6082鋁合金型材生產工藝研究

　　1 前言

　　6082合金屬于Al-Mg-Si系熱處理可強化的鋁合金，具有中等強度和良好的焊接性能、耐腐蝕性，主要用于交通運輸和結構工程工業，如橋梁、起重機、屋頂構架和冷藏集裝箱等。 近年來，隨著國內外冷藏集裝箱突飛猛進的發展，減輕箱體自重，尋求代替鋼鐵部件的鋁合金材料，已成為鋁加工業和冷藏箱業的重要課題。6082鋁合金具有中等強度和良好的耐蝕性，重量又輕，是制造冷藏集裝箱部件的理想材料。本文對6082鋁合金應用于擠壓生產進行試驗研究，以確定合理的熔鑄、擠壓工藝制度。

　　2 熔鑄工藝

　　2.1成分控制

　　6082鋁合金型材的力學性能要求很高，要求其抗拉強度（詞條“抗拉強度”由行業大百科提供）σb≥310MPa。當Mg2Si含量從0.5%增加到1.0%時，合金的抗拉強度能提高一倍，繼續提高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1.2%~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，以提高合金的再結晶溫度，阻礙擠壓時發生再結晶或再結晶晶粒長大，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含量應控制在0.4%~0.6%的范圍內。6082鋁合金的實際成分控制范圍見表1。

表1 6082鋁合金化學成分標準 單位：w%

　　2.2 鑄造工藝

　　由于 6082合金的特點是含難熔金屬（詞條“金屬”由行業大百科提供）Mn，Mn的存在易引起晶內偏析及固液區塑性降低，導致抗裂能力不足，故熔鑄工藝主要注意以下兩點：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，導致鑄造應力增加，產生鑄造裂紋;溫度過低將降低金屬流動性，易產生冷隔、夾渣、不易于氣體逸出。因此熔煉溫度應控制在730~750℃范圍內，且要攪拌均勻保證金屬完全熔化、成分均勻;第二，控制鑄造速度，鑄造速度較高時，會使液穴加深，延伸到結晶槽之外，易形成中心裂紋，同時鑄造凝殼層變薄，偏析瘤加大;當鑄造速度較低時，同液穴在結晶槽之內，易產生表面裂紋及冷隔等缺陷。6082合金含有Mn元素，增大了合金的粘度，其流動性降低，鑄造速度也要適當降低，控制在80~100mm/min范圍內。

　　3 均質工藝

　　3.1 鑄態組織

　　圖1所示為合金鑄態金相顯微組織，由圖可知合金的鑄態組織主要由樹枝狀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，鑄態合金必須進行均勻化處理才有良好的擠壓性能。

　　3.2 均質處理

　　6082合金通過均勻化處理，鑄造時快速凝固產生的晶內偏析減少或消除，共晶態Mg2Si完全固溶到α(Al)中，快速冷卻后析出相Mg2Si以細小顆粒狀高度彌散分布于基體（詞條“基體”由行業大百科提供）中，片狀非平衡共晶β(AlMnFeSi)轉變為顆粒狀的α(AlMnFeSi)，如圖2、b)所示。

　　通過上述變化，6082合金擠壓性能將得到很大改善。晶內偏析消失將降低擠壓時金屬流動的不均勻性（詞條“均勻性”由行業大百科提供），提高擠壓型材（詞條“型材”由行業大百科提供）的表面光潔度;組織中片狀粗大Al-Fe-Si相的轉變、細化將減輕型材表面裂紋傾向，改善合金的可擠壓性，提高擠壓速度。

　　由上圖可以看出，經均勻化后，冷卻速度不僅對鑄錠的組織產生影響，也對擠壓在線熱處理后型材的組織產生重要影響。當冷卻速度≤100℃/h時，隨著鑄棒溫度的降低，高溫均勻化時固溶于α(Al)基體中的Mg2Si有足夠的時間析出并粗化長大，如圖2、a)所示;當冷卻速度≥250℃/h時，由于冷卻速度快、時間短，Mg2Si沒有充足的時間析出長大，而是呈細小顆粒狀彌散分布于基體中，如圖2、b)所示。當鑄棒經過擠壓在線熱處理時，由于擠壓變形熱的作用，合金溫度可以上升到強化相的固溶溫度，但是時間持續地很短，一般只有短暫的幾十秒，鑄棒緩慢冷卻產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，如圖3、a)所示，嚴重消弱時效處理后型材的力學性能;而鑄棒快速冷卻產生的細小顆粒狀彌散分布的Mg2Si則可以快速充分固溶，型材冷卻后得到過飽和固溶體，如圖3、b)所示，對強化合金起到主要作用。

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