1. Вступ
Алюмінієві сплави середньої міцності виявляють сприятливі характеристики обробки, чутливість до гарту, ударну в'язкість і стійкість до корозії. Вони широко використовуються в різних галузях промисловості, таких як електроніка та суднобудування, для виробництва труб, прутів, профілів і дроту. В даний час зростає попит на прутки з алюмінієвого сплаву 6082. Щоб задовольнити потреби ринку та вимоги користувачів, ми провели експерименти з різними процесами нагрівання екструзії та процесами остаточної термічної обробки для прутків 6082-T6. Наша мета полягала в тому, щоб визначити режим термічної обробки, який задовольняє вимоги до механічних характеристик цих брусків.
2. Експериментальні матеріали та технологічний процес виробництва
2.1 Експериментальні матеріали
Ливарні злитки розміром Ф162×500 виготовляли методом напівбезперервного лиття та піддавали нерівномірній обробці. Металургійна якість злитків відповідала технічним стандартам внутрішнього контролю компанії. Хімічний склад сплаву 6082 наведено в таблиці 1.
2.2 Хід виробничого процесу
Експериментальні 6082 бруски мали специфікацію Ф14 мм. Екструзійний контейнер мав діаметр Ф170 мм з конструкцією екструзії з 4 отворами та коефіцієнтом екструзії 18,5. Конкретний технологічний процес включав нагрівання злитка, екструзію, загартування, випрямлення при розтягуванні та вибірку, правку роликом, остаточне різання, штучне старіння, контроль якості та доставку.
3. Експериментальні цілі
Метою цього дослідження було визначення параметрів процесу екструзійної термічної обробки та кінцевих параметрів термічної обробки, які впливають на продуктивність прутків 6082-T6, зрештою досягаючи стандартних вимог до продуктивності. Відповідно до стандартів поздовжні механічні властивості сплаву 6082 повинні відповідати характеристикам, наведеним у таблиці 2.
4. Експериментальний підхід
4.1 Дослідження термічної обробки екструзією
Дослідження екструзійної термічної обробки в першу чергу зосереджено на впливі температури екструзії лиття злитка та температури екструзійного контейнера на механічні властивості. Вибір конкретних параметрів детально описано в таблиці 3.
4.2 Дослідження термічної обробки твердого розчину та старіння
Для процесу термічної обробки твердого розчину та старіння використовувався ортогональний експериментальний план. Вибрані рівні факторів наведено в таблиці 4, де таблиця ортогонального проектування позначена як IJ9(34).
5. Результати та аналіз
5.1 Результати та аналіз екструзійної термічної обробки
Результати експериментів екструзійної термічної обробки представлені в таблиці 5 і на малюнку 1. Для кожної групи було взято дев'ять зразків і визначено їх середні механічні характеристики. На основі металографічного аналізу та хімічного складу встановлено режим термічної обробки: загартування при 520°С протягом 40 хвилин і старіння при 165°С протягом 12 годин. З таблиці 5 і рисунка 1 можна помітити, що в міру підвищення температури екструзії ливарного зливка та температури екструзійного контейнера поступово зростає як міцність на розтяг, так і межа текучості. Найкращі результати були отримані при температурах екструзії 450-500°C і температурі екструзійного контейнера 450°C, що відповідало стандартним вимогам. Це було пов’язано з ефектом зміцнення холодною обробкою при нижчих температурах екструзії, що спричиняло руйнування меж зерен і посилене розкладання твердого розчину між A1 і Mn під час нагрівання перед загартуванням, що призводило до рекристалізації. З підвищенням температури екструзії кінцева міцність Rm продукту значно покращилася. Коли температура екструзійного контейнера наближалася або перевищувала температуру злитка, нерівномірна деформація зменшувалася, зменшуючи глибину кілець грубого зерна та збільшуючи межу текучості Rm. Таким чином, прийнятними параметрами екструзійної термічної обробки є: температура екструзії зливка 450-500 °C і температура екструзійного контейнера 430-450 °C.
5.2 Ортогональні експериментальні результати та аналіз твердого розчину та старіння
Таблиця 6 показує, що оптимальні рівні A3B1C2D3 із загартуванням при 520°C, температурою штучного старіння між 165-170°C і тривалістю старіння 12 годин, що забезпечує високу міцність і пластичність прутків. У процесі гасіння утворюється перенасичений твердий розчин. При більш низьких температурах загартування концентрація перенасиченого твердого розчину зменшується, що впливає на міцність. Температура загартування близько 520 °C значно посилює ефект зміцнення твердого розчину, викликаного загартуванням. Інтервал між загартуванням і штучним старінням, тобто зберігання при кімнатній температурі, сильно впливає на механічні властивості. Особливо це помітно для стрижнів, які не розтягуються після загартування. Коли інтервал між загартуванням і старінням перевищує 1 годину, міцність, особливо межа текучості, значно знижується.
5.3 Металографічний аналіз мікроструктури
Аналіз із великим збільшенням і поляризацію проводили на брусках 6082-T6 при температурах твердого розчину 520°C і 530°C. Фотографії зі значним збільшенням показали однорідне осадження сполуки з великою кількістю частинок фази осаду, рівномірно розподілених. Аналіз поляризованого світла за допомогою обладнання Axiovert200 показав чіткі відмінності на фотографіях зернистої структури. Центральна область демонструє дрібні та однорідні зерна, тоді як краї демонструють деяку рекристалізацію з подовженими зернами. Це пов'язано з ростом кристалічних зародків при високих температурах, утворюючи грубі голчасті виділення.
6. Оцінка виробничої практики
У фактичному виробництві статистику механічних характеристик проводили для 20 партій прутків і 20 партій профілів. Результати наведено в таблицях 7 і 8. У фактичному виробництві наш процес екструзії виконувався при температурах, що призвели до стану T6, і механічні характеристики відповідали цільовим значенням.
7.Висновок
(1) Параметри термічної обробки екструзії: температура екструзії зливків 450-500 ° C; температура екструзійного контейнера 430-450°C.
(2) Кінцеві параметри термічної обробки: оптимальна температура твердого розчину 520-530°C; температура витримки 165±5°С, тривалість витримки 12 годин; інтервал між гартуванням і витримкою не повинен перевищувати 1 год.
(3) На основі практичної оцінки життєздатний процес термічної обробки включає: температуру екструзії 450-530 °C, температуру екструзійного контейнера 400-450 °C; температура твердого розчину 510-520°С; режим витримки 155-170°С 12 годин; немає конкретного обмеження на інтервал між загартуванням і старінням. Це можна включити в інструкції з експлуатації процесу.
Під редакцією May Jiang з MAT Aluminium
Час публікації: 15 березня 2024 р
