1. Уводзіны
Алюмініевыя сплавы сярэдняй трываласці дэманструюць спрыяльныя характарыстыкі апрацоўкі, адчувальнасць да загартоўкі, ударную вязкасць і каразійную ўстойлівасць. Яны шырока выкарыстоўваюцца ў розных галінах прамысловасці, такіх як электроніка і марское суднабудаванне, для вырабу труб, пруткоў, профіляў і дроту. У цяперашні час назіраецца расце попыт на алюмініевыя пруткі са сплаву 6082. Каб задаволіць патрабаванні рынку і карыстальнікаў, мы правялі эксперыменты па розных працэсах экструзійнага нагрэву і канчатковай тэрмічнай апрацоўкі для пруткоў 6082-T6. Нашай мэтай было вызначыць рэжым тэрмічнай апрацоўкі, які задавальняе патрабаванням да механічных характарыстык гэтых пруткоў.
2. Эксперыментальныя матэрыялы і працэс вытворчасці
2.1 Эксперыментальныя матэрыялы
Адліўныя зліткі памерам Ф162×500 былі выраблены метадам паўбесперапыннага ліцця і падвергнуты нераўнамернай апрацоўцы. Металургічная якасць зліткаў адпавядала ўнутраным тэхнічным стандартам кантролю кампаніі. Хімічны склад сплаву 6082 паказаны ў табліцы 1.
2.2 Схема вытворчага працэсу
Эксперыментальныя 6082 пруткі мелі спецыфікацыю Ф14 мм. Экструзійны кантэйнер меў дыяметр Ф170 мм з 4-адтуліннай экструзійнай канструкцыяй і каэфіцыентам экструзіі 18,5. Канкрэтны тэхналагічны працэс уключаў нагрэў злітка, экструзію, загартоўку, расцяжэнне, выпраўленне і адбор проб, выпраўленне ролікамі, канчатковую рэзку, штучнае старэнне, кантроль якасці і дастаўку.
3. Эксперыментальныя мэты
Мэтай гэтага даследавання было вызначыць параметры працэсу экструзійнай тэрмічнай апрацоўкі і параметры канчатковай тэрмічнай апрацоўкі, якія ўплываюць на характарыстыкі пруткоў 6082-T6, у канчатковым выніку дасягаючы стандартных патрабаванняў да эксплуатацыйных характарыстык. Згодна са стандартамі, падоўжныя механічныя ўласцівасці сплаву 6082 павінны адпавядаць спецыфікацыям, прыведзеным у табліцы 2.
4. Эксперыментальны падыход
4.1 Даследаванне экструзійнай тэрмічнай апрацоўкі
Даследаванне экструзійнай тэрмічнай апрацоўкі ў першую чаргу было сканцэнтравана на ўплыве тэмпературы экструзіі ліцейных зліткаў і тэмпературы экструзійнага кантэйнера на механічныя ўласцівасці. Падрабязны выбар канкрэтных параметраў апісаны ў табліцы 3.
4.2 Даследаванне цвёрдых раствораў і тэрмічнай апрацоўкі старэннем
Для працэсу тэрмічнай апрацоўкі цвёрдым растворам і старэннем быў выкарыстаны артаганальны эксперыментальны план. Выбраныя ўзроўні фактараў прыведзены ў табліцы 4, прычым артаганальная табліца планавання пазначана як IJ9(34).
5. Вынікі і аналіз
5.1 Вынікі эксперыменту і аналіз экструзійнай тэрмічнай апрацоўкі
Вынікі эксперыментаў па тэрмічнай апрацоўцы экструзіяй прадстаўлены ў Табліцы 5 і на Малюнку 1. Для кожнай групы было адабрана дзевяць узораў, і былі вызначаны іх сярэднія механічныя характарыстыкі. На падставе металаграфічнага аналізу і хімічнага складу быў усталяваны рэжым тэрмічнай апрацоўкі: загартоўка пры 520°C на працягу 40 хвілін і вытрымка пры 165°C на працягу 12 гадзін. З Табліцы 5 і Малюнка 1 відаць, што па меры павышэння тэмпературы экструзіі ліцейнага злітка і тэмпературы экструзійнага кантэйнера паступова павялічваліся як трываласць на разрыў, так і мяжа цякучасці. Найлепшыя вынікі былі атрыманы пры тэмпературах экструзіі 450-500°C і тэмпературы экструзійнага кантэйнера 450°C, што адпавядала стандартным патрабаванням. Гэта было звязана з уплывам халоднага наклейвання пры больш нізкіх тэмпературах экструзіі, якое выклікала разломы па межах зерня і павелічэнне раскладання цвёрдага раствора паміж A1 і Mn падчас награвання перад загартоўкай, што прыводзіла да перакрышталізацыі. Па меры павышэння тэмпературы экструзіі мяжа трываласці Rm вырабу значна паляпшалася. Калі тэмпература экструзійнага кантэйнера набліжалася да тэмпературы злітка або перавышала яе, нераўнамерная дэфармацыя памяншалася, памяншаючы глыбіню кольцаў буйных зерняў і павялічваючы мяжу цякучасці Rm. Такім чынам, разумнымі параметрамі для экструзійнай тэрмічнай апрацоўкі з'яўляюцца: тэмпература экструзіі зліткаў 450-500°C і тэмпература экструзійнага кантэйнера 430-450°C.
5.2 Вынікі і аналіз эксперыментаў па артаганальным старэнні і цвёрдых растворах
З табліцы 6 вынікае, што аптымальныя ўзроўні — гэта A3B1C2D3, пры загартоўцы пры 520°C, тэмпературы штучнага старэння паміж 165-170°C і працягласці старэння 12 гадзін, што прыводзіць да высокай трываласці і пластычнасці пруткоў. У працэсе загартоўкі ўтвараецца перасычаны цвёрды раствор. Пры больш нізкіх тэмпературах загартоўкі канцэнтрацыя перасычанага цвёрдага раствора памяншаецца, што ўплывае на трываласць. Тэмпература загартоўкі каля 520°C значна ўзмацняе эфект умацавання цвёрдага раствора, выкліканага загартоўкай. Інтэрвал паміж загартоўкай і штучным старэннем, г.зн. захоўванне пры пакаёвай тэмпературы, моцна ўплывае на механічныя ўласцівасці. Гэта асабліва выяўлена для пруткоў, якія не расцягваюцца пасля загартоўкі. Калі інтэрвал паміж загартоўкай і старэннем перавышае 1 гадзіну, трываласць, асабліва мяжа цякучасці, значна зніжаецца.
5.3 Металаграфічны аналіз мікраструктуры
Аналізы з вялікім павелічэннем і палярызацыя праводзіліся на пласцінках 6082-T6 пры тэмпературах цвёрдага раствора 520°C і 530°C. На фотаздымках з вялікім павелічэннем выяўлена аднастайнае выпадзенне злучэнняў з вялікай колькасцю часціц асадкавай фазы, раўнамерна размеркаваных. Аналіз палярызаванага святла з выкарыстаннем абсталявання Axiovert200 паказаў выразныя адрозненні ў фотаздымках структуры зерняў. У цэнтральнай вобласці назіраліся дробныя і аднастайныя зерні, а па краях — некаторая перакрышталізацыя з падоўжанымі зернямі. Гэта звязана з ростам крышталічных зародкаў пры высокіх тэмпературах, якія ўтвараюць грубыя ігольчастыя асадкі.
6. Ацэнка вытворчай практыкі
У рэальных умовах вытворчасці статыстыка механічных характарыстык была праведзена для 20 партый пруткоў і 20 партый профіляў. Вынікі паказаны ў табліцах 7 і 8. У рэальных умовах вытворчасці наш працэс экструзіі праводзіўся пры тэмпературах, што прывяло да атрымання ўзораў у стане T6, і механічныя характарыстыкі адпавядалі зададзеным значэнням.
7. Заключэнне
(1) Параметры экструзійнай тэрмічнай апрацоўкі: тэмпература экструзіі зліткаў 450-500°C; тэмпература экструзійнага кантэйнера 430-450°C.
(2) Канчатковыя параметры тэрмічнай апрацоўкі: аптымальная тэмпература цвёрдага раствора 520-530°C; тэмпература старэння 165±5°C, працягласць старэння 12 гадзін; інтэрвал паміж загартоўкай і старэннем не павінен перавышаць 1 гадзіны.
(3) Зыходзячы з практычнай ацэнкі, жыццяздольны працэс тэрмічнай апрацоўкі ўключае: тэмпературу экструзіі 450-530°C, тэмпературу экструзійнага кантэйнера 400-450°C; тэмпературу цвёрдага раствора 510-520°C; рэжым вытрымкі 155-170°C на працягу 12 гадзін; адсутнасць канкрэтных абмежаванняў на інтэрвал паміж загартоўкай і вытрымкай. Гэта можа быць уключана ў рэкамендацыі па эксплуатацыі працэсу.
Пад рэдакцыяй Мэй Цзян з MAT Aluminum
Час публікацыі: 15 сакавіка 2024 г.
