1. Introduktion
Aluminiumlegeringar med medelhög hållfasthet uppvisar gynnsamma bearbetningsegenskaper, kylkänslighet, slagseghet och korrosionsbeständighet. De används i stor utsträckning inom olika industrier, såsom elektronik och marin, för tillverkning av rör, stänger, profiler och trådar. För närvarande finns det en ökande efterfrågan på stänger av 6082 aluminiumlegering. För att möta marknadens krav och användarkrav genomförde vi experiment med olika extruderingsvärmeprocesser och slutliga värmebehandlingsprocesser för 6082-T6-stänger. Vårt mål var att identifiera en värmebehandlingsregim som uppfyller de mekaniska prestandakraven för dessa stänger.
2. Experimentella material och produktionsprocessflöde
2.1 Experimentmaterial
Gjutningsgöt med storleken Ф162×500 tillverkades med en semikontinuerlig gjutningsmetod och behandlades ojämnt. Götens metallurgiska kvalitet uppfyllde företagets interna kontrollstandarder. Den kemiska sammansättningen av legeringen 6082 visas i tabell 1.
2.2 Produktionsprocessflöde
De experimentella 6082-stängerna hade en specifikation på Ф14 mm. Extruderingsbehållaren hade en diameter på Ф170 mm med en 4-håls extruderingsdesign och en extruderingskoefficient på 18,5. Det specifika processflödet inkluderade uppvärmning av götet, extrudering, kylning, sträckning, riktning och provtagning, valsriktning, slutlig skärning, artificiell åldring, kvalitetskontroll och leverans.
3. Experimentella mål
Syftet med denna studie var att identifiera parametrarna för extruderingsvärmebehandlingsprocessen och de slutliga värmebehandlingsparametrarna som påverkar prestandan hos 6082-T6-stänger, för att i slutändan uppnå standardprestandakraven. Enligt standarderna bör de longitudinella mekaniska egenskaperna hos 6082-legeringen uppfylla specifikationerna i tabell 2.
4. Experimentell metod
4.1 Undersökning av extruderingsvärmebehandling
Undersökningen av extruderingsvärmebehandlingen fokuserade primärt på effekterna av gjutg ...
4.2 Undersökning av värmebehandling med fast lösning och åldring
En ortogonal experimentell design användes för värmebehandlingsprocessen med fast lösning och åldrande. De valda faktornivåerna visas i tabell 4, där den ortogonala designtabellen betecknas som IJ9(34).
5. Resultat och analys
5.1 Resultat och analys av experiment med extruderingsvärmebehandling
Resultaten av extruderingsvärmebehandlingsexperimenten presenteras i tabell 5 och figur 1. Nio prover togs för varje grupp, och deras mekaniska prestandamedelvärden bestämdes. Baserat på metallografisk analys och kemisk sammansättning fastställdes en värmebehandlingsregim: kylning vid 520 °C i 40 minuter och åldring vid 165 °C i 12 timmar. Från tabell 5 och figur 1 kan man observera att allt eftersom gjutgötets extruderingstemperatur och extruderingsbehållarens temperatur ökade, ökade både draghållfastheten och sträckgränsen gradvis. De bästa resultaten erhölls vid extruderingstemperaturer på 450-500 °C och en extruderingsbehållarens temperatur på 450 °C, vilket uppfyllde standardkraven. Detta berodde på effekten av kallhärdning vid lägre extruderingstemperaturer, vilket orsakade korngränsbrott och ökad nedbrytning av fast lösning mellan A1 och Mn under uppvärmning före kylning, vilket ledde till omkristallisation. När extruderingstemperaturen ökade förbättrades produktens slutliga hållfasthet Rm avsevärt. När temperaturen i extruderingsbehållaren närmade sig eller översteg göttemperaturen minskade den ojämna deformationen, vilket minskade djupet av grovkorniga ringar och ökade sträckgränsen Rm. Således är de rimliga parametrarna för extruderingsvärmebehandling: götextruderingstemperatur på 450-500 °C och extruderingsbehållarens temperatur på 430-450 °C.
5.2 Resultat och analys av ortogonala experiment med fast lösning och åldrande
Tabell 6 visar att de optimala nivåerna är A3B1C2D3, med kylning vid 520 °C, artificiell åldringstemperatur mellan 165-170 °C och en åldringstid på 12 timmar, vilket resulterar i hög hållfasthet och plasticitet hos stängerna. Kylningsprocessen bildar en övermättad fast lösning. Vid lägre kylningstemperaturer minskar koncentrationen av övermättad fast lösning, vilket påverkar hållfastheten. En kylningstemperatur på cirka 520 °C förstärker avsevärt effekten av kylningsinducerad fast lösningsförstärkning. Intervallet mellan kylning och artificiell åldring, dvs. lagring i rumstemperatur, påverkar i hög grad de mekaniska egenskaperna. Detta är särskilt uttalat för stänger som inte sträcks efter kylning. När intervallet mellan kylning och åldring överstiger 1 timme minskar hållfastheten, särskilt sträckgränsen, avsevärt.
5.3 Metallografisk mikrostrukturanalys
Högförstorings- och polariseringsanalyser utfördes på 6082-T6-stavar vid temperaturer i fast lösning på 520 °C och 530 °C. Foton med hög förstoring visade enhetlig föreningsutfällning med rikligt med utfällda faspartiklar jämnt fördelade. Analys av polariserat ljus med Axiovert200-utrustning visade tydliga skillnader i fotona av kornstrukturen. Det centrala området uppvisade små och enhetliga korn, medan kanterna uppvisade viss omkristallisation med avlånga korn. Detta beror på tillväxten av kristallkärnor vid höga temperaturer, vilket bildar grova nålliknande utfällningar.
6. Bedömning av produktionspraxis
I faktisk produktion genomfördes statistik över mekanisk prestanda på 20 batcher stänger och 20 batcher profiler. Resultaten visas i tabell 7 och 8. I faktisk produktion utfördes vår extruderingsprocess vid temperaturer som resulterade i prover i T6-tillstånd, och den mekaniska prestandan uppfyllde målvärdena.
7. Slutsats
(1) Parametrar för extruderingsvärmebehandling: Extruderingstemperatur för göt är 450–500 °C; temperatur för extruderingsbehållaren är 430–450 °C.
(2) Slutliga värmebehandlingsparametrar: Optimal temperatur i fast lösning på 520–530 °C; åldringstemperatur vid 165 ± 5 °C, åldrandetid på 12 timmar; intervallet mellan kylning och åldring bör inte överstiga 1 timme.
(3) Baserat på praktisk bedömning inkluderar den genomförbara värmebehandlingsprocessen: extruderingstemperatur på 450–530 °C, extruderingsbehållarens temperatur på 400–450 °C; fast lösningstemperatur på 510–520 °C; åldringsregim på 155–170 °C i 12 timmar; ingen specifik gräns för intervallet mellan kylning och åldring. Detta kan införlivas i processdriftsriktlinjerna.
Redigerad av May Jiang från MAT Aluminum
Publiceringstid: 15 mars 2024
