1. Úvod
Hliníkové zliatiny so strednou pevnosťou vykazujú priaznivé vlastnosti pri spracovaní, citlivosť na kalenie, rázovú húževnatosť a odolnosť voči korózii. Nachádzajú široké uplatnenie v rôznych odvetviach, ako je elektronika a námorníctvo, na výrobu rúr, tyčí, profilov a drôtov. V súčasnosti rastie dopyt po hliníkových tyčiach zo zliatiny 6082. Aby sme splnili požiadavky trhu a používateľov, vykonali sme experimenty s rôznymi procesmi extrúzneho ohrevu a procesmi konečného tepelného spracovania pre tyče zo zliatiny 6082-T6. Naším cieľom bolo identifikovať režim tepelného spracovania, ktorý spĺňa požiadavky na mechanické vlastnosti týchto tyčí.
2. Experimentálne materiály a postup výrobného procesu
2.1 Experimentálne materiály
Odlievané ingoty s rozmermi Ф162×500 boli vyrobené metódou polokontinuálneho odlievania a podrobené nerovnomernému spracovaniu. Metalurgická kvalita ingotov zodpovedala technickým normám internej kontroly spoločnosti. Chemické zloženie zliatiny 6082 je uvedené v tabuľke 1.
2.2 Priebeh výrobného procesu
Experimentálne tyče 6082 mali špecifikáciu Ф14 mm. Extrúzna nádoba mala priemer Ф170 mm so 4-otvorovou extrúznou konštrukciou a koeficientom extrúzie 18,5. Špecifický procesný postup zahŕňal ohrev ingotu, extrúziu, kalenie, naťahovanie, rovnanie a odber vzoriek, valcovanie, konečné rezanie, umelé starnutie, kontrolu kvality a dodávku.
3. Experimentálne ciele
Cieľom tejto štúdie bolo identifikovať parametre procesu tepelného spracovania extrúziou a konečné parametre tepelného spracovania, ktoré ovplyvňujú výkonnosť tyčí z ocele 6082-T6, a tým v konečnom dôsledku dosiahnuť štandardné výkonnostné požiadavky. Podľa noriem by pozdĺžne mechanické vlastnosti zliatiny 6082 mali spĺňať špecifikácie uvedené v tabuľke 2.
4. Experimentálny prístup
4.1 Prieskum tepelného spracovania extrúziou
Výskum tepelného spracovania extrúziou sa primárne zameral na vplyv teploty extrúzie odlievaných ingotov a teploty extrúznej nádoby na mechanické vlastnosti. Výber špecifických parametrov je podrobne uvedený v tabuľke 3.
4.2 Skúmanie tepelného spracovania v pevných roztokoch a starnutí
Pre proces tepelného spracovania tuhého roztoku a starnutia bol použitý ortogonálny experimentálny návrh. Zvolené úrovne faktorov sú uvedené v tabuľke 4, pričom ortogonálna návrhová tabuľka je označená ako IJ9(34).
5. Výsledky a analýza
5.1 Výsledky a analýza experimentu s tepelným spracovaním extrúziou
Výsledky experimentov s tepelným spracovaním extrúziou sú uvedené v tabuľke 5 a na obrázku 1. Z každej skupiny bolo odobratých deväť vzoriek a boli stanovené ich priemerné mechanické vlastnosti. Na základe metalografickej analýzy a chemického zloženia bol stanovený režim tepelného spracovania: kalenie pri teplote 520 °C počas 40 minút a starnutie pri teplote 165 °C počas 12 hodín. Z tabuľky 5 a obrázku 1 je možné pozorovať, že so zvyšujúcou sa teplotou extrúzie ingotu a teploty extrúznej nádoby sa postupne zvyšovala pevnosť v ťahu aj medza klzu. Najlepšie výsledky sa dosiahli pri teplotách extrúzie 450 – 500 °C a teplote extrúznej nádoby 450 °C, čo spĺňalo štandardné požiadavky. Bolo to spôsobené účinkom spevnenia za studena pri nižších teplotách extrúzie, čo spôsobovalo lomy na hraniciach zŕn a zvýšený rozklad tuhého roztoku medzi A1 a Mn počas ohrevu pred kalením, čo viedlo k rekryštalizácii. So zvyšujúcou sa teplotou extrúzie sa výrazne zlepšila medza pevnosti Rm produktu. Keď sa teplota extrúznej nádoby priblížila k teplote ingotu alebo ju prekročila, nerovnomerná deformácia sa znížila, čím sa znížila hĺbka hrubozrnných prstencov a zvýšila sa medza klzu Rm. Preto sú primerané parametre pre tepelné spracovanie extrúziou: teplota extrúzie ingotov 450 – 500 °C a teplota extrúznej nádoby 430 – 450 °C.
5.2 Experimentálne výsledky a analýza tuhých roztokov a ortogonálneho starnutia
Tabuľka 6 ukazuje, že optimálne úrovne sú A3B1C2D3 s kalením pri 520 °C, teplotou umelého starnutia medzi 165 – 170 °C a trvaním starnutia 12 hodín, čo vedie k vysokej pevnosti a plasticite tyčí. Proces kalenia vytvára presýtený tuhý roztok. Pri nižších teplotách kalenia sa koncentrácia presýteného tuhého roztoku znižuje, čo ovplyvňuje pevnosť. Teplota kalenia okolo 520 °C výrazne zvyšuje účinok spevňovania tuhého roztoku vyvolaného kalením. Interval medzi kalením a umelým starnutím, t. j. skladovanie pri izbovej teplote, výrazne ovplyvňuje mechanické vlastnosti. Toto je obzvlášť výrazné pre tyče, ktoré nie sú po kalení natiahnuté. Keď interval medzi kalením a starnutím presiahne 1 hodinu, pevnosť, najmä medza klzu, sa výrazne zníži.
5.3 Metalografická mikroštruktúrna analýza
Analýzy s vysokým zväčšením a polarizované snímky boli vykonané na tyčiach 6082-T6 pri teplotách tuhého roztoku 520 °C a 530 °C. Fotografie s vysokým zväčšením odhalili rovnomerné precipitácie zlúčenín s množstvom rovnomerne rozložených častíc precipitátovej fázy. Analýza polarizačného svetla s použitím zariadenia Axiovert200 ukázala výrazné rozdiely na fotografiách štruktúry zŕn. Centrálna oblasť vykazovala malé a rovnomerné zrná, zatiaľ čo okraje vykazovali určitú rekryštalizáciu s predĺženými zrnami. Je to spôsobené rastom kryštálových jadier pri vysokých teplotách, ktoré tvoria hrubé ihličkovité precipitáty.
6. Hodnotenie výrobnej praxe
V skutočnej výrobe boli vykonané štatistické údaje o mechanickom výkone na 20 dávkach tyčí a 20 dávkach profilov. Výsledky sú uvedené v tabuľkách 7 a 8. V skutočnej výrobe bol náš proces extrúzie vykonaný pri teplotách, čo viedlo k vzorkám v stave T6, a mechanický výkon splnil cieľové hodnoty.
7. Záver
(1) Parametre tepelného spracovania extrúziou: teplota extrúzie ingotov 450 – 500 °C; teplota extrúznej nádoby 430 – 450 °C.
(2) Parametre konečného tepelného spracovania: Optimálna teplota tuhého roztoku 520 – 530 °C; teplota starnutia 165 ± 5 °C, doba starnutia 12 hodín; interval medzi kalením a starnutím by nemal presiahnuť 1 hodinu.
(3) Na základe praktického posúdenia zahŕňa realizovateľný proces tepelného spracovania: teplotu extrúzie 450 – 530 °C, teplotu extrúznej nádoby 400 – 450 °C; teplotu tuhého roztoku 510 – 520 °C; režim starnutia 155 – 170 °C počas 12 hodín; žiadne špecifické obmedzenie intervalu medzi kalením a starnutím. Toto je možné zahrnúť do pokynov pre prevádzkový proces.
Upravené May Jiang z MAT Aluminum
Čas uverejnenia: 15. marca 2024
