1. Inleiding
Aluminiumlegeringen met gemiddelde sterkte vertonen gunstige verwerkingseigenschappen, afschrikgevoeligheid, slagvastheid en corrosieweerstand. Ze worden op grote schaal gebruikt in verschillende industrieën, zoals de elektronica en de scheepvaart, voor de productie van buizen, staven, profielen en draden. Momenteel is er een toenemende vraag naar staven van 6082 aluminiumlegering. Om aan de eisen van de markt en gebruikerseisen te voldoen, hebben we experimenten uitgevoerd met verschillende extrusieverwarmingsprocessen en uiteindelijke warmtebehandelingsprocessen voor 6082-T6-staven. Ons doel was om een warmtebehandelingsregime te identificeren dat voldoet aan de mechanische prestatie-eisen voor deze staven.
2. Experimentele materialen en productieprocesstroom
2.1 Experimentele materialen
Gietblokken met een afmeting van Ф162×500 werden geproduceerd met behulp van een semi-continue gietmethode en onderworpen aan een niet-uniforme behandeling. De metallurgische kwaliteit van de blokken voldeed aan de technische normen voor interne controle van het bedrijf. De chemische samenstelling van de 6082-legering wordt weergegeven in Tabel 1.
2.2 Productieprocesstroom
De experimentele 6082 staven hadden een specificatie van Ф14 mm. De extrusiecontainer had een diameter van Ф170 mm met een extrusieontwerp met 4 gaten en een extrusiecoëfficiënt van 18,5. De specifieke processtroom omvatte het verwarmen van de staaf, extrusie, afschrikken, strekken, rechttrekken en bemonsteren, rechttrekken met rollen, eindsnijden, kunstmatige veroudering, kwaliteitsinspectie en levering.
3.Experimentele doelstellingen
Het doel van deze studie was om de parameters van het extrusie-warmtebehandelingsproces en de uiteindelijke warmtebehandelingsparameters te identificeren die de prestaties van 6082-T6-staven beïnvloeden, waardoor uiteindelijk de standaard prestatie-eisen worden bereikt. Volgens de normen moeten de longitudinale mechanische eigenschappen van de 6082-legering voldoen aan de specificaties vermeld in Tabel 2.
4.Experimentele aanpak
4.1 Onderzoek naar warmtebehandeling door extrusie
Het onderzoek naar de warmtebehandeling bij extrusie was primair gericht op de effecten van de extrusietemperatuur van gietstaven en de temperatuur van de extrusiecontainer op de mechanische eigenschappen. De specifieke parameterselecties worden gedetailleerd beschreven in Tabel 3.
4.2 Onderzoek naar vaste oplossingen en verouderingswarmtebehandeling
Een orthogonaal experimenteel ontwerp werd gebruikt voor het warmtebehandelingsproces van vaste oplossing en veroudering. De gekozen factorniveaus zijn weergegeven in Tabel 4, waarbij de orthogonale ontwerptabel is aangegeven als IJ9(34).
5. Resultaten en analyse
5.1 Experimentresultaten en analyse van extrusiewarmtebehandeling
De resultaten van de extrusie-warmtebehandelingsexperimenten worden weergegeven in Tabel 5 en Figuur 1. Voor elke groep werden negen monsters genomen en hun mechanische prestatiegemiddelden werden bepaald. Op basis van metallografische analyse en chemische samenstelling werd een warmtebehandelingsregime opgesteld: afschrikken bij 520°C gedurende 40 minuten en rijpen bij 165°C gedurende 12 uur. Uit Tabel 5 en Figuur 1 kan worden waargenomen dat naarmate de extrusietemperatuur van het gietstuk en de temperatuur van de extrusiehouder toenamen, zowel de treksterkte als de vloeigrens geleidelijk toenamen. De beste resultaten werden verkregen bij extrusietemperaturen van 450-500°C en een extrusiecontainertemperatuur van 450°C, wat voldeed aan de standaardeisen. Dit was te wijten aan het effect van verharding door koud werk bij lagere extrusietemperaturen, waardoor korrelgrensbreuken en een verhoogde afbraak van de vaste oplossing tussen A1 en Mn ontstonden tijdens het verwarmen vóór het afschrikken, wat leidde tot herkristallisatie. Naarmate de extrusietemperatuur toenam, verbeterde de uiteindelijke sterkte Rm van het product aanzienlijk. Wanneer de temperatuur van de extrusiecontainer de temperatuur van de gieteling naderde of overschreed, nam de ongelijkmatige vervorming af, waardoor de diepte van de grove korrelringen kleiner werd en de vloeigrens Rm toenam. De redelijke parameters voor warmtebehandeling door extrusie zijn dus: de extrusietemperatuur van de staaf van 450-500°C en de temperatuur van de extrusiehouder van 430-450°C.
5.2 Orthogonale experimentele resultaten en analyse van vaste oplossingen en veroudering
Tabel 6 laat zien dat de optimale niveaus A3B1C2D3 zijn, met afschrikken bij 520°C, kunstmatige verouderingstemperatuur tussen 165-170°C en verouderingsduur van 12 uur, resulterend in hoge sterkte en plasticiteit van de staven. Het afschrikproces vormt een oververzadigde vaste oplossing. Bij lagere afschriktemperaturen neemt de concentratie van de oververzadigde vaste oplossing af, wat de sterkte beïnvloedt. Een afschriktemperatuur van ongeveer 520°C versterkt het effect van de door afschrikken geïnduceerde versterking van de vaste oplossing aanzienlijk. Het interval tussen blussen en kunstmatige veroudering, dwz opslag op kamertemperatuur, heeft een grote invloed op de mechanische eigenschappen. Dit is vooral uitgesproken bij staven die na het afschrikken niet worden uitgerekt. Wanneer het interval tussen afschrikken en rijpen groter is dan 1 uur, neemt de sterkte, vooral de vloeigrens, aanzienlijk af.
5.3 Metallografische microstructuuranalyse
Sterk vergrotings- en gepolariseerde analyses werden uitgevoerd op 6082-T6-staven bij vaste-oplossingstemperaturen van 520°C en 530°C. Foto's met een hoge vergroting onthulden uniforme samengestelde neerslag met overvloedige deeltjes in de neerslagfase, gelijkmatig verdeeld. Analyse van gepolariseerd licht met behulp van Axiovert200-apparatuur liet duidelijke verschillen zien in korrelstructuurfoto's. Het centrale gebied vertoonde kleine en uniforme korrels, terwijl de randen enige herkristallisatie vertoonden met langwerpige korrels. Dit komt door de groei van kristalkernen bij hoge temperaturen, waardoor grove naaldachtige neerslagen ontstaan.
6. Beoordeling van productiepraktijken
Bij de daadwerkelijke productie werden mechanische prestatiestatistieken uitgevoerd op 20 batches staven en 20 batches profielen. De resultaten worden weergegeven in de tabellen 7 en 8. Bij de daadwerkelijke productie werd ons extrusieproces uitgevoerd bij temperaturen die resulteerden in monsters in de T6-toestand, en de mechanische prestaties voldeden aan de doelwaarden.
7. Conclusie
(1) Parameters voor extrusiewarmtebehandeling: extrusietemperatuur van ingots van 450-500 ° C; temperatuur van de extrusiecontainer van 430-450°C.
(2) Parameters voor de uiteindelijke warmtebehandeling: Optimale temperatuur van de vaste oplossing van 520-530°C; verouderingstemperatuur bij 165±5°C, verouderingsduur van 12 uur; het interval tussen blussen en rijpen mag niet langer zijn dan 1 uur.
(3) Op basis van een praktische beoordeling omvat het haalbare warmtebehandelingsproces: extrusietemperatuur van 450-530°C, extrusiecontainertemperatuur van 400-450°C; temperatuur van de vaste oplossing van 510-520°C; verouderingsregime van 155-170°C gedurende 12 uur; geen specifieke limiet op het interval tussen blussen en veroudering. Dit kan worden opgenomen in de procesrichtlijnen.
Bewerkt door May Jiang van MAT Aluminium
Posttijd: 15 maart 2024
