1. Introdución
As aliaxes de aluminio con resistencia media presentan características de procesamento favorables, sensibilidade ao temple, tenacidade ao impacto e resistencia á corrosión. Empréganse amplamente en diversas industrias, como a electrónica e a naval, para a fabricación de tubos, varillas, perfís e arames. Actualmente, existe unha demanda crecente de barras de aliaxe de aluminio 6082. Para satisfacer as demandas do mercado e os requisitos dos usuarios, realizamos experimentos con diferentes procesos de quecemento por extrusión e procesos de tratamento térmico final para barras 6082-T6. O noso obxectivo foi identificar un réxime de tratamento térmico que satisfaga os requisitos de rendemento mecánico para estas barras.
2. Materiais experimentais e fluxo do proceso de produción
2.1 Materiais experimentais
Os lingotes de fundición de tamaño Ф162×500 producíronse mediante un método de fundición semicontinua e sometéronse a un tratamento non uniforme. A calidade metalúrxica dos lingotes cumpría cos estándares técnicos de control interno da empresa. A composición química da aliaxe 6082 móstrase na Táboa 1.
2.2 Fluxo do proceso de produción
As barras experimentais 6082 tiñan unha especificación de Ф14 mm. O recipiente de extrusión tiña un diámetro de Ф170 mm cun deseño de extrusión de 4 orificios e un coeficiente de extrusión de 18,5. O fluxo do proceso específico incluíu o quecemento do lingote, a extrusión, o temple, o estiramento, o endereitamento e a mostraxe, o endereitamento de rolos, o corte final, o envellecemento artificial, a inspección de calidade e a entrega.
3. Obxectivos experimentais
O obxectivo deste estudo foi identificar os parámetros do proceso de tratamento térmico de extrusión e os parámetros finais do tratamento térmico que inflúen no rendemento das barras 6082-T6, acadando en última instancia os requisitos de rendemento estándar. Segundo as normas, as propiedades mecánicas lonxitudinais da aliaxe 6082 deben cumprir as especificacións que se indican na Táboa 2.
4. Enfoque experimental
4.1 Investigación do tratamento térmico por extrusión
A investigación do tratamento térmico de extrusión centrouse principalmente nos efectos da temperatura de extrusión do lingote de fundición e da temperatura do recipiente de extrusión nas propiedades mecánicas. As seleccións de parámetros específicos detállanse na Táboa 3.
4.2 Investigación do tratamento térmico en solución sólida e envellecemento
Empregouse un deseño experimental ortogonal para a solución sólida e o proceso de tratamento térmico de envellecemento. Os niveis de factores escollidos indícanse na Táboa 4, coa táboa de deseño ortogonal denotada como IJ9(34).
5. Resultados e análise
5.1 Resultados e análise do experimento de tratamento térmico por extrusión
Os resultados dos experimentos de tratamento térmico por extrusión preséntanse na Táboa 5 e na Figura 1. Tomáronse nove mostras para cada grupo e determináronse as súas medias de rendemento mecánico. Baseándose na análise metalográfica e na composición química, estableceuse un réxime de tratamento térmico: temple a 520 °C durante 40 minutos e envellecemento a 165 °C durante 12 horas. Na Táboa 5 e na Figura 1, pódese observar que a medida que aumentaban a temperatura de extrusión do lingote de fundición e a temperatura do recipiente de extrusión, tanto a resistencia á tracción como o límite elástico aumentaron gradualmente. Os mellores resultados obtivéronse a temperaturas de extrusión de 450-500 °C e unha temperatura do recipiente de extrusión de 450 °C, o que cumpría os requisitos estándar. Isto debeuse ao efecto do endurecemento por deformación en frío a temperaturas de extrusión máis baixas, causando fracturas no límite de gran e un aumento da descomposición da solución sólida entre A1 e Mn durante o quecemento antes do temple, o que levou á recristalización. A medida que aumentaba a temperatura de extrusión, a resistencia máxima Rm do produto mellorou significativamente. Cando a temperatura do recipiente de extrusión se achegaba ou superaba a temperatura do lingote, a deformación desigual diminuía, o que reducía a profundidade dos aneis de gran groso e aumentaba o límite elástico Rm. Polo tanto, os parámetros razoables para o tratamento térmico de extrusión son: temperatura de extrusión do lingote de 450-500 °C e temperatura do recipiente de extrusión de 430-450 °C.
5.2 Solución sólida e resultados experimentais de envellecemento ortogonal e análise
A táboa 6 revela que os niveis óptimos son A3B1C2D3, con temple a 520 °C, temperatura de envellecemento artificial entre 165-170 °C e duración do envellecemento de 12 horas, o que resulta nunha alta resistencia e plasticidade das barras. O proceso de temple forma unha solución sólida sobresaturada. A temperaturas de temple máis baixas, a concentración da solución sólida sobresaturada diminúe, o que afecta á resistencia. Unha temperatura de temple de arredor de 520 °C mellora significativamente o efecto do fortalecemento da solución sólida inducida polo temple. O intervalo entre o temple e o envellecemento artificial, é dicir, o almacenamento a temperatura ambiente, inflúe en gran medida nas propiedades mecánicas. Isto é particularmente pronunciado para as varillas que non se estiran despois do temple. Cando o intervalo entre o temple e o envellecemento supera 1 hora, a resistencia, especialmente o límite elástico, diminúe significativamente.
5.3 Análise de microestruturas metalográficas
Realizáronse análises de alta ampliación e polarizadas en barras 6082-T6 a temperaturas de solución sólida de 520 °C e 530 °C. As fotos de alta ampliación revelaron unha precipitación uniforme do composto con abundantes partículas de fase de precipitado distribuídas uniformemente. A análise de luz polarizada utilizando o equipo Axiovert200 mostrou diferenzas claras nas fotos da estrutura do gran. A área central mostraba grans pequenos e uniformes, mentres que os bordos mostraban certa recristalización con grans alongados. Isto débese ao crecemento dos núcleos cristalinos a altas temperaturas, formando precipitados grosos en forma de agulla.
6. Avaliación das prácticas de produción
Na produción real, realizáronse estatísticas de rendemento mecánico en 20 lotes de barras e 20 lotes de perfís. Os resultados móstranse nas táboas 7 e 8. Na produción real, o noso proceso de extrusión realizouse a temperaturas que resultaron en mostras en estado T6, e o rendemento mecánico cumpriu os valores obxectivo.
7. Conclusión
(1) Parámetros do tratamento térmico de extrusión: temperatura de extrusión dos lingotes de 450-500 °C; temperatura do recipiente de extrusión de 430-450 °C.
(2) Parámetros finais do tratamento térmico: temperatura óptima da solución sólida de 520-530 °C; temperatura de envellecemento a 165 ± 5 °C, duración do envellecemento de 12 horas; o intervalo entre o arrefriamento e o envellecemento non debe exceder 1 hora.
(3) Segundo unha avaliación práctica, o proceso de tratamento térmico viable inclúe: temperatura de extrusión de 450-530 °C, temperatura do recipiente de extrusión de 400-450 °C; temperatura da solución sólida de 510-520 °C; réxime de envellecemento de 155-170 °C durante 12 horas; sen límite específico no intervalo entre o arrefriamento e o envellecemento. Isto pódese incorporar ás directrices de funcionamento do proceso.
Editado por May Jiang de MAT Aluminum
Data de publicación: 15 de marzo de 2024
