6082合金生產(chǎn)工藝論文

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1熔鑄生產(chǎn)工藝

1.1成分控制

6082鋁合金型材的力學(xué)性能要求很高，其抗拉強(qiáng)度σb≥320MPa。Mg2Si含量從0.5%增加至1.0%時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度可提高一倍，繼續(xù)提高M(jìn)g2Si含量可使抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步提高，但是合金的淬火敏感性和擠壓變形抗力也隨之增加，故Mg2Si含量宜控制在1.3%～1.5%。另過剩Si對(duì)合金的強(qiáng)度提高有很大幫助，但同時(shí)也會(huì)增加脆性，降低合金的擠壓塑性，一般過剩Si含量控制在0.2%～0.4%為宜。6082合金還需添加一定量的Mn元素，以提高合金的再結(jié)晶溫度，阻礙擠壓時(shí)發(fā)生再結(jié)晶或再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒。但Mn含量過高會(huì)增加合金的淬火敏感性，同時(shí)會(huì)形成粗大的含Mn第二相，降低其對(duì)再結(jié)晶過程的抑制作用，還會(huì)影響到合金鑄造性能，隨著Mn含量增加其粘度增大，流動(dòng)性下降，因此Mn含量應(yīng)控制在0.4%～0.6%的范圍內(nèi)。

1．2鑄造生產(chǎn)工藝

由于6082合金的特點(diǎn)是含難熔金屬M(fèi)n，Mn的存在易引起晶內(nèi)偏析及固液區(qū)塑性降低，導(dǎo)致抗裂能力不足，故熔鑄工藝主要注意兩點(diǎn):第一，選擇合適鑄造溫度，溫度過高會(huì)使液穴加深，溫度梯度加大，導(dǎo)致鑄造應(yīng)力增加，產(chǎn)生鑄造裂紋;溫度過低將降低金屬流動(dòng)性，易產(chǎn)生冷隔、夾渣、不易于氣體逸出，因此熔煉溫度應(yīng)控制在730～750℃內(nèi)，且攪拌均勻保證金屬完全熔化、成分均勻;第二，控制鑄造速度，鑄造速度較高，會(huì)使液穴加深，延伸到結(jié)晶槽之外，易形成中心裂紋，同時(shí)鑄造凝殼層變薄，偏析瘤加大;鑄造速度較低，同液穴在結(jié)晶槽之內(nèi)，易產(chǎn)生表面裂紋及冷隔等缺陷;鑄造速度也要適當(dāng)降低，控制在80～100mm/min內(nèi)。

2均勻化生產(chǎn)工藝

2．1鑄態(tài)組織

合金鑄態(tài)金相顯微組織可知合金的鑄態(tài)組織主要由樹枝狀α(Al)固溶體、骨骼狀非平衡共晶相β(AlMnFeSi)和晶界組成。樹枝狀晶晶內(nèi)偏析嚴(yán)重，成分不均勻，晶界處的骨骼狀非平衡共晶對(duì)合金的塑性有不利影響，鑄態(tài)合金必須進(jìn)行均勻化處理才有良好的擠壓性能。

2．2均勻化

均勻化保溫后的冷卻速度對(duì)型材的最終力學(xué)性能有重要影響，隨著冷卻速度提高，型材力學(xué)性能逐漸升高。當(dāng)冷卻速度低于100℃/h時(shí)，抗拉強(qiáng)度只有180MPa，遠(yuǎn)低于工業(yè)型材的要求;當(dāng)冷卻速度為200℃/h時(shí)，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到300MPa，基本滿足工業(yè)型材的要求，冷卻速度繼續(xù)提高，抗拉強(qiáng)度還有一定幅度的提高。均勻化后，冷卻速度不僅對(duì)鑄錠的組織產(chǎn)生影響，也對(duì)擠壓在線熱處理后型材的組織產(chǎn)生重要影響。鑄棒經(jīng)過擠壓在線熱處理時(shí)，由于擠壓變形熱的作用，合金溫度可以上升至強(qiáng)化相的固溶溫度，但由于持續(xù)時(shí)間很短(一般只有幾十秒)，鑄棒緩慢冷卻產(chǎn)生的粗大析出相來不及充分固溶，型材冷卻后固溶體的過飽和度不足，甚至還有粗大析出相在基體中分布嚴(yán)重消弱了時(shí)效處理后型材的力學(xué)性能;而鑄棒快速冷卻產(chǎn)生的細(xì)小顆粒狀彌散分布則可以快速充分固溶，型材冷卻后得到過飽和固溶體，對(duì)強(qiáng)化合金起到主要作用。經(jīng)過這些變化，6082合金擠壓性能得到很大改善，晶內(nèi)偏析消失降低了擠壓時(shí)金屬流動(dòng)的不均勻性，提高了擠壓型材的表面光潔度;組織中片狀粗大Al-Fe-Si相的轉(zhuǎn)變和細(xì)化減輕了型材表面裂紋傾向，改善了合金的可擠壓性，提高了擠壓速度。為保證擠壓型材有足夠高的力學(xué)性能，合理的均勻化工藝為:2.5h升溫至580℃，保溫1h，然后降溫至570℃，保溫8h，均勻化后冷卻速度≥200℃/h。

3擠壓生產(chǎn)工藝

3．1鋁棒溫度

6082合金變形抗力大，強(qiáng)化相Mg2Si的含量較高，鋁棒溫度要求盡量高一些，但是溫度過高則型材側(cè)邊出現(xiàn)裂紋的傾向增加，不利于提高擠壓速度，生產(chǎn)效率較低。所以鋁棒溫度一般控制在470～500℃為宜。

3．2擠壓速度

6082合金中Si含量較高，除與Mg元素以1∶1．73的比例形成強(qiáng)化相Mg2Si以外，還含有大概0.3%的過剩Si，導(dǎo)致合金的脆性明顯增加。擠壓速度提高以后，很容易在型材的側(cè)邊出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，所以擠壓速度一般選擇在10～15m/min，寬展擠壓取下限。

3．3淬火生產(chǎn)工藝

6082合金強(qiáng)化相Mg2Si的含量較高(一般在1.3%～1.5%)，要使其完全固溶，須保證型材出口溫度(淬火溫度)在固溶度曲線以上，否則由于固溶不充分，降低冷卻后的過飽和度，進(jìn)而影響時(shí)效后的力學(xué)性能。反應(yīng)了出口溫度對(duì)力學(xué)性能的影響，可以看出，隨著出口溫度的升高，合金的力學(xué)性能逐漸提高，當(dāng)出口溫度達(dá)到550℃時(shí)，抗拉強(qiáng)度達(dá)到峰值345MPa，而當(dāng)出口溫度低于500℃時(shí)，抗拉強(qiáng)度只有275MPa。為得到較高的力學(xué)性能，型材出口溫度應(yīng)大于530℃。由于合金中含有Mn元素，促進(jìn)晶內(nèi)金屬間化合物形成，對(duì)淬火性能有不利影響，導(dǎo)致6082合金淬火敏感性增加，要求淬火冷卻強(qiáng)度大且冷卻速度快。本試驗(yàn)中所提到的6082鋁合金工業(yè)型材，由于對(duì)表面質(zhì)量有特殊的要求，不能使用水淬進(jìn)行冷卻，而是采用強(qiáng)風(fēng)淬進(jìn)行冷卻，這就在一定程度上限制了冷卻速度。淬火冷卻速度越高，強(qiáng)化相Mg2Si越來不及析出，固溶體的過飽和度也就越高，對(duì)時(shí)效后型材的力學(xué)性能越有利。

4時(shí)效生產(chǎn)工藝

合金經(jīng)過擠壓在線熱處理后，只是得到溶質(zhì)為Mg2Si的過飽和固溶體，此時(shí)的力學(xué)性能遠(yuǎn)不達(dá)標(biāo)，必須進(jìn)行時(shí)效處理，使過飽和固溶體分解，在基體中沉淀析出細(xì)小彌散分布的強(qiáng)化相，以顯著提高合金的力學(xué)性能。合理的時(shí)效工藝既要保證產(chǎn)品性能，又要考慮生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)證明，時(shí)效溫度175～185℃，保溫時(shí)間6～7h，為6082型材最佳時(shí)效工藝，時(shí)效后抗拉強(qiáng)度σb≥320MPa，延伸率δ≥10%。

5結(jié)論

根據(jù)6082合金鋁型材的特點(diǎn)和性能要求，本試驗(yàn)工藝比較合理。熔鑄工藝中，Mg2Si含量控制在1.3%～1.5%，過剩Si含量控制在0.2%～0.4%;鑄棒均勻化處理，冷卻速度≥200℃/h;擠壓工藝中，型材出口溫度保證在530℃以上，淬火冷卻速度≥300℃/min，這些工藝參數(shù)都是保證產(chǎn)品性能的關(guān)鍵。按本工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，抗拉強(qiáng)度σb≥320MPa，延伸率δ≥10%，滿足了用戶的需求。

作者:馬彪劉金輝譚日純單位:廣東興發(fā)鋁業(yè)(河南)有限公司