王 宇, 韓世濤, 王周冰, 唐 君, 劉 歡

(遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽 111003)

6082鋁合金屬于Al-Mg-Si系合金，具有中等強度，良好的塑性，以及優(yōu)良的耐腐蝕性[1-2]。該合金在擠壓生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)粗晶環(huán)。粗晶環(huán)的產(chǎn)生，與合金的化學成分、均勻化退火制度、變形溫度、變形程度、固溶熱處理溫度、加熱速度、退火溫度和保溫時間等因素有關(guān)，該組織的存在會降低材料的力學性能和物料特性[3]。本文通過采用相同噸位擠壓機，分別對采用正、反向擠壓方法生產(chǎn)的6082擠壓棒材試樣進行檢測分析，研究不同擠壓方法對6082合金棒材粗晶環(huán)的影響，確定最佳擠壓方法。

1 試驗材料及內(nèi)容

本文選用6082鋁合金優(yōu)質(zhì)鑄錠，其成分見表1。采用20MN正擠壓方法、反擠壓方法進行兩組Φ40mm棒材擠壓生產(chǎn)，擠壓工藝見表2。

表1 6082 合金化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)

表2 擠壓工藝參數(shù)

生產(chǎn)工藝流程為，鑄錠加熱→擠壓→淬火→拉伸矯直→成品鋸切→人工時效→驗收→交貨。根據(jù)力學性能、低倍粗晶環(huán)、組織晶粒度評定制品品質(zhì)及兩種不同擠壓方法對粗晶環(huán)的影響。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 宏觀低倍組織及力學性能

分別在同一批次正、反向擠壓棒材各取3個試樣，編號分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#(1#、2#、3#為正擠壓制品試樣，4#、5#、6#為反擠壓制品試樣)。使用日本島津AG-X100KN型電子萬能試驗機對其試樣進行力學性能檢測，同時進行金相低倍組織檢驗。具體檢驗過程如下：(1) 把洗削加工好的試樣放入20℃～35℃、濃度為15%～25%的NaOH溶液中，腐蝕20min～30min；(2) 將試樣取出迅速轉(zhuǎn)入流動的清水中沖洗，然后再放入20%～30%的HNO3溶液中，酸洗15min后，除去黑色堿蝕產(chǎn)物達到清潔；(3) 將試樣取出用流動的清水沖洗干凈，進行觀察。其結(jié)果見表3，低倍組織如圖1所示。從表3可知，在保證低倍無粗晶的條件下，反向擠壓生產(chǎn)的棒材力學性能抗拉強度最高可達379MPa，屈服強度可達364MPa，伸長率可以達到16.5%。正向擠壓棒材低倍組織中出現(xiàn)粗晶環(huán)且尺寸達到3.5mm，不符合客戶技術(shù)要求，而反向擠壓棒材低倍組織中粗晶環(huán)尺寸符合客戶要求。反向擠壓方法明顯減小低倍組織中粗晶環(huán)尺寸。

表3 擠壓棒材力學性能及低倍組織

(a)1#； (b) 2#； (c)3#； (d) 4#； (e) 5#； (f) 6#圖1 擠壓棒材低倍粗晶環(huán)Fig.1 Macroscopic coarse grain ring of extruded bar

2.2 顯微組織

采用蔡司AX10型光學顯微鏡(OM)對試樣進行過燒組織檢測(明場)和晶粒度評級(偏光)，過燒組織如圖2所示，基體晶粒度如圖3所示，皮質(zhì)晶粒度如圖4所示?？芍?，6個試樣組織均未見過燒，用比較法、計算法可得3個正向擠壓制品試樣基體晶粒度均為7級，1#皮質(zhì)層晶粒度-0.5級、2#皮質(zhì)層晶粒度-1.5級、3#皮質(zhì)層晶粒度-2.5級。3個反向擠壓制品試樣基體晶粒度均為6級，4#皮質(zhì)層晶粒度-1級、5#皮質(zhì)層晶粒度-1.5級、6#皮質(zhì)層晶粒度-0.5級。所以，正向擠壓制品基體晶粒度7級優(yōu)于反向擠壓制品基體晶粒度6級，基體晶粒度比較均勻、細小，兩組試樣基體晶粒度均滿足客戶要求>3級；反向擠壓皮質(zhì)層晶粒度略好于正向擠壓皮質(zhì)層晶粒度，滿足標準要求皮質(zhì)層晶粒度>-5級。

(a)1#； (b) 2#； (c) 3#； (d) 4#；(e) 5#； (f) 6#圖2 過燒組織Fig.2 Over burning tissue

(a) 1#； (b) 2#； (c) 3#； (d) 4#； (e) 5#； (f) 6#圖3 基體晶粒度Fig.3 Base grain size

(a) 1#； (b) 2#； (c) 3#； (d) 4#； (e) 5#； (f) 6#圖4 皮質(zhì)晶粒度Fig.4 Cortical grain size

3 結(jié)論

金屬在反擠壓時，因變形只發(fā)生在?？赘浇瑳]有明顯的金屬流動速度差異現(xiàn)象，不出現(xiàn)大的摩擦力區(qū)域，金屬變形較均勻，所以不出現(xiàn)粗晶環(huán)，就是出現(xiàn)也很薄[4]。反擠壓時金屬的變形區(qū)僅靠模面，變形區(qū)后面的金屬不發(fā)生任何變形。沿制品長度方向金屬流動均勻性優(yōu)于正擠壓?？拷Ｃ嫣巸H產(chǎn)生一高度很小的金屬流動死區(qū)，該死區(qū)金屬幾乎不參與變形，直到擠壓最后階段，擠壓筒內(nèi)剩余坯料長度很小時才產(chǎn)生顯著的橫向流動。反擠壓制品橫斷面組織要比正擠壓制品的均勻得多，反擠壓制品頭尾部變形程度較正擠壓的要均勻。反擠壓時坯料邊部無激烈摩擦而產(chǎn)生的強附加剪切變形。反擠壓時，坯料最表層(< 2 mm)被阻止在模面附近的死區(qū)內(nèi)，而稍深層金屬可能直接流入制品表層中，尾端金屬無倒流現(xiàn)象。沿制品截面上和長度上的變形比正擠壓時更均勻，因而制品沿截面和長度上的組織與性能比較均勻[5]。而粗晶環(huán)主要的產(chǎn)生原因為擠壓變形不均勻、擠壓變形小、或變形不充分、或處于臨界變形范圍[6]。反擠壓生產(chǎn)正是有效減小擠壓時制品與擠壓筒的摩檫力，抑制了粗晶環(huán)的產(chǎn)生。試驗通過采用20MN正、 反向擠壓生產(chǎn)的6082棒材， 對其進行檢驗分析， 得出以下

結(jié)論：

(1)正向擠壓制品基體晶粒度優(yōu)于反向擠壓制品基體晶粒度，可達7級；

(2)反向擠壓制品皮質(zhì)層晶粒度等級大于正向擠壓制品皮質(zhì)層晶粒度等級；

(3)正向擠壓棒材低倍組織中出現(xiàn)粗晶環(huán)且尺寸達到3.5mm，不符合技術(shù)要求，而反向擠壓棒材低倍組織中粗晶環(huán)尺寸符合技術(shù)要求。在保證低倍無粗晶的條件下，力學性能抗拉強度最高可達379MPa，屈服強度可達364MPa，伸長率可以達到16.5%。