1.Einleitung
Aluminiumlegierungen mittlerer Festigkeit weisen günstige Verarbeitungseigenschaften, hohe Abschreckempfindlichkeit, Schlagzähigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Sie werden in verschiedenen Branchen, beispielsweise in der Elektronik- und Schifffahrtsindustrie, häufig zur Herstellung von Rohren, Stangen, Profilen und Drähten eingesetzt. Derzeit besteht eine steigende Nachfrage nach Stangen aus Aluminiumlegierung 6082. Um den Marktanforderungen und Anwenderanforderungen gerecht zu werden, haben wir verschiedene Extrusionserwärmungsverfahren und abschließende Wärmebehandlungsverfahren für Stangen aus 6082-T6 getestet. Unser Ziel war es, ein Wärmebehandlungsverfahren zu entwickeln, das die mechanischen Leistungsanforderungen dieser Stangen erfüllt.
2.Experimentelle Materialien und Produktionsablauf
2.1 Experimentelle Materialien
Gussblöcke der Größe Ф162×500 wurden im halbkontinuierlichen Gießverfahren hergestellt und einer ungleichmäßigen Behandlung unterzogen. Die metallurgische Qualität der Blöcke entsprach den technischen Standards der internen Kontrolle des Unternehmens. Die chemische Zusammensetzung der Legierung 6082 ist in Tabelle 1 dargestellt.
2.2 Produktionsablauf
Die experimentellen 6082-Stangen hatten eine Spezifikation von Ф14 mm. Der Extrusionsbehälter hatte einen Durchmesser von Ф170 mm mit einem 4-Loch-Extrusionsdesign und einem Extrusionskoeffizienten von 18,5. Der spezifische Prozessablauf umfasste das Erhitzen des Barrens, das Extrudieren, das Abschrecken, das Strecken, Richten und Probenehmen, das Walzenrichten, das abschließende Schneiden, die künstliche Alterung, die Qualitätskontrolle und die Auslieferung.
3.Experimentelle Ziele
Ziel dieser Studie war es, die Parameter der Extrusionswärmebehandlung und der abschließenden Wärmebehandlung zu ermitteln, die die Leistung von 6082-T6-Stangen beeinflussen, um letztendlich die Standardleistungsanforderungen zu erreichen. Gemäß den Normen sollten die longitudinalen mechanischen Eigenschaften der 6082-Legierung die in Tabelle 2 aufgeführten Spezifikationen erfüllen.
4.Experimenteller Ansatz
4.1 Untersuchung der Wärmebehandlung beim Strangpressen
Die Untersuchung der Wärmebehandlung des Strangpressens konzentrierte sich hauptsächlich auf die Auswirkungen der Strangpresstemperatur des Gussblocks und der Strangpressbehältertemperatur auf die mechanischen Eigenschaften. Die spezifischen Parameterauswahlen sind in Tabelle 3 aufgeführt.
4.2 Untersuchung der festen Lösung und der Alterungswärmebehandlung
Für die Festlösung und die Wärmebehandlung wurde ein orthogonales Versuchsdesign verwendet. Die gewählten Faktorstufen sind in Tabelle 4 aufgeführt. Die orthogonale Designtabelle trägt die Bezeichnung IJ9(34).
5. Ergebnisse und Analyse
5.1 Ergebnisse und Analyse des Extrusionswärmebehandlungsexperiments
Die Ergebnisse der Wärmebehandlungsexperimente durch Strangpressen sind in Tabelle 5 und Abbildung 1 dargestellt. Für jede Gruppe wurden neun Proben entnommen und ihre durchschnittlichen mechanischen Leistungen bestimmt. Auf Grundlage der metallografischen Analyse und der chemischen Zusammensetzung wurde ein Wärmebehandlungsschema festgelegt: Abschrecken bei 520 °C für 40 Minuten und Altern bei 165 °C für 12 Stunden. Aus Tabelle 5 und Abbildung 1 lässt sich erkennen, dass mit zunehmender Strangpresstemperatur des Gussblocks und der Temperatur des Strangpressbehälters sowohl die Zugfestigkeit als auch die Streckgrenze allmählich zunahmen. Die besten Ergebnisse wurden bei Strangpresstemperaturen von 450–500 °C und einer Strangpressbehältertemperatur von 450 °C erzielt, was den Standardanforderungen entsprach. Dies war auf den Effekt der Kaltverfestigung bei niedrigeren Strangpresstemperaturen zurückzuführen, die während des Erhitzens vor dem Abschrecken Korngrenzenbrüche und eine verstärkte Zersetzung der festen Lösung zwischen Al und Mn verursachte, was zur Rekristallisation führte. Mit zunehmender Strangpresstemperatur verbesserte sich die Zugfestigkeit Rm des Produkts erheblich. Wenn die Temperatur des Extrusionsbehälters die Barrentemperatur erreichte oder überschritt, verringerte sich die ungleichmäßige Verformung, wodurch die Tiefe der Grobkornringe reduziert und die Streckgrenze Rm erhöht wurde. Daher lauten die sinnvollen Parameter für die Wärmebehandlung beim Extrusionsvorgang: Barren-Extrusionstemperatur von 450–500 °C und Extrusionsbehältertemperatur von 430–450 °C.
5.2 Orthogonale experimentelle Ergebnisse und Analyse zu Festlösung und Alterung
Tabelle 6 zeigt, dass die optimalen Werte A3B1C2D3 sind, mit Abschrecken bei 520 °C, künstlicher Alterungstemperatur zwischen 165–170 °C und Alterungsdauer von 12 Stunden, was zu hoher Festigkeit und Plastizität der Stäbe führt. Beim Abschrecken bildet sich eine übersättigte feste Lösung. Bei niedrigeren Abschrecktemperaturen nimmt die Konzentration der übersättigten festen Lösung ab, was die Festigkeit beeinträchtigt. Eine Abschrecktemperatur von etwa 520 °C verstärkt den Effekt der durch Abschrecken induzierten Festkörperverfestigung erheblich. Das Intervall zwischen Abschrecken und künstlicher Alterung, d. h. Lagerung bei Raumtemperatur, beeinflusst die mechanischen Eigenschaften stark. Dies ist besonders ausgeprägt bei Stäben, die nach dem Abschrecken nicht gestreckt werden. Wenn das Intervall zwischen Abschrecken und Altern 1 Stunde überschreitet, nimmt die Festigkeit, insbesondere die Streckgrenze, erheblich ab.
5.3 Metallographische Mikrostrukturanalyse
An 6082-T6-Stäben wurden bei Mischkristalltemperaturen von 520 °C und 530 °C hochvergrößerte und polarisierte Analysen durchgeführt. Die hochvergrößerten Fotos zeigten eine gleichmäßige Ausfällung der Verbindungen mit reichlich und gleichmäßig verteilten Partikeln der Niederschlagsphase. Die Polarisationsanalyse mit dem Axiovert200-Gerät zeigte deutliche Unterschiede in den Kornstrukturfotos. Der zentrale Bereich wies kleine und gleichmäßige Körner auf, während die Ränder eine gewisse Rekristallisation mit länglichen Körnern aufwiesen. Dies ist auf das Wachstum von Kristallkeimen bei hohen Temperaturen zurückzuführen, die grobe, nadelartige Niederschläge bilden.
6. Bewertung der Produktionspraxis
In der realen Produktion wurden mechanische Leistungsstatistiken an 20 Stangen- und 20 Profilchargen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 7 und 8 dargestellt. In der realen Produktion wurde unser Extrusionsprozess bei Temperaturen durchgeführt, die zu Proben im Zustand T6 führten, und die mechanische Leistung entsprach den Zielwerten.
7.Fazit
(1) Parameter der Wärmebehandlung beim Extrudieren: Extrusionstemperatur der Barren 450–500 °C; Temperatur des Extrusionsbehälters 430–450 °C.
(2) Parameter der abschließenden Wärmebehandlung: Optimale Mischkristalltemperatur von 520–530 °C; Alterungstemperatur bei 165 ± 5 °C, Alterungsdauer von 12 Stunden; das Intervall zwischen Abschrecken und Altern sollte 1 Stunde nicht überschreiten.
(3) Basierend auf praktischen Bewertungen umfasst der praktikable Wärmebehandlungsprozess: Extrusionstemperatur von 450–530 °C, Extrusionsbehältertemperatur von 400–450 °C, Mischkristalltemperatur von 510–520 °C, Alterungsschema von 155–170 °C für 12 Stunden; keine spezifische Begrenzung des Intervalls zwischen Abschrecken und Altern. Dies kann in die Prozessbetriebsrichtlinien aufgenommen werden.
Herausgegeben von May Jiang von MAT Aluminum
Veröffentlichungszeit: 15. März 2024
