1. Introducere
Aliajele de aluminiu cu rezistență medie prezintă caracteristici favorabile de prelucrare, sensibilitate la călire, tenacitate la impact și rezistență la coroziune. Acestea sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii, cum ar fi electronica și maritimă, pentru fabricarea de țevi, tije, profile și cabluri. În prezent, există o cerere tot mai mare pentru bare din aliaj de aluminiu 6082. Pentru a satisface cerințele pieței și cerințele utilizatorilor, am efectuat experimente asupra diferitelor procese de încălzire prin extrudare și procese de tratament termic final pentru barele 6082-T6. Scopul nostru a fost de a identifica un regim de tratament termic care să satisfacă cerințele de performanță mecanică pentru aceste bare.
2. Materiale experimentale și fluxul procesului de producție
2.1 Materiale experimentale
Lingourile turnate cu dimensiunea Ф162×500 au fost produse folosind o metodă de turnare semicontinuă și supuse unui tratament neuniform. Calitatea metalurgică a lingourilor a respectat standardele tehnice de control intern ale companiei. Compoziția chimică a aliajului 6082 este prezentată în Tabelul 1.
2.2 Fluxul procesului de producție
Barele experimentale din oțel 6082 au avut o specificație de Ф14 mm. Recipientul de extrudare avea un diametru de Ф170 mm, cu un design de extrudare cu 4 găuri și un coeficient de extrudare de 18,5. Fluxul specific al procesului a inclus încălzirea lingoului, extrudarea, călirea, întinderea, îndreptarea și prelevarea de probe, îndreptarea cu role, tăierea finală, îmbătrânirea artificială, inspecția calității și livrarea.
3. Obiective experimentale
Scopul acestui studiu a fost de a identifica parametrii procesului de tratament termic prin extrudare și parametrii de tratament termic finali care influențează performanța barelor 6082-T6, atingând în final cerințele standard de performanță. Conform standardelor, proprietățile mecanice longitudinale ale aliajului 6082 ar trebui să îndeplinească specificațiile enumerate în Tabelul 2.
4. Abordare experimentală
4.1 Investigarea tratamentului termic prin extrudare
Studiul tratamentului termic de extrudare s-a concentrat în principal pe efectele temperaturii de extrudare a lingourilor de turnare și ale temperaturii recipientului de extrudare asupra proprietăților mecanice. Selecțiile parametrilor specifici sunt detaliate în Tabelul 3.
4.2 Investigarea tratamentului termic în soluție solidă și îmbătrânire
Pentru soluția solidă și procesul de tratament termic prin îmbătrânire s-a utilizat un design experimental ortogonal. Nivelurile factorilor alese sunt prezentate în Tabelul 4, tabelul de design ortogonal fiind notat cu IJ9(34).
5. Rezultate și analiză
5.1 Rezultatele și analiza experimentului de tratament termic prin extrudare
Rezultatele experimentelor de tratament termic prin extrudare sunt prezentate în Tabelul 5 și Figura 1. Au fost prelevate nouă probe pentru fiecare grup și au fost determinate mediile performanțelor lor mecanice. Pe baza analizei metalografice și a compoziției chimice, a fost stabilit un regim de tratament termic: călire la 520°C timp de 40 de minute și îmbătrânire la 165°C timp de 12 ore. Din Tabelul 5 și Figura 1, se poate observa că, pe măsură ce temperatura de extrudare a lingourilor de turnare și temperatura recipientului de extrudare au crescut, atât rezistența la tracțiune, cât și limita de curgere au crescut treptat. Cele mai bune rezultate au fost obținute la temperaturi de extrudare de 450-500°C și o temperatură a recipientului de extrudare de 450°C, ceea ce a îndeplinit cerințele standard. Acest lucru s-a datorat efectului de ecruisare la rece la temperaturi de extrudare mai scăzute, provocând fracturi la limita granulelor și o descompunere crescută a soluției solide între A1 și Mn în timpul încălzirii înainte de călire, ducând la recristalizare. Pe măsură ce temperatura de extrudare a crescut, rezistența maximă Rm a produsului s-a îmbunătățit semnificativ. Când temperatura recipientului de extrudare se apropia de sau depășea temperatura lingoului, deformarea neuniformă a scăzut, reducând adâncimea inelelor de granulație grosieră și crescând rezistența la curgere Rm. Astfel, parametrii rezonabili pentru tratamentul termic de extrudare sunt: temperatura de extrudare a lingoului de 450-500°C și temperatura recipientului de extrudare de 430-450°C.
5.2 Soluție solidă și rezultate experimentale ortogonale de îmbătrânire și analiză
Tabelul 6 arată că nivelurile optime sunt A3B1C2D3, cu călire la 520°C, temperatură de îmbătrânire artificială între 165-170°C și o durată de îmbătrânire de 12 ore, rezultând o rezistență și plasticitate ridicate ale barelor. Procesul de călire formează o soluție solidă suprasaturată. La temperaturi de călire mai scăzute, concentrația soluției solide suprasaturate scade, afectând rezistența. O temperatură de călire de aproximativ 520°C sporește semnificativ efectul de întărire a soluției solide indusă de călire. Intervalul dintre călire și îmbătrânire artificială, adică depozitarea la temperatura camerei, influențează foarte mult proprietățile mecanice. Acest lucru este deosebit de pronunțat pentru tijele care nu sunt întinse după călire. Când intervalul dintre călire și îmbătrânire depășește 1 oră, rezistența, în special limita de curgere, scade semnificativ.
5.3 Analiza microstructurii metalografice
Analizele cu mărire mare și polarizare au fost efectuate pe bare 6082-T6 la temperaturi ale soluției solide de 520°C și 530°C. Fotografiile cu mărire mare au relevat o precipitare uniformă a compusului, cu particule abundente de fază precipitată distribuite uniform. Analiza cu lumină polarizată utilizând echipamentul Axiovert200 a arătat diferențe distincte în fotografiile cu structura granulelor. Zona centrală a prezentat granule mici și uniforme, în timp ce marginile au prezentat o oarecare recristalizare cu granule alungite. Acest lucru se datorează creșterii nucleelor cristaline la temperaturi ridicate, formând precipitate grosiere, asemănătoare acelor.
6. Evaluarea practicilor de producție
În producția efectivă, s-au efectuat statistici privind performanța mecanică pe 20 de loturi de bare și 20 de loturi de profile. Rezultatele sunt prezentate în tabelele 7 și 8. În producția efectivă, procesul nostru de extrudare a fost efectuat la temperaturi care au dus la obținerea unor probe în starea T6, iar performanța mecanică a îndeplinit valorile țintă.
7. Concluzie
(1) Parametrii tratamentului termic de extrudare: temperatura de extrudare a lingourilor de 450-500°C; temperatura recipientului de extrudare de 430-450°C.
(2) Parametrii tratamentului termic final: Temperatura optimă a soluției solide de 520-530°C; temperatura de îmbătrânire la 165±5°C, durata de îmbătrânire de 12 ore; intervalul dintre răcire și îmbătrânire nu trebuie să depășească 1 oră.
(3) Pe baza evaluării practice, procesul viabil de tratament termic include: temperatura de extrudare de 450-530°C, temperatura recipientului de extrudare de 400-450°C; temperatura soluției solide de 510-520°C; regimul de îmbătrânire de 155-170°C timp de 12 ore; nicio limită specifică privind intervalul dintre răcire și îmbătrânire. Acest lucru poate fi încorporat în instrucțiunile de operare a procesului.
Editat de May Jiang de la MAT Aluminum
Data publicării: 15 martie 2024
