1. Introducció
Els aliatges d'alumini amb resistència mitjana presenten característiques de processament favorables, sensibilitat al tremp, tenacitat a l'impacte i resistència a la corrosió. S'utilitzen àmpliament en diverses indústries, com ara l'electrònica i la marina, per a la fabricació de canonades, varetes, 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, vam dur a terme experiments sobre diferents processos d'escalfament per extrusió i processos de tractament tèrmic final per a barres 6082-T6. El nostre objectiu era identificar un règim de tractament tèrmic que satisfacés els requisits de rendiment mecànic per a 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 fosa semicontínua i es van sotmetre a un tractament no uniforme. La qualitat metal·lúrgica dels lingots complia amb els estàndards tècnics 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 6082 tenien una especificació de Ф14 mm. 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, el tremp, l'estirament, l'endreçament i el mostreig, l'endreçament amb corrons, 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 així els requisits de rendiment estàndard. Segons les normes, les propietats mecàniques longitudinals de l'aliatge 6082 han de complir les especificacions que figuren 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 contenidor d'extrusió sobre les propietats mecàniques. Les seleccions de paràmetres específics es detallen a la Taula 3.
4.2 Investigació del tractament tèrmic de solucions sòlides i envelliment
Es va emprar un disseny experimental ortogonal per a la solució sòlida i el procés de tractament tèrmic d'envelliment. Els nivells de factor escollits es mostren a la Taula 4, amb la taula de disseny ortogonal denotada com a IJ9(34).
5. Resultats i anàlisi
5.1 Resultats i anàlisi de l'experiment de tractament tèrmic per extrusió
Els resultats dels experiments de tractament tèrmic per extrusió es presenten a la Taula 5 i a la Figura 1. Es van prendre nou mostres per a cada grup i es van determinar les seves mitjanes de rendiment mecànic. Basant-se en l'anàlisi metal·logràfica i la composició química, es va establir un règim de tractament tèrmic: tremp 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 augmentava la temperatura d'extrusió del lingot de fosa i la temperatura del contenidor d'extrusió, tant la resistència a la tracció com el límit elàstic van augmentar gradualment. Els millors resultats es van obtenir a temperatures d'extrusió de 450-500 °C i una temperatura del contenidor d'extrusió de 450 °C, que complien els requisits estàndard. Això es va deure a l'efecte de l'enduriment per deformació en fred a temperatures d'extrusió més baixes, que va provocar fractures al límit de gra i una major descomposició de la solució sòlida entre A1 i Mn durant l'escalfament abans del tremp, 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'acostava o superava la temperatura del lingot, la deformació desigual disminuïa, reduint la profunditat dels anells de gra gruixut i augmentant el límit elàstic Rm. Per tant, els paràmetres raonables per al tractament tèrmic d'extrusió són: temperatura d'extrusió del lingot de 450-500 °C i temperatura del contenidor d'extrusió de 430-450 °C.
5.2 Solució sòlida i envelliment ortogonal: resultats i anàlisi experimental
La taula 6 revela que els nivells òptims són A3B1C2D3, amb tremp a 520 °C, temperatura d'envelliment artificial entre 165-170 °C i durada de l'envelliment de 12 hores, la qual cosa resulta en una alta resistència i plasticitat de les barres. El procés de tremp forma una solució sòlida sobresaturada. A temperatures de tremp més baixes, la concentració de la solució sòlida sobresaturada disminueix, cosa que afecta la resistència. Una temperatura de tremp d'uns 520 °C millora significativament l'efecte de l'enfortiment de la solució sòlida induïda pel tremp. L'interval entre el tremp i l'envelliment artificial, és a dir, l'emmagatzematge a temperatura ambient, influeix molt en les propietats mecàniques. Això és particularment pronunciat per a les barres que no s'estiren després del tremp. Quan l'interval entre el tremp i l'envelliment supera 1 hora, la resistència, especialment el límit elàstic, disminueix significativament.
5.3 Anàlisi de microestructures metal·logràfiques
Es van dur a terme anàlisis d'alta magnificació i polaritzades en barres 6082-T6 a temperatures de solució sòlida de 520 °C i 530 °C. Les fotos d'alta magnificació van revelar una precipitació uniforme del compost amb abundants partícules de fase de precipitat distribuïdes uniformement. L'anàlisi de llum polaritzada mitjançant l'equip Axiovert200 va mostrar diferències clares 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 dels nuclis cristal·lins a altes temperatures, formant precipitats gruixuts en forma d'agulla.
6. Avaluació de les pràctiques de producció
En la producció real, es van dur a terme 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 dur a terme a temperatures que van donar lloc a mostres en estat T6, i el rendiment mecànic va complir els valors objectiu.
7. Conclusió
(1) Paràmetres del tractament tèrmic d'extrusió: temperatura d'extrusió dels 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 de l'envelliment de 12 hores; l'interval entre el refredament 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 a l'interval entre el tremp i l'envelliment. Això es pot incorporar a les directrius d'operació del procés.
Editat per May Jiang de MAT Aluminum
Data de publicació: 15 de març de 2024
