1. Giới thiệu
Hợp kim nhôm có độ bền trung bình thể hiện các đặc tính gia công thuận lợi, độ nhạy khi tôi, độ bền va đập và khả năng chống ăn mòn. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như điện tử và hàng hải, để sản xuất ống, thanh, thanh định hình và dây. Hiện nay, nhu cầu về thanh hợp kim nhôm 6082 đang ngày càng tăng. Để đáp ứng nhu cầu thị trường và yêu cầu của người dùng, chúng tôi đã tiến hành các thí nghiệm về các quy trình gia nhiệt đùn khác nhau và các quy trình xử lý nhiệt cuối cùng cho các thanh 6082-T6. Mục tiêu của chúng tôi là xác định một chế độ xử lý nhiệt đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất cơ học cho các thanh này.
2.Vật liệu thí nghiệm và quy trình sản xuất
2.1 Vật liệu thí nghiệm
Các thỏi đúc có kích thước Ф162×500 được sản xuất bằng phương pháp đúc bán liên tục và được xử lý không đồng đều. Chất lượng luyện kim của các thỏi tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật kiểm soát nội bộ của công ty. Thành phần hóa học của hợp kim 6082 được thể hiện trong Bảng 1.
2.2 Quy trình sản xuất
Thanh 6082 thử nghiệm có thông số kỹ thuật là Ф14mm. Thùng đùn có đường kính Ф170mm với thiết kế đùn 4 lỗ và hệ số đùn là 18,5. Quy trình cụ thể bao gồm nung nóng thỏi, đùn, làm nguội, kéo căng, nắn thẳng và lấy mẫu, nắn thẳng bằng con lăn, cắt cuối cùng, lão hóa nhân tạo, kiểm tra chất lượng và giao hàng.
3. Mục tiêu thực nghiệm
Mục đích của nghiên cứu này là xác định các thông số quy trình xử lý nhiệt đùn và các thông số xử lý nhiệt cuối cùng ảnh hưởng đến hiệu suất của thanh 6082-T6, cuối cùng đạt được các yêu cầu hiệu suất tiêu chuẩn. Theo các tiêu chuẩn, các tính chất cơ học dọc của hợp kim 6082 phải đáp ứng các thông số kỹ thuật được liệt kê trong Bảng 2.
4. Phương pháp thực nghiệm
4.1 Nghiên cứu xử lý nhiệt đùn
Nghiên cứu xử lý nhiệt đùn chủ yếu tập trung vào tác động của nhiệt độ đùn phôi đúc và nhiệt độ thùng đùn lên các đặc tính cơ học. Các lựa chọn thông số cụ thể được trình bày chi tiết trong Bảng 3.
4.2 Nghiên cứu xử lý nhiệt dung dịch rắn và lão hóa
Thiết kế thử nghiệm trực giao được sử dụng cho quá trình xử lý nhiệt dung dịch rắn và lão hóa. Các mức hệ số được chọn được cung cấp trong Bảng 4, với bảng thiết kế trực giao được ký hiệu là IJ9(34).
5. Kết quả và Phân tích
5.1 Kết quả và phân tích thí nghiệm xử lý nhiệt đùn
Kết quả của các thí nghiệm xử lý nhiệt đùn được trình bày trong Bảng 5 và Hình 1. Chín mẫu được lấy cho mỗi nhóm và hiệu suất cơ học trung bình của chúng được xác định. Dựa trên phân tích kim loại học và thành phần hóa học, một chế độ xử lý nhiệt đã được thiết lập: làm nguội ở 520°C trong 40 phút và lão hóa ở 165°C trong 12 giờ. Từ Bảng 5 và Hình 1, có thể quan sát thấy rằng khi nhiệt độ đùn phôi đúc và nhiệt độ thùng đùn tăng lên, cả độ bền kéo và giới hạn chảy đều tăng dần. Kết quả tốt nhất thu được ở nhiệt độ đùn 450-500°C và nhiệt độ thùng đùn 450°C, đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn. Điều này là do tác động của quá trình làm cứng nguội ở nhiệt độ đùn thấp hơn, gây ra các vết nứt ranh giới hạt và tăng sự phân hủy dung dịch rắn giữa A1 và Mn trong quá trình gia nhiệt trước khi làm nguội, dẫn đến tái kết tinh. Khi nhiệt độ đùn tăng lên, độ bền cực đại Rm của sản phẩm được cải thiện đáng kể. Khi nhiệt độ thùng đùn gần bằng hoặc vượt quá nhiệt độ thỏi, biến dạng không đều giảm, giảm độ sâu của các vòng hạt thô và tăng giới hạn chảy Rm. Do đó, các thông số hợp lý cho xử lý nhiệt đùn là: nhiệt độ đùn thỏi 450-500°C và nhiệt độ thùng đùn 430-450°C.
5.2 Dung dịch rắn và kết quả thực nghiệm trực giao lão hóa và phân tích
Bảng 6 cho thấy các mức tối ưu là A3B1C2D3, với quá trình tôi ở 520°C, nhiệt độ lão hóa nhân tạo trong khoảng 165-170°C và thời gian lão hóa là 12 giờ, tạo ra độ bền và độ dẻo cao của các thanh. Quá trình tôi tạo thành dung dịch rắn quá bão hòa. Ở nhiệt độ tôi thấp hơn, nồng độ dung dịch rắn quá bão hòa giảm, ảnh hưởng đến độ bền. Nhiệt độ tôi khoảng 520°C làm tăng đáng kể hiệu ứng của quá trình tôi luyện dung dịch rắn. Khoảng thời gian giữa quá trình tôi và lão hóa nhân tạo, tức là bảo quản ở nhiệt độ phòng, ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất cơ học. Điều này đặc biệt rõ rệt đối với các thanh không bị kéo giãn sau khi tôi. Khi khoảng thời gian giữa quá trình tôi và lão hóa vượt quá 1 giờ, độ bền, đặc biệt là giới hạn chảy, sẽ giảm đáng kể.
5.3 Phân tích cấu trúc vi mô kim loại
Phân tích phân cực và độ phóng đại cao được tiến hành trên các thanh 6082-T6 ở nhiệt độ dung dịch rắn là 520°C và 530°C. Ảnh phóng đại cao cho thấy kết tủa hợp chất đồng nhất với các hạt pha kết tủa dồi dào phân bố đều. Phân tích ánh sáng phân cực sử dụng thiết bị Axiovert200 cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong ảnh cấu trúc hạt. Khu vực trung tâm hiển thị các hạt nhỏ và đồng nhất, trong khi các cạnh cho thấy một số kết tinh lại với các hạt dài. Điều này là do sự phát triển của các hạt nhân tinh thể ở nhiệt độ cao, tạo thành các kết tủa thô giống như kim.
6. Đánh giá thực hành sản xuất
Trong sản xuất thực tế, thống kê hiệu suất cơ học đã được tiến hành trên 20 lô thanh và 20 lô hồ sơ. Kết quả được thể hiện trong Bảng 7 và 8. Trong sản xuất thực tế, quy trình đùn của chúng tôi được thực hiện ở nhiệt độ tạo ra các mẫu trạng thái T6 và hiệu suất cơ học đạt được các giá trị mục tiêu.
7.Kết luận
(1) Thông số xử lý nhiệt đùn: Nhiệt độ đùn thỏi 450-500°C; nhiệt độ thùng đùn 430-450°C.
(2) Thông số xử lý nhiệt cuối cùng: Nhiệt độ dung dịch rắn tối ưu là 520-530°C; nhiệt độ lão hóa ở 165±5°C, thời gian lão hóa là 12 giờ; khoảng thời gian giữa làm nguội và lão hóa không được quá 1 giờ.
(3) Dựa trên đánh giá thực tế, quy trình xử lý nhiệt khả thi bao gồm: nhiệt độ đùn 450-530°C, nhiệt độ thùng đùn 400-450°C; nhiệt độ dung dịch rắn 510-520°C; chế độ lão hóa 155-170°C trong 12 giờ; không giới hạn cụ thể về khoảng thời gian giữa làm nguội và lão hóa. Điều này có thể được đưa vào hướng dẫn vận hành quy trình.
Biên tập bởi May Jiang từ MAT Aluminum
Thời gian đăng: 15-03-2024
