6082合金船用鋁型材的生產(chǎn)工藝研究

6028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(jié)構(gòu)工程工業(yè)。如橋梁、起重機(jī)、屋頂構(gòu)架、運輸機(jī)、運輸船等。

近年來，隨著國內(nèi)外造船業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，減輕船體自重，提高船速，尋求代替鋼鐵部件的鋁合金材料，已成為鋁加工業(yè)和造船業(yè)面臨的重要課題。6082鋁合金具有中等強度和良好的耐蝕性，重量又輕，是制造高速船部件的理想材料。

1  技術(shù)要求

1．1  化學(xué)成分(％)

Si  0．7-1．3    Fe≤5．0    Cu≤0．10    Mn  0．4-1．0

Mg  0．6-1．2    Cr≤0．25   Zn≤0．20    Ti≤0．10

1．2  外觀

表面不能有裂紋、分層、腐蝕、氧化夾雜物、起皮、氣泡及機(jī)械損傷，邊緣平齊，無毛刺。

1．3  力學(xué)性能

抗拉強度σb≥310MPa，屈服點σ0.2≥250MPa，延伸率δ≥10％

2  熔鑄工藝

2．1  成分控制

由于該產(chǎn)品性能要求高，Mg、Si、Fe等元素主要起強化作用，合理配比對擠壓工藝及最終產(chǎn)品性能意義重大。因此須嚴(yán)格控制，范圍不能太寬。其中Mn含量過高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(yīng)控制在中偏下范圍，Cu雖然對合金有強化作用，但含量高會損害抗蝕性，銅含量不宜過高。

2．2  熔鑄工藝

2．2．1  熔煉

6082合金特點是含Mn，Mn是難熔金屬，熔煉溫度應(yīng)控制在740-760℃。取樣前均勻攪拌兩次以上，保證金屬完全熔化、溫度準(zhǔn)確、成分均勻。攪拌后在鋁液深度的中部、爐膛左右兩側(cè)各取一個樣進(jìn)行分析，分折合格后即可轉(zhuǎn)爐。

2．2．2  凈化與鑄造

熔體轉(zhuǎn)入靜置爐后，用氮氣和精煉劑進(jìn)行噴粉、噴氣精煉，精煉溫度735-745℃，時間15分鐘，精煉完后靜置30分鐘。通過此過程除氣、除渣、凈化熔體。

熔鑄時在鑄模至爐口間有兩道過濾裝置，爐口有泡沫陶瓷過濾板(30PPI)過濾，鑄造前用14目玻璃纖維絲布過濾，充分濾去熔體中的氧化物、夾渣。

6082合金鑄造溫度偏高(較6063正常工藝)，鑄造速度偏低，水流量偏大，上述工藝需嚴(yán)格控制，不能超出范圍，否則容易導(dǎo)致鑄造失敗。

3  均勻化退火

6082合金變形抗力大，擠壓困難，力學(xué)性能指標(biāo)偏高。通過均勻化處理后，合金組織發(fā)生如下變化：(1)晶內(nèi)偏析消失；(2)Ms2Si相溶入α(Al)中，不平衡共晶消失；(3)β(Al9Fe2Si2)相向α(Al12Fe3Si2)相轉(zhuǎn)變，并細(xì)化含鐵相粒子。

通過上述變化，其擠壓性能和型材質(zhì)量將得到很大改善。晶內(nèi)偏析消失將降低擠壓時金屬流動的不均勻性，提高擠壓型材的表面光潔度；組織中粗大不平衡相Mg、Si質(zhì)點和粗大Al-Fe-Si相粒子的減少、細(xì)化將減輕型材表面裂紋傾向，提高擠壓速度；Mg2Si相充分固溶則是強化合金，提高其力學(xué)性能的首要條件。

均勻化溫度：555-565℃    保溫時間：3小時，冷卻速度≥200℃/h

4  擠壓工藝

4．1  鑄棒加熱方式

鑄棒加熱采用工頻感應(yīng)加熱，這種熱方式的特點是(1)加熱時間短，在3分鐘內(nèi)即可達(dá)到500℃左右；(2)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，影響強化效果。

4．2  擠壓

改變了以下幾方面的因素，合理制訂了擠壓工藝。

(1)6082合金變形抗力大，所以鑄棒溫度應(yīng)偏上限(480-500℃)；

(2)模具溫度也應(yīng)偏高；

(3)為防止縮尾或氣泡、氧化皮、雜質(zhì)卷入，壓余應(yīng)留長一些；

(4)要使合金主要強化相Mg2Si完全固溶，須保證淬火溫度在500℃以上，固此型材擠壓出口溫度應(yīng)控制在500-530℃；

(5)6082合金淬火敏感性高。合金中含有Mn，促進(jìn)晶內(nèi)金屬間化合物形成，對淬火性能有不利影響。要求淬火冷卻強度大、冷卻速度快，必須通過水淬使其溫度迅速降到50℃以下；

(6)型材鋸切后，裝框應(yīng)保護(hù)一定間隔，不可排放過密。

5  時效制度

合理的時效制度既要保證產(chǎn)品性能，又要考慮生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本，我們經(jīng)過反復(fù)試驗證明：時效溫度170-180℃，保溫時間5小時，為6082型材最佳時效制度。

6  試驗結(jié)果

6．1  化學(xué)成分穩(wěn)定性及鑄棒低倍組織情況

6．2  力學(xué)性能情況

以上試驗結(jié)果顯示：由于合理選擇熔煉鑄造工藝、熱處理制度，鑄棒成分穩(wěn)定，組織均勻，在合適的淬火時效制度下，型材出口溫度越高，則性能超優(yōu)良。

7  結(jié)論

根據(jù)6082合金船用鋁型材的特點和性能要求，上述工藝是比較合理的。其中鑄棒均勻化處理、感應(yīng)加熱、型材水淬后時效是達(dá)到產(chǎn)品性能要求的先決條件；工藝參數(shù)的嚴(yán)格控制是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。在熔鑄工藝中，鑄造溫度、速度、冷卻水流量的合理搭配是保證鑄造質(zhì)量的關(guān)鍵；在擠壓工藝中，擠壓出口溫度的控制則是保證產(chǎn)品性能的關(guān)鍵。按本工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品順利通過了挪威船級社的認(rèn)證，滿足了用戶的需求。