王麗萍，曲鳳嬌，王 操，苗承義

(遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽 111003)

6xxx系鋁合金是以鎂和硅為主要合金元素并以Mg2Si相為強化相的鋁合金，屬于熱處理可強化鋁合金，該系合金具有中等強度，耐腐蝕性高，無應力腐蝕破裂傾向，焊接性能良好，焊接區(qū)腐蝕性能不變，成型性和工藝性能良好等優(yōu)點[1]。6xxx鋁合金在建筑、車輛、軌道交通、船舶等行業(yè)得到廣泛應用。

鑄錠均勻化是把化學成分復雜、快速非平衡結晶和塑性不好的鑄錠加熱到接近熔點的溫度保溫，使合金原子充分擴散，以消除化學成分和組織上的不均勻性，提高鑄錠的塑性變形能力。均勻化溫度提高，可提高原子擴散能力，使第二相充分溶解，但溫度達到低熔點共晶相的共晶溫度后，這些共晶相會產(chǎn)生復熔現(xiàn)象，會影響材料性能，這一復熔現(xiàn)象為過燒。均勻化過程中在保證鑄錠性能的前提下，必須控制溫度避免過燒現(xiàn)象發(fā)生。鋁合金過燒，使其強度及延伸率(塑性)迅速降低，為使用安全起見，過燒零件應作報廢處理[2]。

組織過燒會嚴重影響合金性能，是一種不允許產(chǎn)生的顯微組織缺陷[3]。本實驗在顯微鏡金相觀察的基礎上，結合力學性能測試與差熱分析方法來研究鑄錠均勻化過程，分析過燒的溫度、形貌及對材料性能的影響。差熱分析方法是在程序控制溫度下，測量處于同一條件下樣品與標準樣品(參照物)的溫度差與溫度或時間的關系的一種技術[4]。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

選用6082鋁合金鑄錠，化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)為，Si 1.121，Mg 1.062，F(xiàn)e 0.200，Cu 0.086，Mn0.689，Cr 0.196，Ti 0.068，Al 96.530；其原始金相組織見圖1。

圖1 試樣原始組織Fig.1 Original tissue of the sample

1.2 試驗方法

(1)均勻化。1#～4#樣品為原始狀態(tài)，5#～8#樣品和A試樣均火溫度為560℃，9#～12#樣品和B試樣均火溫度為580℃，13#～16#樣品和C試樣均火溫度為595℃，17#～20#樣品和D試樣均火溫度為610℃；保溫時間均為2h；5#～20#樣品保溫后自然冷卻，A～D試樣保溫后室溫水冷。

(2)力學性能。對1#-20#號試樣進行拉伸試驗，測試其屈服強度、抗拉強度、斷后延伸率。

(3)組織分析。A～D試樣磨拋處理，選用混合酸HF∶HCl∶HNO3∶H2O=2∶3∶5∶190溶液腐蝕，在顯微鏡下觀察金相組織。

(4)差熱分析。將試樣加工成2mm×2mm×2mm尺寸，放入差熱分析儀中，由室溫加熱至850℃，使用軟件繪制出DTA曲線進行差熱分析。

2 試驗結果與分析

2.1 力學性能

經(jīng)不同熱處理后試樣力學性能如表1所示。結果顯示，與原始狀態(tài)相比，固溶溫度為560℃和580℃時屈服強度減小，抗拉強度增大，延伸率增大；595℃時屈服強度和抗拉強度接近原始狀態(tài)，而延伸率大幅度減?。?10℃時3個參數(shù)都減小。研究表明，固溶溫度為560℃和580℃，塑性和強度得到優(yōu)化；當固溶溫度達到595℃或繼續(xù)升高時，力學性能受到影響，塑性和強度都降低，尤其延伸率急劇降低。

2.2 金相組織分析

金相試樣A、B、C、D在顯微鏡下觀察到的組織形態(tài)如圖2所示。合金組織過燒的形成是由于熱處理加熱溫度達到或超過合金中低熔點共晶相的熔化溫度，使低熔點共晶物或晶界發(fā)生復熔出現(xiàn)液相或氧化。結果顯示，試樣A、B組織分布均勻，與原始組織相比，第二相充分固溶，未見枝晶網(wǎng)及鑄造共晶組織；試樣C組織中第二相富集在晶界上，且出現(xiàn)晶界局部復熔加寬，可觀察到復熔共晶球；試樣D組織中晶粒增大，晶界明顯加寬，在3個晶粒交叉處存在復熔三角形。研究表明，固溶溫度達到595℃時，試樣過燒，達到610℃后已嚴重過燒。得出結論，樣品的過燒溫度在580℃與595℃之間。

表1 試樣力學性能

(a)試樣A；(b) 試樣B；(c) 試樣C；(d) 試樣D圖2 試樣均火后的金相組織Fig.2 Metallographic structure of samples after homogenization

2.3 差熱分析

差熱分析結果如圖3所示。差熱分析是較為準確的測定過燒溫度方法，其原理是根據(jù)合金中某種第二相 發(fā)生熔化時，必然有吸熱效應[5]。由圖3可知，試樣被連續(xù)加熱，在溫差曲線上出現(xiàn)首個吸熱峰，即表征合金中某種第二相發(fā)生復熔現(xiàn)象。Te溫度處某種第二相開始融化，升溫到Tm時該第二相已經(jīng)完全融化。若在Te溫度持續(xù)保溫一段時間，第二相同樣會完全融化，由此可知Te為試樣的過燒溫度。Te溫度為587℃，此數(shù)值在580℃與595℃之間，可判定實驗用6082鋁合金過燒溫度為587℃。

圖3 試樣差熱分析曲線Fig.3 Differential heat analysis curve of sample

3 結論

(1)試驗用6082鋁合金鑄錠過燒溫度為587℃；

(2)均火溫度在560℃與580℃之間，第二相充分固溶，力學性能得到提高；

(3)試樣過燒后，內(nèi)部晶粒長大，力學性能降低。