6082铝合金型材生产工艺研究

　　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%

　　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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