1. Uvod
Aluminijske legure srednje čvrstoće pokazuju povoljne karakteristike obrade, osjetljivost na kaljenje, udarnu žilavost i otpornost na koroziju. Široko se koriste u raznim industrijama, kao što su elektronika i pomorstvo, za proizvodnju cijevi, šipki, profila i žica. Trenutno postoji sve veća potražnja za šipkama od aluminijske legure 6082. Kako bismo zadovoljili zahtjeve tržišta i zahtjeve korisnika, proveli smo eksperimente na različitim procesima ekstruzijskog zagrijavanja i završnim procesima termičke obrade za šipke 6082-T6. Naš cilj je bio identificirati režim termičke obrade koji zadovoljava zahtjeve mehaničkih performansi za ove šipke.
2. Eksperimentalni materijali i tok proizvodnog procesa
2.1 Eksperimentalni materijali
Lijevani ingoti veličine Ф162×500 proizvedeni su metodom polukontinuiranog lijevanja i podvrgnuti neujednačenoj obradi. Metalurški kvalitet ingota u skladu je s internim tehničkim standardima kontrole kompanije. Hemijski sastav legure 6082 prikazan je u Tabeli 1.
2.2 Tok proizvodnog procesa
Eksperimentalne 6082 šipke imale su specifikaciju od Ф14 mm. Ekstruzijska posuda imala je prečnik od Ф170 mm sa dizajnom ekstruzije sa 4 rupe i koeficijentom ekstruzije od 18,5. Specifični tok procesa uključivao je zagrijavanje ingota, ekstruziju, kaljenje, istezanje, ispravljanje i uzorkovanje, ispravljanje valjcima, završno rezanje, vještačko starenje, kontrolu kvaliteta i isporuku.
3. Eksperimentalni ciljevi
Cilj ove studije bio je identificirati parametre procesa termičke obrade ekstruzijom i konačne parametre termičke obrade koji utječu na performanse šipki 6082-T6, te na kraju postići standardne zahtjeve performansi. Prema standardima, uzdužna mehanička svojstva legure 6082 trebaju ispunjavati specifikacije navedene u Tabeli 2.
4. Eksperimentalni pristup
4.1 Istraživanje termičke obrade ekstruzijom
Istraživanje termičke obrade ekstruzijom prvenstveno se fokusiralo na uticaj temperature ekstruzije livenih ingota i temperature ekstruzionog kontejnera na mehanička svojstva. Odabir specifičnih parametara detaljno je opisan u Tabeli 3.
4.2 Ispitivanje čvrstih rastvora i termičke obrade starenjem
Za proces termičke obrade čvrstog rastvora i starenja korišten je ortogonalni eksperimentalni dizajn. Odabrani nivoi faktora dati su u Tabeli 4, pri čemu je tabela ortogonalnog dizajna označena kao IJ9(34).
5. Rezultati i analiza
5.1 Rezultati i analiza eksperimenta termičke obrade ekstruzijom
Rezultati eksperimenata termičke obrade ekstruzijom prikazani su u Tabeli 5 i Slici 1. Za svaku grupu uzeto je devet uzoraka i određeni su njihovi prosječni mehanički performansi. Na osnovu metalografske analize i hemijskog sastava, utvrđen je režim termičke obrade: kaljenje na 520°C tokom 40 minuta i starenje na 165°C tokom 12 sati. Iz Tabele 5 i Slike 1 može se vidjeti da su se, kako se temperatura ekstruzije livenog ingota i temperatura ekstruzionog kontejnera povećavale, i zatezna čvrstoća i granica tečenja postepeno povećavale. Najbolji rezultati su dobijeni na temperaturama ekstruzije od 450-500°C i temperaturi ekstruzionog kontejnera od 450°C, što je ispunjavalo standardne zahtjeve. To je bilo zbog efekta hladnog očvršćavanja na nižim temperaturama ekstruzije, što je uzrokovalo lomove na granicama zrna i povećanu razgradnju čvrstog rastvora između A1 i Mn tokom zagrijavanja prije kaljenja, što je dovelo do rekristalizacije. Kako se temperatura ekstruzije povećavala, granična čvrstoća Rm proizvoda se značajno poboljšavala. Kada se temperatura ekstruzionog kontejnera približila ili premašila temperaturu ingota, neravnomjerna deformacija se smanjivala, smanjujući dubinu grubih prstenova zrna i povećavajući granicu tečenja Rm. Dakle, razumni parametri za termičku obradu ekstruzijom su: temperatura ekstruzije ingota od 450-500°C i temperatura ekstruzijskog spremnika od 430-450°C.
5.2 Eksperimentalni rezultati i analiza čvrstih rastvora i ortogonalnog starenja
Tabela 6 pokazuje da su optimalni nivoi A3B1C2D3, sa kaljenjem na 520°C, temperaturom vještačkog starenja između 165-170°C i trajanjem starenja od 12 sati, što rezultira visokom čvrstoćom i plastičnošću šipki. Proces kaljenja formira prezasićeni čvrsti rastvor. Na nižim temperaturama kaljenja, koncentracija prezasićenog čvrstog rastvora se smanjuje, što utiče na čvrstoću. Temperatura kaljenja od oko 520°C značajno pojačava efekat ojačanja čvrstog rastvora izazvanog kaljenjem. Interval između kaljenja i vještačkog starenja, tj. skladištenje na sobnoj temperaturi, uveliko utiče na mehanička svojstva. Ovo je posebno izraženo kod šipki koje nisu istegnute nakon kaljenja. Kada interval između kaljenja i starenja prelazi 1 sat, čvrstoća, posebno granica tečenja, značajno se smanjuje.
5.3 Analiza metalografske mikrostrukture
Analize s velikim uvećanjem i polarizacija provedene su na 6082-T6 šipkama na temperaturama čvrstog rastvora od 520°C i 530°C. Fotografije s velikim uvećanjem otkrile su ujednačeno taloženje spoja s obilnim česticama talogne faze ravnomjerno raspoređenim. Analiza polarizirane svjetlosti korištenjem Axiovert200 opreme pokazala je izrazite razlike u fotografijama strukture zrna. Centralno područje prikazivalo je mala i ujednačena zrna, dok su rubovi pokazivali određenu rekristalizaciju s izduženim zrnima. To je zbog rasta kristalnih jezgara na visokim temperaturama, formirajući grube igličaste taloge.
6. Procjena proizvodne prakse
U stvarnoj proizvodnji, statistika mehaničkih performansi provedena je na 20 serija šipki i 20 serija profila. Rezultati su prikazani u tabelama 7 i 8. U stvarnoj proizvodnji, naš proces ekstruzije proveden je na temperaturama koje su rezultirale uzorcima u stanju T6, a mehaničke performanse su ispunile ciljane vrijednosti.
7. Zaključak
(1) Parametri termičke obrade ekstruzijom: Temperatura ekstruzije ingota od 450-500°C; temperatura ekstruzijskog spremnika od 430-450°C.
(2) Parametri završne termičke obrade: Optimalna temperatura čvrstog rastvora od 520-530°C; temperatura starenja na 165±5°C, trajanje starenja 12 sati; interval između kaljenja i starenja ne smije biti duži od 1 sata.
(3) Na osnovu praktične procjene, održiv proces termičke obrade uključuje: temperaturu ekstruzije od 450-530°C, temperaturu posude za ekstruziju od 400-450°C; temperaturu čvrstog rastvora od 510-520°C; režim starenja od 155-170°C tokom 12 sati; nema specifičnog ograničenja intervala između kaljenja i starenja. Ovo se može uključiti u smjernice za procesne operacije.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminum
Vrijeme objave: 15. mart 2024.
