型材选购:6082铝合金型材生产工艺研究

   日期:2016-05-26     来源:建材之家    作者:玻璃之家    浏览:355    评论:0    
核心提示:1 前言6082合金属于Al-Mg-Si系热处理可强化的铝合金,具有中等强度和良好的焊接性能、耐腐蚀性,主要用于交通运输和结构工程工业,如桥梁、起重机、屋顶构架和冷藏集装箱等。 近年来,随着国内外冷藏集装箱突飞猛进的发展,减轻箱体自重,寻求代替钢铁部件的铝合金材料,已成为铝加工业和冷藏箱业的重要课题。6082铝合金具有中等强度和良好的耐蚀性,重量又轻,是制造冷藏集装箱部件的理想材料。本文对6082

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板材之家讯:1 前言

6082合金属于Al-Mg-Si系热处理可强化的铝合金,具有中等强度和良好的焊接性能、耐腐蚀性,主要用于交通运输和结构工程工业,如桥梁、起重机、屋顶构架和冷藏集装箱等。 近年来,随着国内外冷藏集装箱突飞猛进的发展,减轻箱体自重,寻求代替钢铁部件的铝合金材料,已成为铝加工业和冷藏箱业的重要课题。6082铝合金具有中等强度和良好的耐蚀性,重量又轻,是制造冷藏集装箱部件的理想材料。本文对6082铝合金应用于挤压生产进行试验研究,以确定合理的熔铸、挤压工艺制度。

2 熔铸工艺

2.1成分控制

6082铝合金型材的力学性能要求很高,要求其抗拉强度(词条“抗拉强度”由行业大百科提供)σb≥310MPa。当Mg2Si含量从0.5%增加到1.0%时,合金的抗拉强度能提高一倍,继续提高Mg2Si含量可使抗拉强度进一步提高,但是合金的淬火敏感性和挤压变形抗力也随之增加,故Mg2Si含量宜控制在1.2%~1.5%,另过剩Si对合金的强度提高有很大帮助,但同时也会增加脆性,降低合金的挤压塑性,一般过剩Si含量控制在0.2%~0.4%为宜。6082合金还需添加一定量的Mn元素,以提高合金的再结晶温度,阻碍挤压时发生再结晶或再结晶晶粒长大,细化晶粒。但Mn含量过高会增加合金的淬火敏感性,同时会形成粗大的含Mn第二相,降低其对再结晶过程的抑制作用,还会影响到合金铸造性能,随着Mn含量增加其粘度增大,流动性下降,因此Mn含量应控制在0.4%~0.6%的范围内。6082铝合金的实际成分控制范围见表1。

表1 6082铝合金化学成分标准 单位:w%

元素

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Cr

Zn

Ti

Al

国标

0.7~1.3

0.50

0.10

0.4~1.0

0.6~1.2

0.25

0.20

0.10

余量

内控

0.9~1.1

0.1

0.06

0.49

0.8-1.0

0.04

0.01

0.08

余量

2.2 铸造工艺

由于 6082合金的特点是含难熔金属(词条“金属”由行业大百科提供)Mn,Mn的存在易引起晶内偏析及固液区塑性降低,导致抗裂能力不足,故熔铸工艺主要注意以下两点:第一,选择合适铸造温度,温度过高会使液穴加深,温度梯度加大,导致铸造应力增加,产生铸造裂纹;温度过低将降低金属流动性,易产生冷隔、夹渣、不易于气体逸出。因此熔炼温度应控制在730~750℃范围内,且要搅拌均匀保证金属完全熔化、成分均匀;第二,控制铸造速度,铸造速度较高时,会使液穴加深,延伸到结晶槽之外,易形成中心裂纹,同时铸造凝壳层变薄,偏析瘤加大;当铸造速度较低时,同液穴在结晶槽之内,易产生表面裂纹及冷隔等缺陷。6082合金含有Mn元素,增大了合金的粘度,其流动性降低,铸造速度也要适当降低,控制在80~100mm/min范围内。

3 均质工艺

3.1 铸态组织

图1所示为合金铸态金相显微组织,由图可知合金的铸态组织主要由树枝状α(Al)固溶体、骨骼状非平衡共晶相β(AlMnFeSi)和晶界组成。树枝状晶晶内偏析严重,成分不均匀,晶界处的骨骼状非平衡共晶对合金的塑性有不利影响,铸态合金必须进行均匀化处理才有良好的挤压性能。

3.2 均质处理

6082合金通过均匀化处理,铸造时快速凝固产生的晶内偏析减少或消除,共晶态Mg2Si完全固溶到α(Al)中,快速冷却后析出相Mg2Si以细小颗粒状高度弥散分布于基体(词条“基体”由行业大百科提供)中,片状非平衡共晶β(AlMnFeSi)转变为颗粒状的α(AlMnFeSi),如图2、b)所示。

通过上述变化,6082合金挤压性能将得到很大改善。晶内偏析消失将降低挤压时金属流动的不均匀性(词条“均匀性”由行业大百科提供),提高挤压型材(词条“型材”由行业大百科提供)的表面光洁度;组织中片状粗大Al-Fe-Si相的转变、细化将减轻型材表面裂纹倾向,改善合金的可挤压性,提高挤压速度。

由上图可以看出,经均匀化后,冷却速度不仅对铸锭的组织产生影响,也对挤压在线热处理后型材的组织产生重要影响。当冷却速度≤100℃/h时,随着铸棒温度的降低,高温均匀化时固溶于α(Al)基体中的Mg2Si有足够的时间析出并粗化长大,如图2、a)所示;当冷却速度≥250℃/h时,由于冷却速度快、时间短,Mg2Si没有充足的时间析出长大,而是呈细小颗粒状弥散分布于基体中,如图2、b)所示。当铸棒经过挤压在线热处理时,由于挤压变形热的作用,合金温度可以上升到强化相的固溶温度,但是时间持续地很短,一般只有短暂的几十秒,铸棒缓慢冷却产生的粗大析出相来不及充分固溶,型材冷却后固溶体的过饱和度不足,甚至还有粗大析出相在基体中分布,如图3、a)所示,严重消弱时效处理后型材的力学性能;而铸棒快速冷却产生的细小颗粒状弥散分布的Mg2Si则可以快速充分固溶,型材冷却后得到过饱和固溶体,如图3、b)所示,对强化合金起到主要作用。

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