ニュース - 高級6082アルミニウム合金押出棒の微細組織と機械的特性に対する熱処理プロセスの影響

1.はじめに

中強度アルミニウム合金は、優れた加工特性、焼入れ感受性、衝撃靭性、耐食性を有し、電子産業や海洋産業など、様々な産業において、パイプ、ロッド、プロファイル、ワイヤーなどの製造に広く利用されています。現在、6082アルミニウム合金棒鋼の需要は高まっています。市場の需要とユーザーの要求に応えるため、私たちは6082-T6棒鋼の様々な押出加熱プロセスと最終熱処理プロセスについて実験を行いました。私たちの目標は、これらの棒鋼の機械的性能要件を満たす熱処理条件を特定することでした。

2.実験材料と製造工程

2.1 実験材料

Ф162×500サイズの鋳造インゴットは、半連続鋳造法を用いて製造され、不均一処理が施されました。インゴットの冶金品質は、社内管理技術基準に適合していました。6082合金の化学組成は表1に示すとおりです。

2.2 生産プロセスフロー

試験用棒鋼6082本の仕様はФ14mmでした。押出容器は直径Ф170mm、4穴押出設計で、押出係数は18.5でした。具体的な工程フローは、インゴットの加熱、押出、急冷、延伸、矯正およびサンプル採取、ローラー矯正、最終切断、人工時効、品質検査、出荷で構成されていました。

3.実験目的

本研究の目的は、6082-T6棒鋼の性能に影響を与える押出熱処理工程パラメータと最終熱処理パラメータを特定し、最終的に標準の性能要件を満たすことです。規格によれば、6082合金の縦方向の機械的特性は、表2に示す仕様を満たす必要があります。

4.実験的アプローチ

4.1 押出熱処理の調査

押出熱処理に関する研究は、主に鋳造インゴットの押出温度と押出容器の温度が機械的特性に及ぼす影響に焦点を当てました。具体的なパラメータの選択については表3に詳細を示します。

4.2 固溶体および時効熱処理の検討

固溶体化および時効熱処理プロセスには直交実験計画法が採用された。選択された因子水準は表4に示されており、直交計画表はIJ9(34)と表記されている。

5.結果と分析

5.1 押出熱処理実験結果と分析

押出熱処理実験の結果を表5と図1に示します。グループごとに9つのサンプルを採取し、機械的性能の平均を算出しました。金属組織分析と化学組成に基づいて、520°Cで40分間焼入れ、165°Cで12時間時効する熱処理計画を確立しました。表5と図1から、鋳造インゴットの押出温度と押出容器の温度が上昇するにつれて、引張強度と降伏強度の両方が徐々に増加することがわかります。最良の結果は、押出温度450～500°C、押出容器温度450°Cで得られ、標準要件を満たしていました。これは、低い押出温度での冷間加工硬化の影響によるもので、焼入れ前の加熱中に粒界破壊とAlとMn間の固溶体分解の増加を引き起こし、再結晶につながりました。押出温度が上昇するにつれて、製品の極限強度Rmが大幅に向上しました。押出容器の温度がインゴット温度に近づくか、またはそれを超えると、不均一な変形が減少し、粗大粒リングの深さが減少し、降伏強度Rmが増加します。したがって、押出熱処理の適切なパラメータは、インゴットの押出温度が450～500℃、押出容器の温度が430～450℃です。

5.2 固溶体と時効の直交実験結果と解析

表6から、最適レベルはA3B1C2D3であり、520°Cで焼入れ、165〜170°Cの人工時効温度、12時間の時効期間で、棒の強度と可塑性が高まることがわかります。焼入れプロセスにより過飽和固溶体が形成されます。焼入れ温度が低い場合、過飽和固溶体の濃度が低下し、強度に影響します。約520°Cの焼入れ温度は、焼入れ誘起固溶体強化の効果を大幅に高めます。焼入れと人工時効、つまり室温での保管の間の間隔は、機械的特性に大きな影響を与えます。これは、焼入れ後に伸張されない棒の場合に特に顕著です。焼入れと時効の間隔が1時間を超えると、強度、特に降伏強度が大幅に低下します。

5.3 金属組織学的微細構造分析

6082-T6棒鋼について、固溶温度520℃および530℃で高倍率および偏光分析を実施しました。高倍率写真では、均一な化合物析出と、豊富に析出相粒子が均一に分布していることが明らかになりました。Axiovert200を用いた偏光分析では、結晶構造写真に明確な違いが見られました。中心部は小さく均一な結晶粒を示していましたが、エッジ部では細長い結晶粒を伴う再結晶が見られました。これは、高温で結晶核が成長し、粗大な針状析出物を形成するためです。