鋁合金在高溫下塑性高、抗力小、原子擴散過程加劇，熱變形過程中伴隨著回復再結晶，有利于改善合金組織。

熱變形主要對材料有如下影響：熱變形過程中，金屬內部的晶粒、雜質和第二相及各種缺陷將沿大延伸主變形方向被拉長，組織拉長方向的強度一般高于其它方向的強度，材料表現出不同程度的各向異性。

此外，熱變形時也可能同時產生變形織構及再結晶結構，它們也會使材料出現方向性及不均勻性。

熱變形過程中硬化和軟化過程是同時發生的。變形破碎了粗大的柱狀晶粒，使材料的組織成為較為細小的變形晶粒，加工硬化與動態回復再結晶機制同時起作用。

由于原子在高溫作用下熱運動加強，在應力作用下，由于原子發生自由擴散和互擴散，使鑄錠化學成分的不均勻性相對減少，還能使某些微小的裂紋得以愈合。

鋁合金在高溫變形時，加工硬化特征與變形溫度及變形速度有關，加工溫度越高，變形速度越慢，則加工硬化值越小。

鋁及鋁合金具有較高的堆垛層錯能，擴展位錯較窄，極易發生動態回復形成亞晶組織，變形溫度高且變形速度快時，所形成的亞晶粒尺寸較小。

若變形后快冷，再結晶過程可能被抑制，高溫變形時形成的亞晶會保留下來，合金的強度與亞晶粒尺寸有關，這種強化稱為亞結構強化或亞晶強化。鍛造鋁合金熱處理加工

可能的動態回復機制主要有：1）刃型位錯攀移；2）螺型位錯的交滑移；3）釘扎位錯脫釘及三維位錯網絡的脫纏；4）滑動螺型位錯上刃型割階的非守恒運動。

宏觀上，動態回復材料的應力一應變曲線表現為流變應力達到一穩態值。亞結構主要產生于鋁合金熱變形過程中的動態回復階段，隨著變形程度的增大，晶粒被拉長，但亞結構仍為等軸的亞晶粒。

鋁合金熱加工過程是一個極其復雜的高溫、動態、瞬時過程，在高溫變形中會經歷加工硬化、動態回復或動態再結晶等過程，各種變形機制共同作用決定著鋁合金的高溫變形特點，實際生產中工藝參數的優化非常復雜。

鋁合金熱變形工藝——鋁合金板帶材熱軋。一般工業用高強鋁合金軋制板、帶材（厚度為600mm的板材）,不適用于深沖等極端冷成形方式，因為自身的延展性的限制，故熱軋是一種相對優良的工藝方法。

鋁合金板帶材熱軋是指在所軋制合金的再結晶溫度以上的軋制。

熱軋充分利用合金的高溫塑性，在一定高的溫度范圍內，將軋件軋到所需厚度，并獲得適當的力學性能。

在熱軋過程中，硬化和軟化現象同時存在，由于變形速度的影響，當回復和再結晶軟化過程來不及進行時，隨著變形程度的增加合金發生加工硬化。

通常在熱軋時軟化過程起主導的作用，當軋制溫度降低時，金屬加工硬化才逐漸增大。

熱軋變形能夠顯著降低生產中的能量消耗；改善合金的加工性能，并且提高了生產效率。

其缺點也比較明顯：1）熱軋的產品尺寸難以控制，精度較差；2）熱軋的產品性能波動較大；3）鋁合金熱軋板帶材產品表面質量較差，因為易產生金屬氧化、粘鋁等問題。

鋁合金熱處理

熱軋前的對于鑄錠的準備也非常重要，大概包括以下幾點：

均勻化處理：由于半連續鑄造的冷卻速度高，固相中的擴散過程發生困難，易引起不均勻結晶。其結果會形成鑄錠中成分和組織的不均勻，即晶內偏析，使鑄錠塑性大大降低，因此在軋制前必須對鑄錠進行均勻化處理；

鑄錠銑面：目的是為了除去鋁合金鑄錠表面的析出瘤、夾渣、結疤和表面裂紋等缺陷，減少板片的金屬及非金屬壓入缺陷，提高板材表面品質，增強包鋁板的焊合性及抗蝕性能。實驗時應用粗砂紙對樣品進行打磨，去除氧化物之后再進行軋制；

蝕洗：工業生產中用此化學方法除去鑄錠上的臟物及油污。除高鎂、高鋅的鋁合金鑄錠外其他鑄錠均需蝕洗；

鑄錠加熱：由于鋁合金高溫下較低的變形抗力和良好的塑性，因此在軋制前對鑄錠加熱可以消除一部分鑄錠產生的殘余應力，使合金具有良好的加工性能。

以上的處理就是大可能消除加工中應力效果，保持位錯的順利移動，宏觀上就是金屬的流動性得到保證，提高產品的可加工性。

而對于熱軋工藝最重要的還是工藝制度的設計，我們將在后面說明各工藝參數的影響和一些相對成熟的設計安排。

對于5000系合金，一種低Mg（Mg含量在2.2%～2.8%之間）、熱處理不可強化型合金，具有中等強度、良好的焊接性和耐蝕性等特點。

除了基于微合金化機理以及組織均勻性機理上，進行的優化合金成分以外，對該系鋁合金加工工藝、變形機理、熱處理、塑性等方面的探索與優化才是最主要最重要的進步方向。

例如熱軋技術在5000系合金上的優化，5052鋁合金是5000系合金中的應用較廣泛的合金之一，經過450℃預熱，四道次均勻下壓軋制，外加軋制每道次間隙對坯料保溫處理，保持熱軋溫度均勻性，成品力學性能較傳統軋制技術，力學性能提高20%。

那么熱軋時應注意制定哪些工藝參數呢？熱軋工藝參數主要包括開軋溫度、終軋溫度、軋制速度、總加工率、道次加工率等。

軋制溫度：熱軋終軋溫度應保證產品所要求的性能和晶粒度，溫度過高會導致晶粒過于粗大，無法滿足性能要求，溫度過低則會引起加工硬化，使能耗增加，導致晶粒尺寸不均勻，合金性能惡化；

熱軋速度：軋制速度是影響金屬塑性的一個重要因素，因此軋制速度的確定不僅需要考慮生產效率，還應考慮到對合金塑性的改善；

總加工率的確定：大多數鋁及鋁合金的熱軋總加工率可達90%以上。其確定原則是：高溫塑性范圍較寬、熱脆性小的鋁材總加工率大；供冷軋用的坯料，確定熱軋總加工率時應為冷軋留有足夠的冷變形量，以便通過冷軋控制產品性能及表面品質；對熱軋產品，應使鑄造組織轉變為加工組織；在軋機能力大及設備條件允許時，若鑄錠質量好、加熱均勻，可相應增加熱軋的總加工率；

道次加工率的確定：開始軋制階段，道次加工率比較小；中間軋制階段，隨著加工性能的改善，應盡量增大道次加工率；在軋制終了階段，一般道次加工率減小，熱軋后兩道次溫度較低，變形抗力較大，其壓下量應控制在能保證良好的板型條件和厚度偏差的范圍內。道次加工率由道次壓下量決定，壓下量是軋制過程的一個重要指標，它同軋制溫度和軋制速度共同決定產品的質量和軋機的生產率。大多數鋁合金的鑄造組織，尤其是變形組織都能允許施加大的壓下量。壓下量增大可以改善合金變形的不均勻性，使熱軋板帶組織均勻性能穩定，鑄錠開裂的可能性大大減少，大大提高生產效率。軋制厚板時，為獲得良好的質量，在每個軋制道次中都必須使高度方向變形能滲透到軋件的整個厚度。

工藝的提高優化來源生產，也會回歸生產，技術的積累還需要歲月的沉淀。我們說了熱軋的工藝參數，你悟到了嗎？