1.Introducció
Els aliatges d'alumini amb resistència mitjana presenten característiques de processament favorables, sensibilitat a l'extinció, resistència a l'impacte i resistència a la corrosió. S'utilitzen àmpliament en diverses indústries, com l'electrònica i la marina, per a la fabricació de canonades, barres, perfils i cables. Actualment, hi ha una demanda creixent de barres d'aliatge d'alumini 6082. Per satisfer les demandes del mercat i els requisits dels usuaris, hem realitzat experiments amb diferents processos de calefacció per extrusió i processos de tractament tèrmic final per a barres 6082-T6. El nostre objectiu era identificar un règim de tractament tèrmic que satisfés els requisits de rendiment mecànic d'aquestes barres.
2. Materials experimentals i flux del procés de producció
2.1 Materials experimentals
Els lingots de fosa de mida Ф162×500 es van produir mitjançant un mètode de colada semicontinua i es van sotmetre a un tractament no uniforme. La qualitat metal·lúrgica dels lingots complia amb les normes tècniques de control intern de l'empresa. La composició química de l'aliatge 6082 es mostra a la taula 1.
2.2 Flux del procés de producció
Les barres experimentals de 6082 tenien una especificació de Ф14mm. El contenidor d'extrusió tenia un diàmetre de Ф170 mm amb un disseny d'extrusió de 4 forats i un coeficient d'extrusió de 18,5. El flux específic del procés incloïa l'escalfament del lingot, l'extrusió, l'extinció, l'estirament, l'estirament i el mostreig, l'alineació del rodet, el tall final, l'envelliment artificial, la inspecció de qualitat i el lliurament.
3.Objectius experimentals
L'objectiu d'aquest estudi va ser identificar els paràmetres del procés de tractament tèrmic d'extrusió i els paràmetres finals del tractament tèrmic que influeixen en el rendiment de les barres 6082-T6, aconseguint finalment els requisits de rendiment estàndard. D'acord amb les normes, les propietats mecàniques longitudinals de l'aliatge 6082 haurien de complir les especificacions enumerades a la taula 2.
4. Enfocament experimental
4.1 Investigació del tractament tèrmic d'extrusió
La investigació del tractament tèrmic d'extrusió es va centrar principalment en els efectes de la temperatura d'extrusió del lingot de fosa i la temperatura del recipient d'extrusió sobre les propietats mecàniques. Les seleccions de paràmetres específics es detallen a la taula 3.
4.2 Solució sòlida i investigació del tractament tèrmic d'envelliment
Es va utilitzar un disseny experimental ortogonal per a la solució sòlida i el procés de tractament tèrmic d'envelliment. Els nivells de factors escollits es proporcionen a la taula 4, amb la taula de disseny ortogonal denotada com IJ9(34).
5.Resultats i anàlisi
5.1 Resultats i anàlisi de l'experiment de tractament tèrmic d'extrusió
Els resultats dels experiments de tractament tèrmic d'extrusió es presenten a la Taula 5 i la Figura 1. Es van prendre nou mostres per a cada grup i es van determinar les seves mitjanes de rendiment mecànic. A partir de l'anàlisi metal·logràfica i la composició química, es va establir un règim de tractament tèrmic: apagat a 520 °C durant 40 minuts i envelliment a 165 °C durant 12 hores. A partir de la taula 5 i la figura 1, es pot observar que a mesura que augmentaven la temperatura d'extrusió del lingot de fosa i la temperatura del recipient d'extrusió, tant la resistència a la tracció com la resistència a la fluència van augmentar gradualment. Els millors resultats es van obtenir a temperatures d'extrusió de 450-500 °C i una temperatura del recipient d'extrusió de 450 °C, que compleixen els requisits estàndard. Això es va deure a l'efecte de l'enduriment del treball en fred a temperatures d'extrusió més baixes, provocant fractures del límit del gra i augment de la descomposició de la solució sòlida entre A1 i Mn durant l'escalfament abans de l'extrusió, donant lloc a la recristal·lització. A mesura que augmentava la temperatura d'extrusió, la resistència final Rm del producte va millorar significativament. Quan la temperatura del contenidor d'extrusió s'apropava o superava la temperatura del lingot, la deformació desigual va disminuir, reduint la profunditat dels anells de gra gruixut i augmentant la força de fluència Rm. Així, els paràmetres raonables per al tractament tèrmic d'extrusió són: temperatura d'extrusió del lingot de 450-500 °C i temperatura del recipient d'extrusió de 430-450 °C.
5.2 Anàlisi i resultats experimentals ortogonals de solució sòlida i envelliment
La taula 6 revela que els nivells òptims són A3B1C2D3, amb trempada a 520 °C, temperatura d'envelliment artificial entre 165-170 °C i durada d'envelliment de 12 hores, donant lloc a una gran resistència i plasticitat de les barres. El procés d'extinció forma una solució sòlida sobresaturada. A temperatures d'extinció més baixes, la concentració de solució sòlida sobresaturada disminueix, afectant la força. Una temperatura d'extinció d'uns 520 °C millora significativament l'efecte de l'enfortiment de la solució sòlida induïda per l'extinció. L'interval entre l'extinció i l'envelliment artificial, és a dir, l'emmagatzematge a temperatura ambient, influeix molt en les propietats mecàniques. Això és especialment pronunciat per a les varetes que no s'estiren després de l'extinció. Quan l'interval entre l'extinció i l'envelliment supera 1 hora, la força, especialment el límit elàstic, disminueix significativament.
5.3 Anàlisi de la Microestructura Metal·logràfica
Es van realitzar anàlisis d'alta ampliació i polaritzades en barres 6082-T6 a temperatures de solució sòlida de 520 °C i 530 °C. Les fotografies d'alt augment van revelar una precipitació composta uniforme amb abundants partícules en fase de precipitat distribuïdes uniformement. L'anàlisi de la llum polaritzada mitjançant l'equip Axiovert200 va mostrar diferents diferències en les fotos de l'estructura del gra. La zona central mostrava grans petits i uniformes, mentre que les vores presentaven certa recristal·lització amb grans allargats. Això es deu al creixement de nuclis de cristall a altes temperatures, formant precipitats gruixuts semblants a agulles.
6.Avaluació de la pràctica de producció
En la producció real, es van realitzar estadístiques de rendiment mecànic en 20 lots de barres i 20 lots de perfils. Els resultats es mostren a les taules 7 i 8. En la producció real, el nostre procés d'extrusió es va realitzar a temperatures donant lloc a mostres d'estat T6 i el rendiment mecànic va assolir els valors objectiu.
7.Conclusió
(1) Paràmetres de tractament tèrmic d'extrusió: temperatura d'extrusió de lingots de 450-500 °C; temperatura del contenidor d'extrusió de 430-450 °C.
(2) Paràmetres finals del tractament tèrmic: temperatura òptima de la solució sòlida de 520-530 °C; temperatura d'envelliment a 165 ± 5 °C, durada d'envelliment de 12 hores; l'interval entre l'extinció i l'envelliment no ha de superar 1 hora.
(3) Segons l'avaluació pràctica, el procés de tractament tèrmic viable inclou: temperatura d'extrusió de 450-530 °C, temperatura del contenidor d'extrusió de 400-450 °C; temperatura de la solució sòlida de 510-520 °C; règim d'envelliment de 155-170 °C durant 12 hores; cap límit específic en l'interval entre l'extinció i l'envelliment. Això es pot incorporar a les directrius de funcionament del procés.
Editat per May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicació: 15-mar-2024
