王曉宇，王 俊，王永付，鄭 磊，李宏常

（遼寧忠旺集團有限公司，遼陽 111003）

0 前言

隨著汽車輕量化的發(fā)展，鋁合金在生產(chǎn)生活中起著不可或缺的作用。6×××系鋁合金具有強度中等、可焊性和耐腐蝕等優(yōu)點，特別是其良好的擠壓性能，使其作為車輛型材得到廣泛的應用[1-2]。由于該類產(chǎn)品多為大寬幅、薄壁斷面型材，擠壓系數(shù)較大，同時綜合性能指標要求較高，需精準控制在線工藝參數(shù)，尤其是對淬火溫度的要求極為嚴格。淬火溫度越高，型材淬火效果越充分，相的固溶程度越好。此時，型材經(jīng)時效后的組織、強度及塑性等綜合性能也均較好[3-4]。

為了充分研究及分析6×××系軌道車輛鋁型材不同淬火溫度對組織與性能的影響，本文特選取6×××系鋁合金中較具代表性的6005A合金進行模擬在線淬火。選用不同離線淬火制度，對比不同淬火溫度下的6005A型材組織及性能，分析淬火溫度對組織及性能的影響，并給出生產(chǎn)過程中的相關建議。

1 試驗材料和試驗方法

1.1 試驗材料

選取5 500 t臥式擠壓機生產(chǎn)的壁厚為4.0 mm的薄壁型材為試驗材料進行試驗。

錠坯選用經(jīng)過熔煉后半連續(xù)鑄造所得的直徑為370 mm的錠坯。為保證錠坯表面質量，需要對錠坯進行車皮處理后再進行擠壓生產(chǎn)。將擠壓后的型材沿擠壓方向切割成300 mm長的試樣若干以進行試驗。試樣合金成分見表1。

表1 6005A擠壓型材化學成分（質量分數(shù)/%）

1.2 試驗方法

采用不同的離線淬火溫度對擠壓后的型材進行淬火試驗，淬火溫度分別為320℃、340℃、360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃和515℃，保溫時間2 h。之后采用（175±3）℃×8 h時效制度對其進行時效處理。對熱處理后的試驗材料進行試驗，具體試驗設備及試驗內容見表2。

表2 試驗設備及試驗內容

2 實驗結果及分析

2.1 表面粗糙度及硬度分析

圖1為6005A鋁合金型材經(jīng)淬火及時效熱處理后其布氏硬度及表面粗糙度變化趨勢圖。由圖可知：表面粗糙度隨淬火溫度的升高沒有發(fā)生明顯變化；硬度在中溫區(qū)的變化浮動較大，在大于400℃以后變化趨于穩(wěn)定，因此可以說明型材在320～400℃（中溫區(qū)）的淬火敏感性比較高。隨著淬火溫度逐漸升高，非平衡相的溶解程度越好，基體的過飽和度越高，經(jīng)時效處理后，析出相的分布越彌散細小[5]。細小彌散分布的第二相不易產(chǎn)生應力集中而失穩(wěn)，材料的硬度值也就越高。當淬火溫度超過400℃時，非平衡相的溶解固溶已達到最佳狀態(tài)，基體達到最大過飽和度，經(jīng)時效處理后，析出相的分布亦達到最佳狀態(tài)，此時材料硬度值趨于穩(wěn)定，變化不大[6]。

圖1 6005A型材布氏硬度及表面粗糙度隨淬火溫度的變化趨勢圖

2.2 力學性能對比分析

表3為6005A合金型材經(jīng)淬火及時效熱處理后力學性能實測值。由表3數(shù)據(jù)可知：在中溫區(qū)320～400℃時，型材的力學性能大幅度快速提升，并在400℃時達到了峰值；隨著溫度（高溫區(qū)420～515℃）的進一步提高，可以看出力學性能變化不顯著，性能趨于穩(wěn)定[7]。

通過表3可以得出相關結論以及生產(chǎn)中的建議，即在線生產(chǎn)時，出口溫度應保證在480℃以上或者在進入完全淬火區(qū)時溫度盡量大于420℃，從而保證中溫淬火的充分性以及淬火速率。

表3 力學性能結果

2.3 微觀組織分析

圖2為不同制度下6005A鋁合金型材的微觀組織圖。通過對比可以知道：6005A合金型材在線淬火后經(jīng)重新固溶處理未發(fā)生再結晶，對應晶粒度等級及最大晶粒尺寸見表4。對比表中數(shù)據(jù)可知：隨著淬火溫度的升高，材料晶粒度等級逐漸升高，且最大晶粒尺寸逐漸減小，在淬火溫度達到400℃時達到最佳，晶粒度等級為2.5級，最大晶粒尺寸為0.215 mm×0.103 mm；當淬火溫度繼續(xù)升高，晶粒度等級有逐漸減小趨勢，但最大晶粒尺寸仍在增加。在高溫區(qū)內時，晶粒度等級為0.5級，最大晶粒尺寸為0.681 mm×0.219 mm，此結果與材料硬度值及力學性能值結果相呼應。當淬火溫度為400℃，基體內非平衡相充分溶解固溶，過飽和度達到最佳，經(jīng)時效處理后，析出相彌散分布，晶粒度等級達到最佳，材料綜合性能最佳[8]。

圖2 不同制度下型材微觀組織

3 結論

（1）6005A在中溫區(qū)（320～400℃）的淬火敏感性較高，在高溫區(qū)（＞420℃）的淬火敏感性比較低。

（2）淬火溫度越高，6005A型材性能越高并趨于平穩(wěn)。在線生產(chǎn)大型型材時要保證出口溫度在480℃以上或者在進入完全淬火區(qū)時溫度盡量大于420℃，以便保證中溫淬火的充分性以及淬火速率，以免造成力學性能不合格。