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羅鈞 廣州南方有色金屬有限公司
倪希 廣州鋁材廠有限公司
1.前言
6082鋁合金屬于Al-Mg-Si系熱處理可強(qiáng)化的鋁合金，具有中等強(qiáng)度和良好的焊接性能和耐腐蝕性，主要被用于交通運(yùn)輸和結(jié)構(gòu)工程上，如橋梁、起重機(jī)、屋頂構(gòu)架、交通車和運(yùn)輸船等。
本文對6082鋁合金應(yīng)用于擠壓型材生產(chǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以確定合適的熔鑄和擠壓工藝制度。
2.熔鑄工藝
2.1 化學(xué)成分
GB/T3190 -1996中6082鋁合金化學(xué)成分見表1。
2.2 成分控制
6082鋁合金成分具有兩個(gè)主要特點(diǎn)：第一，含有適量的Mn和Cr；第二，Mg、Si含量相對較高。其中，Mn、Cr等合金元素可阻礙擠壓時(shí)和擠壓后發(fā)生再結(jié)晶或再結(jié)晶晶粒長大，細(xì)化晶粒。
但（Mn + Cr）總量過高可能形成分別含Mn、Cr的粗大第二相，削弱Mg2Si相的沉淀強(qiáng)化效果，抵消其阻礙再結(jié)晶和細(xì)化晶粒的作用。同時(shí)，Mn、Cr元素會增大6082鋁合金的淬火敏感性。且易在α（Al）相中產(chǎn)生嚴(yán)重的晶內(nèi)偏析，造成擠壓制品粗晶組織，降低型材氧化著色效果。對于Mg、Si成分，6082鋁合金在Mg2Si強(qiáng)化的同時(shí)，通過增加適量過剩Si來促進(jìn)強(qiáng)化。
因此，重點(diǎn)對Mn的含量進(jìn)行試驗(yàn)確定：以Mn含量為0.6%-0.65%及0.9%-0.95%進(jìn)行對比。發(fā)現(xiàn)Mn含量偏上限時(shí)，制品尾部粗晶組織較多，且力學(xué)性能偏低，所以對比確定Mn含量的優(yōu)化范圍為0.6%-0.65%。Cr的含量宜控制在0.15%以下，（Mn+Cr)總量控制在0.70%-0.80%范圍內(nèi)。Mg2Si含量宜控制在1.5%-1.6%，過剩Si含量控制在0.3%左右。
6082鋁合金的實(shí)際成分控制范圍見表2。
2.3 工藝控制
由于6082鋁合金最大的特點(diǎn)是含難熔金屬M(fèi)n，Mn的適量存在易引起晶內(nèi)偏析及固液區(qū)塑性降低，導(dǎo)致抗裂能力不足，故熔鑄工藝主要需注意三點(diǎn)：
第一，熔煉應(yīng)注意控制溫度在740-760℃間并攪拌均勻，保證金屬完全熔化、溫度準(zhǔn)確、成分均勻。
第二，鑄造應(yīng)考慮金屬M(fèi)n增大了合金的粘度，使其流動(dòng)性下降，影響了合金鑄造性能。鑄造速度要適當(dāng)降低，控制在80-100mm/min范圍內(nèi)。
第三，加大冷卻強(qiáng)度，加快冷卻速度，以利于消除晶內(nèi)偏析現(xiàn)象。控制一次冷卻強(qiáng)度，加大二次冷卻強(qiáng)度以減少鑄造時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中，避免產(chǎn)生鑄錠裂紋缺陷。冷卻水壓應(yīng)控制在0.1-0.3MPa范圍內(nèi)。
3.均勻化退火
6082鋁合金變形抗力大，力學(xué)性能指標(biāo)偏高。通過均勻化處理工藝改善合金組織，達(dá)到三個(gè)主要效果：充分固溶解Mg2Si相；消除晶內(nèi)偏析；β（Al9Fe2Si2）相向α（Al12Fe3Si2）相轉(zhuǎn)變，并細(xì)化含鐵相粒子。
由于合金中Mn的存在可降低轉(zhuǎn)變溫度、縮短轉(zhuǎn)變時(shí)間，且為保持合金擠壓性能和擠壓效應(yīng)，采用中溫均化工藝，即均勻化溫度555-565℃；保溫時(shí)間6h；冷卻速度≥200℃/h。
4.擠壓工藝
4.1 鑄錠加熱方式
鑄錠加熱采用工頻感應(yīng)加熱，這種加熱方式的特點(diǎn)是加熱時(shí)間短，在3min內(nèi)即可達(dá)到500℃左右；溫度控制準(zhǔn)確，誤差不超過±3℃。如果用電阻爐緩慢加熱，將會導(dǎo)致Mg2Si相析出，影響強(qiáng)化效果。
4.2 擠壓
綜合考慮6082鋁合金的主要特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)踐生產(chǎn)制訂擠壓工藝如下：
（1）6082合金變形抗力大，所以鑄錠加熱溫度應(yīng)偏上限（480-500℃）；
（2）模具溫度取460℃為宜，擠壓筒溫度為440-500℃；
（3）擠壓速度控制在7-11m/min的范圍內(nèi)；
（4）要使合金主要強(qiáng)化相Mg2Si完全固溶，須保證淬火溫度在500℃以上，因此型材擠壓出口溫度應(yīng)控制在500-530℃范圍內(nèi)；
（5）6082合金淬火敏感性高，要求淬火冷卻強(qiáng)度大、冷卻速度快，制品出前梁后必須立即進(jìn)行在線淬火。對于壁厚2.5mm以下的型材可考慮用強(qiáng)風(fēng)冷卻淬火；壁厚2.5mm以上的型材必須用水霧淬火處理，須使溫度迅速降到50℃以下。
（6）6082鋁合金型材拉伸矯直，應(yīng)將拉伸率控制在1.0%-2.0%范圍內(nèi)。擠壓工藝參數(shù)見表3。
5.時(shí)效制度
時(shí)效是型材達(dá)到規(guī)定力學(xué)性能的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，合理的時(shí)效制度既要保證產(chǎn)品的性能，又要考慮生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本。結(jié)合試驗(yàn)研究，6082型材最佳時(shí)效制度定為：時(shí)效溫度170-180℃，保溫時(shí)間8h，時(shí)效前型材的停放時(shí)間不超過8h。
6.結(jié)論
根據(jù)6082鋁合金型材的特點(diǎn)和性能要求，上述工藝是比較合理的。在熔鑄工藝中，6082鋁合金成分控制重點(diǎn)在于Mn和Cr含量范圍。Mn含量優(yōu)化控制范圍為0.6%~0.65%，Cr的含量宜控制在0.15% 以下，（Mn + Cr）總量控制在0.70%-0.80% 范圍內(nèi)。Mg2Si含量宜控制在1.5%-1.6%，過剩Si含量控制在0.3%左右。
在擠壓工藝中，擠壓出口溫度和淬火效果控制則是保證產(chǎn)品性能的關(guān)鍵，應(yīng)保證淬火溫度在500℃以上，型材擠壓出口溫度應(yīng)控制在500-530℃，淬火力求強(qiáng)度大、速度快。
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