1. Introduksjon
Aluminiumslegeringer med middels styrke viser gunstige prosesseringsegenskaper, bråkjølingsfølsomhet, slagfasthet og korrosjonsbestandighet. De brukes mye i ulike industrier, som elektronikk og marine, for produksjon av rør, stenger, profiler og ledninger. For tiden er det en økende etterspørsel etter 6082 aluminiumslegeringsstenger. For å møte markedskrav og brukerkrav, utførte vi eksperimenter på ulike ekstruderingsoppvarmingsprosesser og sluttbehandlingsprosesser for 6082-T6-stenger. Målet vårt var å identifisere et varmebehandlingsregime som tilfredsstiller de mekaniske ytelseskravene for disse stengene.
2. Eksperimentelle materialer og produksjonsprosessflyt
2.1 Eksperimentelle materialer
Støpebarrer med størrelse Ф162×500 ble produsert ved hjelp av en semikontinuerlig støpemetode og utsatt for ikke-jevn behandling. Den metallurgiske kvaliteten på barrene var i samsvar med selskapets interne kontrolltekniske standarder. Den kjemiske sammensetningen av 6082-legeringen er vist i tabell 1.
2.2 Produksjonsprosessflyt
De eksperimentelle 6082-stengene hadde en spesifikasjon på Ф14 mm. Ekstruderingsbeholderen hadde en diameter på Ф170 mm med en 4-hulls ekstruderingsdesign og en ekstruderingskoeffisient på 18,5. Den spesifikke prosessflyten inkluderte oppvarming av barren, ekstrudering, bråkjøling, strekking, retting og prøvetaking, valsretting, sluttskjæring, kunstig aldring, kvalitetsinspeksjon og levering.
3. Eksperimentelle mål
Målet med denne studien var å identifisere parametrene for ekstruderingsvarmebehandlingsprosessen og de endelige varmebehandlingsparametrene som påvirker ytelsen til 6082-T6-stenger, for til slutt å oppnå standard ytelseskrav. I henhold til standardene skal de langsgående mekaniske egenskapene til 6082-legeringen oppfylle spesifikasjonene som er oppført i tabell 2.
4. Eksperimentell tilnærming
4.1 Undersøkelse av ekstruderingsvarmebehandling
Undersøkelsen av ekstruderingsvarmebehandlingen fokuserte primært på effektene av ekstruderingstemperaturen til støpebarren og temperaturen til ekstruderingsbeholderen på mekaniske egenskaper. De spesifikke parametervalgene er detaljert i tabell 3.
4.2 Undersøkelse av varmebehandling med fast løsning og aldring
Et ortogonalt eksperimentelt design ble benyttet for varmebehandlingsprosessen med fast løsning og aldring. De valgte faktornivåene er gitt i tabell 4, med den ortogonale designtabellen betegnet som IJ9(34).
5. Resultater og analyse
5.1 Resultater og analyse av ekstruderingsvarmebehandlingseksperiment
Resultatene fra ekstruderingsvarmebehandlingsforsøkene presenteres i tabell 5 og figur 1. Ni prøver ble tatt for hver gruppe, og deres gjennomsnittlige mekaniske ytelse ble bestemt. Basert på metallografisk analyse og kjemisk sammensetning ble det etablert et varmebehandlingsregime: bråkjøling ved 520 °C i 40 minutter og aldring ved 165 °C i 12 timer. Fra tabell 5 og figur 1 kan det observeres at etter hvert som ekstruderingstemperaturen for støpebarren og ekstruderingsbeholdertemperaturen økte, økte både strekkfastheten og flytegrensen gradvis. De beste resultatene ble oppnådd ved ekstruderingstemperaturer på 450–500 °C og en ekstruderingsbeholdertemperatur på 450 °C, noe som oppfylte standardkravene. Dette skyldtes effekten av kaldbearbeidingsherding ved lavere ekstruderingstemperaturer, noe som forårsaket korngrensebrudd og økt nedbrytning av fast løsning mellom A1 og Mn under oppvarming før bråkjøling, noe som førte til omkrystallisering. Etter hvert som ekstruderingstemperaturen økte, forbedret produktets sluttstyrke Rm seg betydelig. Når temperaturen i ekstruderingsbeholderen nærmet seg eller oversteg barretemperaturen, avtok den ujevn deformasjonen, noe som reduserte dybden av grovkornringene og økte flytegrensen Rm. Dermed er de rimelige parametrene for ekstruderingsvarmebehandling: barreekstruderingstemperatur på 450–500 °C og ekstruderingsbeholdertemperatur på 430–450 °C.
5.2 Eksperimentelle resultater og analyser av fast løsning og ortogonale aldringsprosesser
Tabell 6 viser at de optimale nivåene er A3B1C2D3, med bråkjøling ved 520 °C, kunstig aldringstemperatur mellom 165–170 °C og aldringsvarighet på 12 timer, noe som resulterer i høy styrke og plastisitet for stengene. Bråkjølingsprosessen danner en overmettet fast løsning. Ved lavere bråkjølingstemperaturer synker konsentrasjonen av overmettet fast løsning, noe som påvirker styrken. En bråkjølingstemperatur på rundt 520 °C forsterker effekten av bråkjølingsindusert fast løsningsforsterkning betydelig. Intervallet mellom bråkjøling og kunstig aldring, dvs. lagring i romtemperatur, påvirker de mekaniske egenskapene i stor grad. Dette er spesielt uttalt for stenger som ikke strekkes etter bråkjøling. Når intervallet mellom bråkjøling og aldring overstiger 1 time, synker styrken, spesielt flytegrensen, betydelig.
5.3 Metallografisk mikrostrukturanalyse
Høyforstørrelses- og polariseringsanalyser ble utført på 6082-T6-stenger ved temperaturer i faststoffløsningen på 520 °C og 530 °C. Bilder med høy forstørrelse viste jevn sammensatt utfelling med rikelig med utfellingsfasepartikler jevnt fordelt. Polarisert lysanalyse ved bruk av Axiovert200-utstyr viste tydelige forskjeller i kornstrukturbildene. Det sentrale området viste små og ensartede korn, mens kantene viste noe omkrystallisering med langstrakte korn. Dette skyldes veksten av krystallkjerner ved høye temperaturer, som danner grove nålelignende utfellinger.
6. Vurdering av produksjonspraksis
I faktisk produksjon ble det utført statistikk over mekanisk ytelse på 20 partier med stenger og 20 partier med profiler. Resultatene er vist i tabell 7 og 8. I faktisk produksjon ble ekstruderingsprosessen vår utført ved temperaturer som resulterte i prøver i T6-tilstand, og den mekaniske ytelsen oppfylte målverdiene.
7. Konklusjon
(1) Parametere for ekstruderingsvarmebehandling: Ekstruderingstemperatur for barrer er 450–500 °C; temperatur for ekstruderingsbeholder er 430–450 °C.
(2) Endelige varmebehandlingsparametre: Optimal temperatur i fast løsning på 520–530 °C; aldringstemperatur på 165 ± 5 °C, aldringsvarighet på 12 timer; intervallet mellom bråkjøling og aldring bør ikke overstige 1 time.
(3) Basert på praktisk vurdering inkluderer den gjennomførbare varmebehandlingsprosessen: ekstruderingstemperatur på 450–530 °C, ekstruderingsbeholdertemperatur på 400–450 °C; temperatur i fast løsning på 510–520 °C; aldringsregime på 155–170 °C i 12 timer; ingen spesifikk grense for intervallet mellom bråkjøling og aldring. Dette kan innlemmes i retningslinjene for prosessdrift.
Redigert av May Jiang fra MAT Aluminum
Publisert: 15. mars 2024
