1.Úvod
Slitiny hliníku se střední pevností vykazují příznivé zpracovatelské vlastnosti, citlivost na kalení, rázovou houževnatost a odolnost proti korozi. Jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích, jako je elektronika a námořní průmysl, pro výrobu trubek, tyčí, profilů a drátů. V současné době roste poptávka po 6082 tyčích z hliníkové slitiny. Abychom vyhověli požadavkům trhu a požadavkům uživatelů, provedli jsme experimenty s různými procesy vytlačování a konečného tepelného zpracování pro tyče 6082-T6. Naším cílem bylo identifikovat režim tepelného zpracování, který splňuje požadavky na mechanickou výkonnost těchto tyčí.
2. Experimentální materiály a tok výrobního procesu
2.1 Experimentální materiály
Licí ingoty o velikosti Ф162×500 byly vyrobeny metodou semikontinuálního lití a podrobeny nerovnoměrnému zpracování. Metalurgická kvalita ingotů odpovídala technickým normám vnitřní kontroly společnosti. Chemické složení slitiny 6082 je uvedeno v tabulce 1.
2.2 Tok výrobního procesu
Experimentální tyče 6082 měly specifikaci Ф14mm. Extruzní nádoba měla průměr Ф170 mm s designem extruze se 4 otvory a koeficientem extruze 18,5. Specifický procesní tok zahrnoval ohřev ingotu, vytlačování, kalení, natahování, rovnání a odběr vzorků, rovnání válečkem, konečné řezání, umělé stárnutí, kontrolu kvality a dodávku.
3. Experimentální cíle
Cílem této studie bylo identifikovat parametry procesu tepelného zpracování vytlačováním a parametry konečného tepelného zpracování, které ovlivňují výkonnost tyčí 6082-T6, a nakonec dosáhnout standardních požadavků na výkon. Podle norem by měly podélné mechanické vlastnosti slitiny 6082 splňovat specifikace uvedené v tabulce 2.
4.Experimentální přístup
4.1 Zkoumání tepelného zpracování vytlačováním
Výzkum tepelného zpracování vytlačováním se primárně zaměřil na vliv teploty vytlačování ingotu odlévání a teploty vytlačovací nádoby na mechanické vlastnosti. Konkrétní výběr parametrů je podrobně uveden v tabulce 3.
4.2 Pevný roztok a zkoumání tepelného zpracování stárnutím
Pro proces tepelného zpracování v pevném roztoku a stárnutí byl použit ortogonální experimentální design. Vybrané úrovně faktorů jsou uvedeny v tabulce 4, přičemž tabulka ortogonálního návrhu je označena jako IJ9(34).
5.Výsledky a analýza
5.1 Výsledky experimentu a analýza vytlačovacího tepelného zpracování
Výsledky experimentů tepelného zpracování vytlačováním jsou uvedeny v tabulce 5 a na obrázku 1. Pro každou skupinu bylo odebráno devět vzorků a byly stanoveny jejich průměrné mechanické vlastnosti. Na základě metalografické analýzy a chemického složení byl stanoven režim tepelného zpracování: kalení při 520 °C po dobu 40 minut a stárnutí při 165 °C po dobu 12 hodin. Z tabulky 5 a obrázku 1 lze pozorovat, že jak se teplota vytlačování licího ingotu a teplota vytlačovací nádoby zvyšovaly, postupně se zvyšovala jak pevnost v tahu, tak mez kluzu. Nejlepších výsledků bylo dosaženo při teplotách extruze 450-500 °C a teplotě extruzní nádoby 450 °C, což splnilo standardní požadavky. To bylo způsobeno účinkem tváření za studena při nižších teplotách vytlačování, což způsobilo lomy na hranicích zrn a zvýšený rozklad tuhého roztoku mezi A1 a Mn během ohřevu před kalením, což vedlo k rekrystalizaci. Jak se teplota vytlačování zvýšila, konečná pevnost Rm produktu se výrazně zlepšila. Když se teplota vytlačovací nádoby přiblížila nebo překročila teplotu ingotu, nerovnoměrná deformace se snížila, zmenšila se hloubka prstenců s hrubým zrnem a zvýšila se mez kluzu Rm. Přiměřené parametry pro tepelné zpracování vytlačováním jsou tedy: teplota vytlačování ingotu 450-500 °C a teplota vytlačovací nádoby 430-450 °C.
5.2 Ortogonální experimentální výsledky a analýza v pevném roztoku a stárnutí
Tabulka 6 ukazuje, že optimální úrovně jsou A3B1C2D3, s kalením při 520 °C, teplotou umělého stárnutí mezi 165-170 °C a trváním stárnutí 12 hodin, což vede k vysoké pevnosti a plasticitě tyčí. Proces kalení tvoří přesycený pevný roztok. Při nižších teplotách kalení se koncentrace přesyceného pevného roztoku snižuje, což ovlivňuje pevnost. Teplota kalení kolem 520 °C výrazně zvyšuje účinek zpevnění tuhého roztoku vyvolaného kalením. Interval mezi kalením a umělým stárnutím, tj. skladováním při pokojové teplotě, výrazně ovlivňuje mechanické vlastnosti. To je zvláště výrazné u prutů, které nejsou po zhášení nataženy. Když interval mezi kalením a stárnutím přesáhne 1 hodinu, pevnost, zejména mez kluzu, výrazně klesá.
5.3 Metalografická analýza mikrostruktury
Analýzy s vysokým zvětšením a polarizací byly provedeny na tyčích 6082-T6 při teplotách tuhého roztoku 520 °C a 530 °C. Fotografie s vysokým zvětšením odhalily stejnoměrné vysrážení sloučenin s hojnými částicemi sraženiny, které jsou rovnoměrně distribuovány. Analýza polarizovaného světla pomocí zařízení Axiovert200 ukázala zřetelné rozdíly ve fotografiích struktury zrn. Centrální oblast vykazovala malá a stejnoměrná zrna, zatímco okraje vykazovaly určitou rekrystalizaci s prodlouženými zrny. To je způsobeno růstem krystalových jader při vysokých teplotách, za vzniku hrubých jehličkovitých sraženin.
6. Hodnocení výrobní praxe
Ve skutečné výrobě byly statistiky mechanického výkonu provedeny na 20 sériích tyčí a 20 sériích profilů. Výsledky jsou uvedeny v tabulkách 7 a 8. Ve skutečné výrobě byl náš proces vytlačování prováděn při teplotách, jejichž výsledkem byly vzorky ve stavu T6, a mechanické vlastnosti splnily cílové hodnoty.
7.Závěr
(1) Parametry tepelného zpracování vytlačováním: Teplota vytlačování ingotů 450-500 °C; teplota vytlačovací nádoby 430-450°C.
(2) Parametry konečného tepelného zpracování: Optimální teplota tuhého roztoku 520-530 °C; teplota stárnutí 165±5°C, doba stárnutí 12 hodin; interval mezi kalením a stárnutím by neměl přesáhnout 1 hodinu.
(3) Na základě praktického posouzení, životaschopný proces tepelného zpracování zahrnuje: teplotu vytlačování 450-530 °C, teplotu vytlačovací nádoby 400-450 °C; teplota tuhého roztoku 510-520 °C; režim stárnutí 155-170 °C po dobu 12 hodin; žádné specifické omezení intervalu mezi kalením a stárnutím. To lze začlenit do provozních pokynů.
Editoval May Jiang z MAT Aluminium
Čas odeslání: 15. března 2024
