1. Introducción
Las aleaciones de aluminio con resistencia media exhiben características de procesamiento favorables, sensibilidad al enfriamiento, resistencia al impacto y resistencia a la corrosión. Se emplean ampliamente en diversas industrias, como la electrónica y el marino, para la fabricación de tuberías, varillas, perfiles y cables. Actualmente, hay una creciente demanda de 6082 barras de aleación de aluminio. Para satisfacer las demandas del mercado y los requisitos del usuario, realizamos experimentos sobre diferentes procesos de calentamiento de extrusión y procesos finales de tratamiento térmico para 6082-T6 barras. Nuestro objetivo era identificar un régimen de tratamiento térmico que satisfaga los requisitos de rendimiento mecánico para estas barras.
2. Materiales experimentales y flujo de proceso de producción
2.1 Materiales experimentales
Se produjeron lingotes de fundición de tamaño de162 × 500 utilizando un método de fundición semi-continuo y se sometieron a un tratamiento no uniforme. La calidad metalúrgica de los lingotes cumplió con los estándares técnicos de control interno de la compañía. La composición química de la aleación 6082 se muestra en la Tabla 1.
2.2 Flujo de 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 hoyos y un coeficiente de extrusión de 18.5. El flujo de proceso específico incluyó calentar el lingote, la extrusión, el enfriamiento, el estiramiento de la alisión y el muestreo, el alisado de los rodillos, el corte final, el envejecimiento artificial, la inspección de calidad y la entrega.
3. Objetivos experimentales
El objetivo de este estudio fue identificar los parámetros del proceso de tratamiento térmico de extrusión y los parámetros finales del tratamiento térmico que influyen en el rendimiento de 6082-T6 barras, lo que finalmente logró los requisitos de rendimiento estándar. De acuerdo con los estándares, las propiedades mecánicas longitudinales de la aleación 6082 deben cumplir con 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 de lingotos de fundición y la temperatura del contenedor de extrusión en las propiedades mecánicas. Las selecciones de parámetros específicas se detallan en la Tabla 3.
4.2 Solución sólida e investigación de tratamiento térmico de envejecimiento
Se empleó un diseño experimental ortogonal para la solución sólida y el proceso de tratamiento térmico de envejecimiento. Los niveles de factor elegidos se proporcionan en la Tabla 4, con la tabla de diseño ortogonal denotada 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. Según el análisis metalográfico y la composición química, se estableció un régimen de tratamiento térmico: enfriamiento a 520 ° C durante 40 minutos y envejecimiento a 165 ° C durante 12 horas. De la Tabla 5 y la Figura 1, se puede observar que a medida que aumentó la temperatura de extrusión de lingotos de fundición y la temperatura del contenedor de extrusión, tanto la resistencia a la tracción como la resistencia al rendimiento aumentaron gradualmente. Los mejores resultados se obtuvieron a temperaturas de extrusión de 450-500 ° C y una temperatura de contenedor de extrusión de 450 ° C, que cumplió con los requisitos estándar. Esto se debió al efecto del endurecimiento del trabajo en frío a temperaturas de extrusión más bajas, causando fracturas de límite de grano y una mayor descomposición de la solución sólida entre A1 y Mn durante el calentamiento antes de enfriar, lo que lleva a la recristalización. A medida que aumentó la temperatura de extrusión, la resistencia final del producto mejoró significativamente. Cuando la temperatura del contenedor de extrusión se acercó o excedió la temperatura del lingote, la deformación desigual disminuyó, reduciendo la profundidad de los anillos de grano grueso y aumentando la resistencia al rendimiento RM. Por lo tanto, los parámetros razonables para el tratamiento térmico de extrusión son: temperatura de extrusión de lingote de 450-500 ° C y temperatura del contenedor de extrusión de 430-450 ° C.
5.2 Solución sólida y resultados experimentales ortogonales envejecidos y análisis
La Tabla 6 revela que los niveles óptimos son A3B1C2D3, con enfriamiento a 520 ° C, temperatura de envejecimiento artificial entre 165-170 ° C y la duración del envejecimiento de 12 horas, lo que resulta en alta resistencia y plasticidad de las barras. El proceso de enfriamiento forma 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 inducida por el enfriamiento. El intervalo entre el enfriamiento y el envejecimiento artificial, es decir, el almacenamiento de temperatura ambiente, influye en gran medida en las propiedades mecánicas. Esto es particularmente pronunciado para las varillas que no se estiran después del enfriamiento. Cuando el intervalo entre enfriamiento y envejecimiento excede 1 hora, la fuerza, especialmente la resistencia al rendimiento, disminuye significativamente.
5.3 Análisis de microestructura metalográfica
Se realizaron análisis de alta magnificación y polarizados en 6082-T6 barras a temperaturas de solución sólidas de 520 ° C y 530 ° C. Las fotos de alta magnificación revelaron precipitación uniforme compuesto con abundantes partículas de fase precipitadas distribuidas uniformemente. El análisis de luz polarizado utilizando equipos Axiovert200 mostró diferencias distintas en las fotos de la estructura de grano. El área central mostraba granos pequeños y uniformes, mientras que los bordes exhibieron cierta recristalización con granos alargados. Esto se debe al crecimiento de los núcleos de cristal a altas temperaturas, formando precipitados gruesos similares a la aguja.
6. Evaluación de práctica de producción
En la producción real, se realizaron estadísticas de rendimiento mecánica 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 resultan en muestras de estado T6, y el rendimiento mecánico cumplió con los valores objetivo.
7.Conclusión
(1) Parámetros de tratamiento térmico de extrusión: temperatura de extrusión de lingotes de 450-500 ° C; Temperatura del contenedor de extrusión de 430-450 ° C.
(2) parámetros finales de tratamiento térmico: temperatura de solución sólida óptima de 520-530 ° C; temperatura de envejecimiento a 165 ± 5 ° C, dura de envejecimiento de 12 horas; El intervalo entre enfriamiento y envejecimiento no debe exceder 1 hora.
(3) Basado en la evaluación práctica, el proceso de tratamiento térmico viable incluye: temperatura de extrusión de 450-530 ° C, temperatura del contenedor de extrusión de 400-450 ° C; temperatura de 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 a las pautas de operación del proceso.
Editado por May Jiang de Mat Aluminium
Tiempo de publicación: marzo-15-2024
