1.Introduction
Les alliages d'aluminium à résistance moyenne présentent des caractéristiques de traitement, une sensibilité à la trempe, une ténacité aux chocs et une résistance à la corrosion favorables. Ils sont largement utilisés dans diverses industries, telles que l'électronique et la marine, pour la fabrication de tuyaux, de tiges, de profilés et de fils. Actuellement, il existe une demande croissante pour les barres en alliage d’aluminium 6082. Pour répondre aux demandes du marché et aux exigences des utilisateurs, nous avons mené des expériences sur différents processus de chauffage par extrusion et processus de traitement thermique final pour les barres 6082-T6. Notre objectif était d'identifier un régime de traitement thermique répondant aux exigences de performances mécaniques de ces barres.
2.Matériaux expérimentaux et flux de processus de production
2.1 Matériel expérimental
Des lingots de coulée de taille Ф162×500 ont été produits selon une méthode de coulée semi-continue et soumis à un traitement non uniforme. La qualité métallurgique des lingots était conforme aux normes techniques de contrôle interne de l'entreprise. La composition chimique de l'alliage 6082 est présentée dans le tableau 1.
2.2 Flux du processus de production
Les barres expérimentales 6082 avaient une spécification de Ф14 mm. Le conteneur d'extrusion avait un diamètre de Ф170 mm avec une conception d'extrusion à 4 trous et un coefficient d'extrusion de 18,5. Le flux de processus spécifique comprenait le chauffage du lingot, l'extrusion, la trempe, l'étirement, le redressage et l'échantillonnage, le redressage des rouleaux, la découpe finale, le vieillissement artificiel, l'inspection qualité et la livraison.
3. Objectifs expérimentaux
Le but de cette étude était d'identifier les paramètres du processus de traitement thermique d'extrusion et les paramètres de traitement thermique final qui influencent les performances des barres 6082-T6, répondant ainsi aux exigences de performances standard. Selon les normes, les propriétés mécaniques longitudinales de l'alliage 6082 doivent répondre aux spécifications énumérées dans le tableau 2.
4.Approche expérimentale
4.1 Enquête sur le traitement thermique par extrusion
L'enquête sur le traitement thermique d'extrusion s'est principalement concentrée sur les effets de la température d'extrusion du lingot de coulée et de la température du récipient d'extrusion sur les propriétés mécaniques. Les sélections de paramètres spécifiques sont détaillées dans le tableau 3.
4.2 Enquête sur les solutions solides et le traitement thermique vieillissant
Un plan expérimental orthogonal a été utilisé pour le processus de solution solide et de traitement thermique de vieillissement. Les niveaux de facteurs choisis sont fournis dans le tableau 4, le tableau de conception orthogonal étant noté IJ9(34).
5.Résultats et analyse
5.1 Résultats et analyse des expériences de traitement thermique par extrusion
Les résultats des expériences de traitement thermique d'extrusion sont présentés dans le tableau 5 et la figure 1. Neuf échantillons ont été prélevés pour chaque groupe et leurs performances mécaniques moyennes ont été déterminées. Sur la base de l'analyse métallographique et de la composition chimique, un régime de traitement thermique a été établi : trempe à 520°C pendant 40 minutes et vieillissement à 165°C pendant 12 heures. D'après le tableau 5 et la figure 1, on peut observer qu'à mesure que la température d'extrusion du lingot de coulée et la température du récipient d'extrusion augmentent, la résistance à la traction et la limite d'élasticité augmentent progressivement. Les meilleurs résultats ont été obtenus à des températures d'extrusion de 450 à 500°C et à une température du récipient d'extrusion de 450°C, ce qui répondait aux exigences standard. Cela était dû à l'effet de l'écrouissage à froid à des températures d'extrusion plus basses, provoquant des fractures aux limites des grains et une décomposition accrue de la solution solide entre A1 et Mn pendant le chauffage avant la trempe, conduisant à une recristallisation. À mesure que la température d'extrusion augmente, la résistance ultime Rm du produit s'améliore considérablement. Lorsque la température du récipient d'extrusion approchait ou dépassait la température du lingot, la déformation inégale diminuait, réduisant la profondeur des anneaux de grains grossiers et augmentant la limite d'élasticité Rm. Ainsi, les paramètres raisonnables pour le traitement thermique d'extrusion sont : une température d'extrusion du lingot de 450 à 500 °C et une température du récipient d'extrusion de 430 à 450 °C.
5.2 Résultats expérimentaux et analyse des solutions solides et du vieillissement orthogonal
Le tableau 6 révèle que les niveaux optimaux sont A3B1C2D3, avec une trempe à 520°C, une température de vieillissement artificiel comprise entre 165 et 170°C et une durée de vieillissement de 12 heures, ce qui se traduit par une résistance et une plasticité élevées des barres. Le processus de trempe forme une solution solide sursaturée. À des températures de trempe plus basses, la concentration de solution solide sursaturée diminue, affectant la résistance. Une température de trempe d'environ 520°C améliore considérablement l'effet de renforcement de la solution solide induit par la trempe. L'intervalle entre la trempe et le vieillissement artificiel, c'est-à-dire le stockage à température ambiante, influence grandement les propriétés mécaniques. Ceci est particulièrement prononcé pour les tiges qui ne sont pas étirées après trempe. Lorsque l'intervalle entre la trempe et le vieillissement dépasse 1 heure, la résistance, notamment la limite d'élasticité, diminue considérablement.
5.3 Analyse de la microstructure métallographique
Des analyses à fort grossissement et polarisées ont été effectuées sur des barres 6082-T6 à des températures de solution solide de 520°C et 530°C. Des photos à fort grossissement ont révélé une précipitation uniforme du composé avec d’abondantes particules de phase précipitée uniformément réparties. L'analyse de la lumière polarisée à l'aide de l'équipement Axiovert200 a montré des différences distinctes dans les photos de structure des grains. La zone centrale présentait des grains petits et uniformes, tandis que les bords présentaient une certaine recristallisation avec des grains allongés. Cela est dû à la croissance de noyaux cristallins à haute température, formant des précipités grossiers en forme d’aiguilles.
6.Évaluation des pratiques de production
En production réelle, des statistiques de performances mécaniques ont été réalisées sur 20 lots de barres et 20 lots de profilés. Les résultats sont présentés dans les tableaux 7 et 8. En production réelle, notre processus d'extrusion a été réalisé à des températures résultant en des échantillons à l'état T6, et les performances mécaniques ont atteint les valeurs cibles.
7.Conclusion
(1) Paramètres de traitement thermique d'extrusion : Température d'extrusion des lingots de 450 à 500 °C ; Température du récipient d'extrusion de 430 à 450°C.
(2) Paramètres finaux de traitement thermique : température optimale de la solution solide de 520 à 530 °C ; température de vieillissement à 165 ± 5°C, durée de vieillissement de 12 heures ; l'intervalle entre la trempe et le vieillissement ne doit pas dépasser 1 heure.
(3) Sur la base d'une évaluation pratique, le processus de traitement thermique viable comprend : une température d'extrusion de 450 à 530 °C, une température du récipient d'extrusion de 400 à 450 °C ; température de la solution solide de 510 à 520°C ; régime de vieillissement de 155-170°C pendant 12 heures ; pas de limite spécifique sur l'intervalle entre trempe et vieillissement. Cela peut être intégré aux directives d’exploitation du processus.
Edité par May Jiang de MAT Aluminium
Heure de publication : 15 mars 2024
