1. Inleiding
Aluminiumlegeringen met gemiddelde sterkte vertonen gunstige verwerkingseigenschappen, zijn gevoelig voor afschrikken, hebben een goede slagvastheid en zijn corrosiebestendig. Ze worden veelvuldig gebruikt in diverse industrieën, zoals de elektronica- en maritieme sector, voor de productie van buizen, staven, profielen en draden. Momenteel is er een toenemende vraag naar staven van aluminiumlegering 6082. Om aan de marktvraag en gebruikerseisen te voldoen, hebben we experimenten uitgevoerd met verschillende extrusie- en warmtebehandelingsprocessen voor staven van aluminiumlegering 6082-T6. Ons doel was om een warmtebehandelingsregime te vinden dat voldoet aan de mechanische prestatie-eisen voor deze staven.
2. Experimentele materialen en productieprocesstroom
2.1 Experimentele materialen
Gietstaven met de afmetingen Ф162×500 werden geproduceerd met behulp van een semi-continue gietmethode en onderworpen aan een niet-uniforme behandeling. De metallurgische kwaliteit van de staven voldeed aan de technische normen van de interne controle van het bedrijf. De chemische samenstelling van de 6082-legering is 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 ingot, extruderen, afschrikken, strekken, richten en bemonsteren, rollen richten, eindsnijden, kunstmatige veroudering, kwaliteitscontrole en levering.
3. Experimentele doelstellingen
Het doel van deze studie was om de parameters van het extrusiewarmtebehandelingsproces en de parameters voor de uiteindelijke warmtebehandeling te identificeren die de prestaties van 6082-T6-staven beïnvloeden, om uiteindelijk aan de standaardprestatie-eisen te voldoen. Volgens de normen moeten de longitudinale mechanische eigenschappen van de 6082-legering voldoen aan de specificaties in tabel 2.
4. Experimentele aanpak
4.1 Onderzoek naar extrusiewarmtebehandeling
Het onderzoek naar extrusiewarmtebehandeling richtte zich primair op de effecten van de extrusietemperatuur van de gietstaaf en de temperatuur van de extrusiecontainer op de mechanische eigenschappen. De specifieke parameterselecties worden gedetailleerd beschreven in tabel 3.
4.2 Onderzoek naar vaste oplossing en verouderingswarmtebehandeling
Voor het warmtebehandelingsproces met vaste oplossing en veroudering werd een orthogonaal experimenteel ontwerp gebruikt. De gekozen factorniveaus staan in tabel 4, waarbij de tabel met het orthogonale ontwerp is aangeduid als IJ9(34).
5. Resultaten en analyse
5.1 Resultaten en analyse van extrusie-warmtebehandelingsexperimenten
De resultaten van de extrusie-warmtebehandelingsexperimenten worden gepresenteerd in Tabel 5 en Figuur 1. Er werden negen monsters genomen uit elke groep en hun gemiddelde mechanische prestaties werden bepaald. Op basis van metallografische analyse en chemische samenstelling werd een warmtebehandelingsregime vastgesteld: afschrikken bij 520 °C gedurende 40 minuten en veroudering bij 165 °C gedurende 12 uur. Uit Tabel 5 en Figuur 1 blijkt dat naarmate de extrusietemperatuur van het gietstuk en de temperatuur van de extrusiecontainer 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 standaardvereisten. Dit was te wijten aan het effect van koudversteviging bij lagere extrusietemperaturen, waardoor korrelgrensbreuken en een verhoogde ontleding van de vaste oplossing tussen A1 en Mn ontstonden tijdens het verhitten vóór het afschrikken, wat leidde tot herkristallisatie. Naarmate de extrusietemperatuur steeg, verbeterde de uiteindelijke sterkte Rm van het product aanzienlijk. Wanneer de temperatuur van de extrusiecontainer de temperatuur van het blok naderde of overschreed, nam de ongelijkmatige vervorming af, waardoor de diepte van de grofkorrelige ringen afnam en de vloeigrens Rm toenam. De geschikte parameters voor extrusiewarmtebehandeling zijn daarom: een extrusietemperatuur van het blok van 450-500 °C en een temperatuur van de extrusiecontainer van 430-450 °C.
5.2 Resultaten en analyse van orthogonale experimenten met vaste oplossing en veroudering
Tabel 6 laat zien dat de optimale niveaus A3B1C2D3 zijn, met afschrikken bij 520 °C, een kunstmatige verouderingstemperatuur tussen 165-170 °C en een verouderingsduur van 12 uur, wat resulteert in een hoge sterkte en plasticiteit van de staven. Het afschrikproces vormt een oververzadigde vaste oplossing. Bij lagere afschriktemperaturen neemt de concentratie 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. De tijd tussen afschrikken en kunstmatige veroudering, d.w.z. opslag bij kamertemperatuur, heeft een grote invloed op de mechanische eigenschappen. Dit is met name merkbaar bij staven die na het afschrikken niet worden uitgerekt. Wanneer de tijd tussen afschrikken en veroudering langer is dan 1 uur, neemt de sterkte, met name de vloeigrens, aanzienlijk af.
5.3 Metallografische microstructuuranalyse
Analyses met hoge vergroting en polarisatie werden uitgevoerd op 6082-T6-staven bij temperaturen van 520 °C en 530 °C. Foto's met hoge vergroting lieten een uniforme neerslag zien met overvloedige, gelijkmatig verdeelde deeltjes in de neerslagfase. Analyse met gepolariseerd licht met Axiovert200-apparatuur toonde duidelijke verschillen in de korrelstructuurfoto's. Het centrale gebied vertoonde kleine en uniforme korrels, terwijl de randen enige rekristallisatie met langwerpige korrels vertoonden. Dit komt door de groei van kristalkernen bij hoge temperaturen, waardoor grove, naaldachtige neerslagen ontstaan.
6. Beoordeling van de productiepraktijk
Tijdens de daadwerkelijke productie werden mechanische prestatiestatistieken uitgevoerd op 20 partijen staven en 20 partijen profielen. De resultaten zijn weergegeven in de tabellen 7 en 8. Tijdens de daadwerkelijke productie werd ons extrusieproces uitgevoerd bij temperaturen die resulteerden in monsters met een T6-status, en de mechanische prestaties voldeden aan de streefwaarden.
7. Conclusie
(1) Warmtebehandelingsparameters voor extrusie: extrusietemperatuur van de ingots van 450-500°C; extrusiecontainertemperatuur van 430-450°C.
(2) Uiteindelijke parameters voor de warmtebehandeling: optimale temperatuur van de vaste oplossing van 520-530 °C; verouderingstemperatuur van 165 ± 5 °C, verouderingsduur van 12 uur; het interval tussen het blussen en de veroudering 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; vaste-oplossingstemperatuur van 510-520 °C; verouderingsregime van 155-170 °C gedurende 12 uur; geen specifieke limiet voor het interval tussen afschrikken en verouderen. Dit kan worden opgenomen in de richtlijnen voor procesvoering.
Bewerkt door May Jiang van MAT Aluminum
Plaatsingstijd: 15-03-2024
