1. Uvod
Aluminijske legure srednje čvrstoće pokazuju povoljne karakteristike obrade, osjetljivost na kaljenje, udarnu žilavost i otpornost na koroziju. Široko se koriste u raznim industrijama, poput elektronike i pomorstva, za proizvodnju cijevi, šipki, profila i žica. Trenutno postoji sve veća potražnja za aluminijskim šipkama 6082. Kako bismo zadovoljili tržišne zahtjeve i zahtjeve korisnika, proveli smo eksperimente s različitim procesima ekstruzijskog zagrijavanja i završnim procesima toplinske obrade za šipke 6082-T6. Naš je cilj bio identificirati režim toplinske obrade koji zadovoljava zahtjeve mehaničkih performansi za ove šipke.
2. Eksperimentalni materijali i tijek proizvodnog procesa
2.1 Eksperimentalni materijali
Ingoti za lijevanje veličine Ф162×500 proizvedeni su metodom polukontinuiranog lijevanja i podvrgnuti su nejednolikoj obradi. Metalurška kvaliteta ingota u skladu je s internim tehničkim standardima kontrole tvrtke. Kemijski sastav legure 6082 prikazan je u Tablici 1.
2.2 Tijek proizvodnog procesa
Eksperimentalne 6082 šipke imale su specifikaciju od Ф14 mm. Spremnik za ekstruziju imao je promjer od Ф170 mm s dizajnom ekstruzije s 4 rupe i koeficijentom ekstruzije od 18,5. Specifični tijek procesa uključivao je zagrijavanje ingota, ekstruziju, kaljenje, istezanje, ravnanje i uzorkovanje, ravnanje valjcima, završno rezanje, umjetno starenje, kontrolu kvalitete i isporuku.
3. Eksperimentalni ciljevi
Cilj ove studije bio je identificirati parametre procesa toplinske obrade ekstruzijom i konačne parametre toplinske obrade koji utječu na performanse šipki 6082-T6, te u konačnici postići standardne zahtjeve performansi. Prema standardima, uzdužna mehanička svojstva legure 6082 trebala bi zadovoljavati specifikacije navedene u Tablici 2.
4. Eksperimentalni pristup
4.1 Istraživanje toplinske obrade ekstruzijom
Istraživanje toplinske obrade ekstruzijom prvenstveno se usredotočilo na utjecaj temperature ekstruzije ingota za lijevanje i temperature posude za ekstruziju na mehanička svojstva. Odabir specifičnih parametara detaljno je opisan u Tablici 3.
4.2 Istraživanje krutih otopina i toplinske obrade starenjem
Za proces toplinske obrade čvrste otopine i starenja korišten je ortogonalni eksperimentalni dizajn. Odabrane razine faktora prikazane su u Tablici 4, s ortogonalnom tablicom dizajna označenom kao IJ9(34).
5. Rezultati i analiza
5.1 Rezultati i analiza eksperimenta toplinske obrade ekstruzijom
Rezultati eksperimenata toplinske obrade ekstruzijom prikazani su u Tablici 5 i Slici 1. Za svaku skupinu uzeto je devet uzoraka i određeni su njihovi prosječni mehanički učinci. Na temelju metalografske analize i kemijskog sastava utvrđen je režim toplinske obrade: kaljenje na 520 °C tijekom 40 minuta i starenje na 165 °C tijekom 12 sati. Iz Tablice 5 i Slike 1 može se vidjeti da su se s porastom temperature ekstruzije ingota za lijevanje i temperature posude za ekstruziju postupno povećavale i vlačna čvrstoća i granica razvlačenja. Najbolji rezultati dobiveni su pri temperaturama ekstruzije od 450-500 °C i temperaturi posude za ekstruziju od 450 °C, što je zadovoljilo standardne zahtjeve. To je bilo zbog učinka hladnog očvršćivanja na nižim temperaturama ekstruzije, što je uzrokovalo lomove na granicama zrna i povećanu razgradnju čvrste otopine između A1 i Mn tijekom zagrijavanja prije kaljenja, što je dovelo do rekristalizacije. Kako se temperatura ekstruzije povećavala, granična čvrstoća Rm proizvoda značajno se poboljšavala. Kada se temperatura posude za ekstruziju približila ili premašila temperaturu ingota, neravnomjerna deformacija se smanjivala, smanjujući dubinu prstenova grubih zrna i povećavajući granicu razvlačenja Rm. Dakle, razumni parametri za toplinsku obradu ekstruzijom su: temperatura ekstruzije ingota od 450-500°C i temperatura ekstruzijske posude od 430-450°C.
5.2 Eksperimentalni rezultati i analiza čvrstih otopina i ortogonalnog starenja
Tablica 6 pokazuje da su optimalne razine A3B1C2D3, s kaljenjem na 520 °C, temperaturom umjetnog starenja između 165-170 °C i trajanjem starenja od 12 sati, što rezultira visokom čvrstoćom i plastičnošću šipki. Procesom kaljenja stvara se prezasićena čvrsta otopina. Pri nižim temperaturama kaljenja, koncentracija prezasićene čvrste otopine se smanjuje, što utječe na čvrstoću. Temperatura kaljenja od oko 520 °C značajno pojačava učinak ojačanja čvrste otopine induciranog kaljenjem. Interval između kaljenja i umjetnog starenja, tj. skladištenje na sobnoj temperaturi, uvelike utječe na mehanička svojstva. To je posebno izraženo kod šipki koje se ne rastežu nakon kaljenja. Kada interval između kaljenja i starenja prelazi 1 sat, čvrstoća, posebno granica razvlačenja, značajno se smanjuje.
5.3 Analiza metalografske mikrostrukture
Analize s velikim uvećanjem i polarizirane analize provedene su na 6082-T6 šipkama pri temperaturama krute otopine od 520 °C i 530 °C. Fotografije s velikim uvećanjem otkrile su jednoliku precipitaciju spoja s obilnim česticama talogne faze ravnomjerno raspoređenim. Analiza polariziranog svjetla pomoću Axiovert200 opreme pokazala je izrazite razlike u fotografijama strukture zrna. Središnje područje prikazivalo je mala i jednolična zrna, dok su rubovi pokazivali određenu rekristalizaciju s izduženim zrnima. To je zbog rasta kristalnih jezgri na visokim temperaturama, koje formiraju grube igličaste precipitate.
6. Procjena proizvodne prakse
U stvarnoj proizvodnji, statistika mehaničkih performansi provedena je na 20 serija šipki i 20 serija profila. Rezultati su prikazani u tablicama 7 i 8. U stvarnoj proizvodnji, naš proces ekstruzije proveden je na temperaturama koje su rezultirale uzorcima u stanju T6, a mehaničke performanse zadovoljile su ciljane vrijednosti.
7. Zaključak
(1) Parametri toplinske obrade ekstruzijom: temperatura ekstruzije ingota od 450-500°C; temperatura posude za ekstruziju od 430-450°C.
(2) Parametri završne toplinske obrade: Optimalna temperatura čvrste otopine od 520-530 °C; temperatura starenja na 165 ± 5 °C, trajanje starenja 12 sati; interval između kaljenja i starenja ne smije biti veći od 1 sata.
(3) Na temelju praktične procjene, održivi proces toplinske obrade uključuje: temperaturu ekstruzije od 450-530 °C, temperaturu posude za ekstruziju od 400-450 °C; temperaturu krute otopine od 510-520 °C; režim starenja od 155-170 °C tijekom 12 sati; nema specifičnog ograničenja intervala između kaljenja i starenja. To se može uključiti u smjernice za procesne operacije.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminuma
Vrijeme objave: 15. ožujka 2024.
