1.Introducción
Las aleaciones de aluminio con resistencia media exhiben características de procesamiento favorables, sensibilidad al enfriamiento, tenacidad al impacto y resistencia a la corrosión. Se emplean ampliamente en diversas industrias, como la electrónica y la marina, para la fabricación de tuberías, varillas, perfiles y alambres. Actualmente, existe una demanda creciente de barras de aleación de aluminio 6082. Para satisfacer las demandas del mercado y los requisitos de los usuarios, realizamos experimentos en diferentes procesos de calentamiento de extrusión y procesos de tratamiento térmico final para barras 6082-T6. Nuestro objetivo era identificar un régimen de tratamiento térmico que satisfaga los requisitos de rendimiento mecánico para estas barras.
2.Materiales experimentales y flujo del proceso de producción.
2.1 Materiales experimentales
Los lingotes de fundición del tamaño Ф162×500 se produjeron mediante un método de fundición semicontinua y se sometieron a un tratamiento no uniforme. La calidad metalúrgica de los lingotes cumplió con las normas técnicas de control interno de la empresa. La composición química de la aleación 6082 se muestra en la Tabla 1.
2.2 Flujo del proceso de producción
Las barras experimentales 6082 tenían una especificación de Ф14 mm. El contenedor de extrusión tenía un diámetro de Ф170 mm con un diseño de extrusión de 4 orificios y un coeficiente de extrusión de 18,5. El flujo del proceso específico incluía calentar el lingote, extrusión, enfriamiento, estiramiento, enderezamiento y muestreo, enderezamiento con rodillos, corte final, envejecimiento artificial, inspección de calidad y entrega.
3.Objetivos experimentales
El objetivo de este estudio fue identificar los parámetros del proceso de tratamiento térmico de extrusión y los parámetros del tratamiento térmico final que influyen en el rendimiento de las barras 6082-T6, logrando en última instancia los requisitos de rendimiento estándar. Según las normas, las propiedades mecánicas longitudinales de la aleación 6082 deben cumplir las especificaciones enumeradas en la Tabla 2.
4.Enfoque experimental
4.1 Investigación del tratamiento térmico de extrusión
La investigación del tratamiento térmico de extrusión se centró principalmente en los efectos de la temperatura de extrusión del lingote de fundición y la temperatura del recipiente de extrusión sobre las propiedades mecánicas. Las selecciones de parámetros específicos se detallan en la Tabla 3.
4.2 Investigación del tratamiento térmico de envejecimiento y solución sólida
Se empleó un diseño experimental ortogonal para el proceso de tratamiento térmico de solución sólida y envejecimiento. Los niveles de factores elegidos se proporcionan en la Tabla 4, y la tabla de diseño ortogonal se indica como IJ9(34).
5.Resultados y Análisis
5.1 Resultados y análisis del experimento de tratamiento térmico de extrusión
Los resultados de los experimentos de tratamiento térmico de extrusión se presentan en la Tabla 5 y la Figura 1. Se tomaron nueve muestras para cada grupo y se determinaron sus promedios de rendimiento mecánico. Con base en análisis metalográficos y composición química, se estableció un régimen de tratamiento térmico: temple a 520°C durante 40 minutos y envejecimiento a 165°C durante 12 horas. En la Tabla 5 y la Figura 1, se puede observar que a medida que aumentaron la temperatura de extrusión del lingote de fundición y la temperatura del recipiente de extrusión, tanto la resistencia a la tracción como el límite elástico aumentaron gradualmente. Los mejores resultados se obtuvieron a temperaturas de extrusión de 450-500°C y una temperatura del recipiente de extrusión de 450°C, que cumplían con los requisitos estándar. Esto se debió al efecto del endurecimiento por trabajo en frío a temperaturas de extrusión más bajas, lo que provocó fracturas en los límites del grano y una mayor descomposición de la solución sólida entre A1 y Mn durante el calentamiento antes del enfriamiento, lo que llevó a la recristalización. A medida que aumentó la temperatura de extrusión, la resistencia última Rm del producto mejoró significativamente. Cuando la temperatura del recipiente de extrusión se acercaba o excedía la temperatura del lingote, la deformación desigual disminuía, reduciendo la profundidad de los anillos de grano grueso y aumentando el límite elástico Rm. Por lo tanto, los parámetros razonables para el tratamiento térmico de extrusión son: temperatura de extrusión del lingote de 450-500°C y temperatura del recipiente de extrusión de 430-450°C.
5.2 Análisis y resultados experimentales ortogonales de envejecimiento y solución sólida
La Tabla 6 revela que los niveles óptimos son A3B1C2D3, con enfriamiento a 520°C, temperatura de envejecimiento artificial entre 165-170°C y duración de envejecimiento de 12 horas, lo que da como resultado una alta resistencia y plasticidad de las barras. El proceso de enfriamiento forma una solución sólida sobresaturada. A temperaturas de enfriamiento más bajas, la concentración de solución sólida sobresaturada disminuye, lo que afecta la resistencia. Una temperatura de enfriamiento de alrededor de 520 °C mejora significativamente el efecto del fortalecimiento de la solución sólida inducido por el enfriamiento. El intervalo entre el enfriamiento y el envejecimiento artificial, es decir, el almacenamiento a temperatura ambiente, influye en gran medida en las propiedades mecánicas. Esto es particularmente pronunciado en el caso de varillas que no se estiran después del enfriamiento. Cuando el intervalo entre el enfriamiento y el envejecimiento excede 1 hora, la resistencia, especialmente el límite elástico, disminuye significativamente.
5.3 Análisis de microestructura metalográfica
Se realizaron análisis polarizados y de gran aumento en barras 6082-T6 a temperaturas de solución sólida de 520 °C y 530 °C. Las fotografías de gran aumento revelaron una precipitación compuesta uniforme con abundantes partículas de la fase precipitada distribuidas uniformemente. El análisis de luz polarizada utilizando el equipo Axiovert200 mostró diferencias claras en las fotografías de la estructura del grano. El área central presentó granos pequeños y uniformes, mientras que los bordes exhibieron cierta recristalización con granos alargados. Esto se debe al crecimiento de núcleos cristalinos a altas temperaturas, formando precipitados gruesos en forma de agujas.
6.Evaluación de las prácticas de producción
En la producción real, se realizaron estadísticas de rendimiento mecánico en 20 lotes de barras y 20 lotes de perfiles. Los resultados se muestran en las Tablas 7 y 8. En la producción real, nuestro proceso de extrusión se realizó a temperaturas que dieron como resultado muestras en estado T6, y el rendimiento mecánico cumplió con los valores objetivo.
7.Conclusión
(1) Parámetros del tratamiento térmico de extrusión: temperatura de extrusión de los lingotes de 450-500 °C; Temperatura del recipiente de extrusión de 430-450°C.
(2) Parámetros del tratamiento térmico final: temperatura óptima de la solución sólida de 520-530 °C; temperatura de envejecimiento a 165±5°C, duración del envejecimiento de 12 horas; el intervalo entre el enfriamiento y el envejecimiento no debe exceder de 1 hora.
(3) Según una evaluación práctica, el proceso de tratamiento térmico viable incluye: temperatura de extrusión de 450-530 °C, temperatura del recipiente de extrusión de 400-450 °C; temperatura de la solución sólida de 510-520°C; régimen de envejecimiento de 155-170°C durante 12 horas; No hay límite específico en el intervalo entre el enfriamiento y el envejecimiento. Esto se puede incorporar en las pautas de operación del proceso.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: 15 de marzo de 2024
