计
（冷轧） h 7% 64.5 60 4.5
H
64.5 60
•
T87规定在固溶之后 对铝合金进行加工率
l
Rh
380 4.5 41.4mm
（断面减缩率）为7%
的冷轧。由于道次为 1，7%也是冷轧时的
l 2 Rh 2 41.4 0.665
总加工率且较小，不 需要进行中间退火。
因子,s-1;d为应力水平参数,MPa-1;n为应力
由式(9)、(10)可知,当温度一定时,n和β分
指数。上述关系式就是由Sellar和Tegart提出的
别为lnε -lnσ,lnε -σ曲线的斜率,采用一元线
一种为包含变形激活能Q和温度T的双曲正弦形
性回归处理,得lnε -lnσ关系曲线,如图2(a)所
通过查阅相关文献，可知2519合金在 （530℃，12h）条件下均匀化退火工艺最佳。 （或按照计算学一定范围调整温度和时间亦可）
● 固溶:
其作用和操作和均匀化类似。通过查阅 相关文献，可知2519合金在（530℃，1h） 条件下固溶工艺最佳。
工艺参数计算设计
（均匀化和固溶）
6
工艺参数计算设计 （热轧）
0.785 0.25 0.665 0.951
温克索夫公式 n'
1 0.252 l h
1 0.252 0.665 1.168
较厚扎件需考虑外端影响
n'''
ห้องสมุดไป่ตู้
( l )0.4 h
0.6650.4
1.177
（4）计算平衡单位压力
p n' n''' K 1.168 1.177 570 784 MPa
3216.6mm 12
工艺参数计算设计 （冷轧）
（2） σ和K值的确定
2 h 2 4.5 4.65%
3 H 3 64.5
2 h 2100 4.5 0.175(s1)
H h R 64.5 60 380
t0
t1
l
t1
3216.6 100
5 37.17(s)
冷轧在室温（25。C）下进行，忽略形变带来
3
• 均匀化退火：
由于铝合金铸锭存在严重的枝晶偏析，晶 界处有非平衡凝固共晶组织造成较高的内应力， 影响合金性能。采用适当的均匀化热处理可使 非平衡共晶相溶解，合金元素分布趋于均匀， 内应力减小，基体内融入更多合金元素。在后 续的热处理中这些合金可形成更多析出相，强 化合金力学性能。（右图为均匀化过程中Cu元 素在基体中的浓度变化）
t0
t1
l
t1
1955.34 5 24.55(s) 100
G V 2.83150 5001500 /106 318.4(kg)
F (150 500 1501500 5001500)
(112 513.703 1121955.34 513.7031955.34)
2.33(m2 )
度值逐渐增大,当时效时间达15 h时合金的硬
度值达到峰值127HV,继续延长时效时间,合金
的硬度值逐渐降低进入过时效阶段。
15
工艺参数计算设计 （时效）
16
工艺参数计算设计 （热轧）
关于σ值确定的理论支 持：
1944年Zener和Hollomon提出并实验证实了
在低应力水平条件下,由于ασ值较小,对式(3)
式修正的Arrhenius关系。众多研究结果表明 式(4)能较好地描述常规热变形。
示,lnε -σ关系曲线如图2(b)所示。相关系数均大
于0.98。
17
工艺参数计算设计 （热轧）
关于σ值的确定：
n值取图2(a)中峰值应力较低,即温度为350、 400和450℃的3条直线斜率的平均值,得到n= 11.08,β值取图2(b)中峰值应力较高,即温度为 300,350,400℃的3条直线的平均值,得β= 0.119 69,则α=β/n=0.010 8 mm2/N 假定热变形激活能Q与温度T无关,对式(4) 两边分别取对数可得:
h 38 25.3%
H 150
500*1500轧到厚度为112mm。工作 辊760mm×1500mm，轧速：0.1m/s，
l Rh 380 38 120.2mm 开口度：380mm，间隙时间：5s。
有以上条件可以求出轧制压力和平均
l 2 Rh 2120.2 0.918 单位压力
h H h 150 112