1. Úvod
Hliníkové slitiny se střední pevností vykazují příznivé zpracovatelské vlastnosti, citlivost na kalení, rázovou houževnatost a odolnost proti korozi. Jsou hojně používány v různých průmyslových odvětvích, jako je elektronika a námořní průmysl, k výrobě trubek, tyčí, profilů a drátů. V současné době roste poptávka po hliníkových tyčích ze slitiny 6082. Abychom uspokojili požadavky trhu a uživatelů, provedli jsme experimenty s různými procesy ohřevu extruzí a procesy konečného tepelného zpracování pro tyče ze slitiny 6082-T6. Naším cílem bylo identifikovat režim tepelného zpracování, který splňuje požadavky na mechanické vlastnosti těchto tyčí.
2. Experimentální materiály a postup výrobního procesu
2.1 Experimentální materiály
Odlitky o rozměrech Ф162×500 byly vyrobeny metodou polokontinuálního odlévání a podrobeny nerovnoměrnému zpracování. Metalurgická kvalita ingotů splňovala interní technické normy společnosti. Chemické složení slitiny 6082 je uvedeno v tabulce 1.
2.2 Průběh výrobního procesu
Experimentální tyče 6082 měly specifikaci Ф14 mm. Extruzní nádoba měla průměr Ф170 mm se 4otvorovou extruzí a koeficientem extruze 18,5. Specifický procesní postup zahrnoval ohřev ingotu, extruzi, kalení, natahování, rovnání a odběr vzorků, rovnání válcem, konečné řezání, umělé stárnutí, kontrolu kvality a dodávku.
3. Experimentální cíle
Cílem této studie bylo identifikovat parametry procesu tepelného zpracování extruzí a konečné parametry tepelného zpracování, které ovlivňují výkon tyčí ze slitiny 6082-T6, a v konečném důsledku tak dosáhnout standardních výkonnostních požadavků. Podle norem by podélné mechanické vlastnosti slitiny 6082 měly splňovat specifikace uvedené v tabulce 2.
4. Experimentální přístup
4.1 Zkoumání tepelného zpracování extruzí
Výzkum tepelného zpracování extruzí se primárně zaměřil na vliv teploty extruze odlitků ingotů a teploty extruzní nádoby na mechanické vlastnosti. Výběr konkrétních parametrů je podrobně popsán v tabulce 3.
4.2 Zkoumání tepelného zpracování pevných roztoků a stárnutí
Pro proces tepelného zpracování pevných látek a stárnutí byl použit ortogonální experimentální plán. Zvolené úrovně faktorů jsou uvedeny v tabulce 4, přičemž ortogonální návrhová tabulka je označena jako IJ9(34).
5. Výsledky a analýza
5.1 Výsledky a analýza experimentu s tepelným zpracováním extruzí
Výsledky experimentů s tepelným zpracováním extruzí 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 je patrné, že se zvyšující se teplotou extruze ingotu a teploty extruzní nádoby se postupně zvyšovala jak pevnost v tahu, tak i mez kluzu. Nejlepších výsledků bylo dosaženo při teplotách extruze 450–500 °C a teplotě extruzní nádoby 450 °C, což splňovalo standardní požadavky. To bylo způsobeno účinkem zpevnění za studena při nižších teplotách extruze, což způsobovalo lomy na hranicích zrn a zvýšený rozklad pevného roztoku mezi A1 a Mn během ohřevu před kalením, což vedlo k rekrystalizaci. S rostoucí teplotou extruze se výrazně zlepšila mez pevnosti Rm produktu. Když se teplota extruzní nádoby přiblížila teplotě ingotu nebo ji překročila, nerovnoměrná deformace se snížila, čímž se zmenšila hloubka hrubozrnných prstenců a zvýšila se mez kluzu Rm. Rozumné parametry pro tepelné zpracování extruzí jsou tedy: teplota extruze ingotu 450-500 °C a teplota extruzní nádoby 430-450 °C.
5.2 Experimentální výsledky a analýza pevných roztoků a ortogonálního stárnutí
Tabulka 6 ukazuje, že optimální úrovně jsou A3B1C2D3 s kalením při 520 °C, teplotou umělého stárnutí mezi 165-170 °C a dobou stárnutí 12 hodin, což vede k vysoké pevnosti a plasticitě tyčí. Proces kalení vytváří 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 pevného roztoku indukovaného kalením. Interval mezi kalením a umělým stárnutím, tj. skladování při pokojové teplotě, výrazně ovlivňuje mechanické vlastnosti. To je zvláště výrazné u tyčí, které nejsou po kalení nataženy. Pokud interval mezi kalením a stárnutím přesáhne 1 hodinu, pevnost, zejména mez kluzu, se výrazně snižuje.
5.3 Metalografická analýza mikrostruktury
Analýzy s vysokým zvětšením a polarizované snímky byly provedeny na tyčích 6082-T6 při teplotách pevného roztoku 520 °C a 530 °C. Fotografie s vysokým zvětšením odhalily rovnoměrnou sráženou látku s hojným množstvím částic sraženinové fáze, které byly rovnoměrně rozloženy. Analýza polarizačním světlem s použitím zařízení Axiovert200 ukázala zřetelné rozdíly ve fotografiích struktury zrn. Centrální oblast vykazovala malá a jednotná zrna, zatímco okraje vykazovaly určitou rekrystalizaci s protáhlými zrny. To je způsobeno růstem krystalových jader při vysokých teplotách, které tvoří hrubé jehličkovité sraženiny.
6. Hodnocení výrobní praxe
Ve skutečné výrobě byly provedeny statistiky mechanického výkonu na 20 šaržích tyčí a 20 šaržích profilů. Výsledky jsou uvedeny v tabulkách 7 a 8. Ve skutečné výrobě byl náš proces extruze proveden při teplotách, které vedly ke vzorkům ve stavu T6, a mechanický výkon splnil cílové hodnoty.
7. Závěr
(1) Parametry tepelného zpracování extruzí: Teplota extruze ingotů 450–500 °C; teplota extruzní nádoby 430–450 °C.
(2) Parametry konečného tepelného zpracování: Optimální teplota pevného roztoku 520–530 °C; teplota stárnutí 165 ± 5 °C, doba stárnutí 12 hodin; interval mezi kalením a stárnutím by neměl překročit 1 hodinu.
(3) Na základě praktického posouzení zahrnuje vhodný proces tepelného zpracování: teplotu extruze 450–530 °C, teplotu extruzní nádoby 400–450 °C; teplotu pevného roztoku 510–520 °C; režim stárnutí 155–170 °C po dobu 12 hodin; žádný specifický limit intervalu mezi kalením a stárnutím. Toto lze začlenit do pokynů pro provoz procesu.
Upraveno May Jiang z MAT Aluminum
Čas zveřejnění: 15. března 2024
