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，其抗拉強度σb≥320MPa。Mg2Si含量從0.5%增加至1.0%時，合金的抗拉強度可提高一倍，繼續(xù)提高Mg2Si含量可使抗拉強度進一步提高，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對合金的強度提高有很大幫助，但同時也會增加脆性，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，阻礙擠壓時發(fā)生再結(jié)晶或再結(jié)晶晶粒長大，細化晶粒。但Mn含量過高會增加合金的淬火敏感性，同時會形成粗大的含Mn第二相，降低其對再結(jié)晶過程的抑制作用，還會影響到合金鑄造性能，隨著Mn含量增加其粘度增大，流動性下降，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合金的特點是含難熔金屬Mn，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:第一，選擇合適鑄造溫度，溫度過高會使液穴加深，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，會使液穴加深，延伸到結(jié)晶槽之外，易形成中心裂紋，同時鑄造凝殼層變薄，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)偏析嚴重，成分不均勻，晶界處的骨骼狀非平衡共晶對合金的塑性有不利影響，鑄態(tài)合金必須進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，抗拉強度只有180MPa，遠低于工業(yè)型材的要求;當(dāng)冷卻速度為200℃/h時，抗拉強度可達到300MPa，基本滿足工業(yè)型材的要求，冷卻速度繼續(xù)提高，抗拉強度還有一定幅度的提高。均勻化后，冷卻速度不僅對鑄錠的組織產(chǎn)生影響，也對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，由于擠壓變形熱的作用，合金溫度可以上升至強化相的固溶溫度，但由于持續(xù)時間很短(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重消弱了時效處理后型材的力學(xué)性能;而鑄棒快速冷卻產(chǎn)生的細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，對強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金屬流動的不均勻性，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，進而影響時效后的力學(xué)性能。反應(yīng)了出口溫度對力學(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)出口溫度達到550℃時，抗拉強度達到峰值345MPa，而當(dāng)出口溫度低于500℃時，抗拉強度只有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，促進晶內(nèi)金屬間化合物形成，對淬火性能有不利影響，導(dǎo)致6082合金淬火敏感性增加，要求淬火冷卻強度大且冷卻速度快。本試驗中所提到的6082鋁合金工業(yè)型材，由于對表面質(zhì)量有特殊的要求，不能使用水淬進行冷卻，而是采用強風(fēng)淬進行冷卻，這就在一定程度上限制了冷卻速度。淬火冷卻速度越高，強化相Mg2Si越來不及析出，固溶體的過飽和度也就越高，對時效后型材的力學(xué)性能越有利。

4時效生產(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，此時的力學(xué)性能遠不達標(biāo)，必須進行時效處理，使過飽和固溶體分解，在基體中沉淀析出細小彌散分布的強化相，以顯著提高合金的力學(xué)性能。合理的時效工藝既要保證產(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)試驗證明，時效溫度175～185℃，保溫時間6～7h，為6082型材最佳時效工藝，時效后抗拉強度σb≥320MPa，延伸率δ≥10%。

5結(jié)論

根據(jù)6082合金鋁型材的特點和性能要求，本試驗工藝比較合理。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