1.Введение
Алюминиевые сплавы средней прочности демонстрируют благоприятные характеристики обработки, чувствительность к закалке, ударную вязкость и коррозионную стойкость. Они широко используются в различных отраслях промышленности, таких как электроника и судостроение, для производства труб, стержней, профилей и проводов. В настоящее время растет спрос на прутки из алюминиевого сплава 6082. Чтобы удовлетворить потребности рынка и требования пользователей, мы провели эксперименты по различным процессам экструзионного нагрева и процессам окончательной термообработки для прутков 6082-T6. Наша цель состояла в том, чтобы определить режим термообработки, который удовлетворяет требованиям к механическим характеристикам этих прутков.
2. Экспериментальные материалы и производственный процесс
2.1 Экспериментальные материалы
Литейные слитки размером Ф162×500 были получены методом полунепрерывного литья и подвергнуты неравномерной обработке. Металлургическое качество слитков соответствовало техническим нормам внутреннего контроля предприятия. Химический состав сплава 6082 приведен в таблице 1.
2.2 Поток производственного процесса
Экспериментальные прутки 6082 имели спецификацию Ф14 мм. Контейнер для экструзии имел диаметр Ф170 мм с конструкцией экструзии с 4 отверстиями и коэффициентом экструзии 18,5. Конкретный технологический процесс включал нагрев слитка, экструзию, закалку, вытяжку, правка и отбор проб, роликовую правку, окончательную резку, искусственное старение, контроль качества и доставку.
3.Экспериментальные цели
Целью данного исследования было определение параметров процесса термообработки экструзией и параметров окончательной термообработки, которые влияют на эксплуатационные характеристики прутков 6082-T6, в конечном итоге достигая стандартных эксплуатационных требований. Согласно стандартам, продольные механические свойства сплава 6082 должны соответствовать спецификациям, перечисленным в Таблице 2.
4.Экспериментальный подход
4.1 Исследование термообработки экструзией
Исследование термообработки экструзией в первую очередь было сосредоточено на влиянии температуры экструзии литейного слитка и температуры контейнера экструзии на механические свойства. Конкретные выборы параметров подробно описаны в Таблице 3.
4.2 Исследование термической обработки твердого раствора и старения
Для процесса термообработки твердого раствора и старения был использован ортогональный экспериментальный план. Выбранные уровни факторов приведены в Таблице 4, а таблица ортогонального плана обозначена как IJ9(34).
5.Результаты и анализ
5.1 Результаты и анализ эксперимента по экструзионной термообработке
Результаты экспериментов по экструзионной термообработке представлены в Таблице 5 и на Рисунке 1. Для каждой группы было взято по девять образцов, и были определены их средние механические характеристики. На основе металлографического анализа и химического состава был установлен режим термической обработки: закалка при 520 °C в течение 40 минут и старение при 165 °C в течение 12 часов. Из Таблицы 5 и Рисунка 1 можно заметить, что с повышением температуры экструзии литейного слитка и температуры контейнера для экструзии постепенно увеличивались как предел прочности на разрыв, так и предел текучести. Наилучшие результаты были получены при температурах экструзии 450-500 °C и температуре контейнера для экструзии 450 °C, что соответствовало стандартным требованиям. Это было связано с эффектом холодного упрочнения при более низких температурах экструзии, вызывающим трещины по границам зерен и повышенным распадом твердого раствора между A1 и Mn во время нагрева перед закалкой, что приводит к рекристаллизации. С повышением температуры экструзии предел прочности Rm продукта значительно улучшался. При приближении или превышении температуры контейнера для экструзии температуры слитка неравномерность деформации уменьшалась, что приводило к уменьшению глубины крупнозернистых колец и повышению предела текучести Rm. Таким образом, обоснованными параметрами для термообработки экструзией являются: температура экструзии слитка 450-500°С и температура контейнера для экструзии 430-450°С.
5.2 Твердый раствор и старение. Ортогональные экспериментальные результаты и анализ
Таблица 6 показывает, что оптимальными уровнями являются A3B1C2D3, с закалкой при 520°C, температурой искусственного старения между 165-170°C и продолжительностью старения 12 часов, что приводит к высокой прочности и пластичности прутков. Процесс закалки образует пересыщенный твердый раствор. При более низких температурах закалки концентрация пересыщенного твердого раствора уменьшается, что влияет на прочность. Температура закалки около 520°C значительно усиливает эффект упрочнения твердого раствора, вызванного закалкой. Интервал между закалкой и искусственным старением, т. е. хранение при комнатной температуре, сильно влияет на механические свойства. Это особенно заметно для прутков, которые не растягиваются после закалки. Когда интервал между закалкой и старением превышает 1 час, прочность, особенно предел текучести, значительно снижается.
5.3 Металлографический микроструктурный анализ
Анализы с большим увеличением и поляризацией проводились на прутках 6082-T6 при температурах твердого раствора 520°C и 530°C. Фотографии с большим увеличением выявили однородное осаждение соединений с обильными частицами фазы осадка, равномерно распределенными. Анализ в поляризованном свете с использованием оборудования Axiovert200 показал явные различия в фотографиях структуры зерен. Центральная область показала мелкие и однородные зерна, в то время как края показали некоторую рекристаллизацию с удлиненными зернами. Это связано с ростом кристаллических зародышей при высоких температурах, образующих грубые игольчатые осадки.
6.Оценка производственной практики
В реальном производстве статистика механических характеристик проводилась на 20 партиях прутков и 20 партиях профилей. Результаты показаны в таблицах 7 и 8. В реальном производстве наш процесс экструзии проводился при температурах, приводящих к образцам в состоянии T6, и механические характеристики соответствовали целевым значениям.
7.Заключение
(1) Параметры термообработки экструзией: температура экструзии слитков 450-500°С; температура контейнера экструзии 430-450°С.
(2) Параметры окончательной термообработки: оптимальная температура твердого раствора 520-530°С; температура старения 165±5°С, продолжительность старения 12 часов; интервал между закалкой и старением не должен превышать 1 часа.
(3) На основе практической оценки, жизнеспособный процесс термообработки включает: температуру экструзии 450-530°C, температуру контейнера экструзии 400-450°C; температуру твердого раствора 510-520°C; режим старения 155-170°C в течение 12 часов; нет определенного ограничения на интервал между закалкой и старением. Это может быть включено в руководящие принципы технологического процесса.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminum
Время публикации: 15-03-2024
