1.Introdução
Ligas de alumínio com resistência média apresentam características favoráveis de processamento, sensibilidade à têmpera, tenacidade ao impacto e resistência à corrosão. São amplamente utilizadas em diversos setores, como o eletrônico e o naval, na fabricação de tubos, barras, perfis e fios. Atualmente, há uma demanda crescente por barras de liga de alumínio 6082. Para atender às demandas do mercado e aos requisitos dos usuários, conduzimos experimentos com diferentes processos de aquecimento por extrusão e tratamentos térmicos finais para barras 6082-T6. Nosso objetivo foi identificar um regime de tratamento térmico que atendesse aos requisitos de desempenho mecânico dessas barras.
2. Materiais Experimentais e Fluxo do Processo de Produção
2.1 Materiais Experimentais
Lingotes de fundição com tamanho Ф162×500 foram produzidos utilizando um método de fundição semicontínua e submetidos a um tratamento não uniforme. A qualidade metalúrgica dos lingotes atendeu aos padrões técnicos de controle interno da empresa. A composição química da liga 6082 é apresentada na Tabela 1.
2.2 Fluxo do Processo de Produção
As barras experimentais 6082 tinham uma especificação de Ф14 mm. O recipiente de extrusão tinha um diâmetro de Ф170 mm, um projeto de extrusão de 4 furos e um coeficiente de extrusão de 18,5. O fluxo específico do processo incluiu aquecimento do lingote, extrusão, têmpera, estiramento, endireitamento e amostragem, endireitamento de rolos, corte final, envelhecimento artificial, inspeção de qualidade e entrega.
3. Objetivos experimentais
O objetivo deste estudo foi identificar os parâmetros do processo de tratamento térmico de extrusão e os parâmetros do tratamento térmico final que influenciam o desempenho das barras 6082-T6, visando, em última análise, atingir os requisitos de desempenho padrão. De acordo com as normas, as propriedades mecânicas longitudinais da liga 6082 devem atender às especificações listadas na Tabela 2.
4. Abordagem Experimental
4.1 Investigação do Tratamento Térmico por Extrusão
A investigação do tratamento térmico de extrusão concentrou-se principalmente nos efeitos da temperatura de extrusão do lingote de fundição e da temperatura do recipiente de extrusão nas propriedades mecânicas. As seleções de parâmetros específicos estão detalhadas na Tabela 3.
4.2 Investigação de Tratamento Térmico de Envelhecimento e Solução Sólida
Um delineamento experimental ortogonal foi empregado para o processo de tratamento térmico de solução sólida e envelhecimento. Os níveis de fator escolhidos são apresentados na Tabela 4, com a tabela de delineamento ortogonal denotada como IJ9(34).
5. Resultados e Análise
5.1 Resultados e análise do experimento de tratamento térmico de extrusão
Os resultados dos experimentos de tratamento térmico de extrusão são apresentados na Tabela 5 e Figura 1. Nove amostras foram coletadas para cada grupo, e suas médias de desempenho mecânico foram determinadas. Com base na análise metalográfica e na composição química, um regime de tratamento térmico foi estabelecido: têmpera a 520 °C por 40 minutos e envelhecimento a 165 °C por 12 horas. A partir da Tabela 5 e Figura 1, pode-se observar que, à medida que a temperatura de extrusão do lingote de fundição e a temperatura do recipiente de extrusão aumentaram, tanto a resistência à tração quanto a resistência ao escoamento aumentaram gradualmente. Os melhores resultados foram obtidos em temperaturas de extrusão de 450-500 °C e uma temperatura do recipiente de extrusão de 450 °C, que atenderam aos requisitos padrão. Isso foi devido ao efeito do endurecimento por trabalho a frio em temperaturas de extrusão mais baixas, causando fraturas nos contornos de grão e aumento da decomposição da solução sólida entre A1 e Mn durante o aquecimento antes da têmpera, levando à recristalização. À medida que a temperatura de extrusão aumentou, a resistência final Rm do produto melhorou significativamente. Quando a temperatura do recipiente de extrusão se aproxima ou excede a temperatura do lingote, a deformação irregular diminui, reduzindo a profundidade dos anéis de grãos grossos e aumentando o limite de escoamento Rm. Assim, os parâmetros razoáveis para o tratamento térmico de extrusão são: temperatura de extrusão do lingote de 450-500 °C e temperatura do recipiente de extrusão de 430-450 °C.
5.2 Resultados e Análise Experimental Ortogonal de Solução Sólida e Envelhecimento
A Tabela 6 revela que os níveis ótimos são A3B1C2D3, com têmpera a 520 °C, temperatura de envelhecimento artificial entre 165-170 °C e duração de envelhecimento de 12 horas, resultando em alta resistência e plasticidade das barras. O processo de têmpera forma uma solução sólida supersaturada. Em temperaturas de têmpera mais baixas, a concentração de solução sólida supersaturada diminui, afetando a resistência. Uma temperatura de têmpera em torno de 520 °C aumenta significativamente o efeito do reforço da solução sólida induzido pela têmpera. O intervalo entre a têmpera e o envelhecimento artificial, ou seja, o armazenamento à temperatura ambiente, influencia significativamente as propriedades mecânicas. Isso é particularmente pronunciado para barras que não são esticadas após a têmpera. Quando o intervalo entre a têmpera e o envelhecimento excede 1 hora, a resistência, especialmente o limite de escoamento, diminui significativamente.
5.3 Análise de Microestrutura Metalográfica
Análises de alta ampliação e polarização foram conduzidas em barras de 6082-T6 a temperaturas de solução sólida de 520 °C e 530 °C. Fotos de alta ampliação revelaram precipitação uniforme de compostos com abundantes partículas da fase precipitada uniformemente distribuídas. A análise de luz polarizada usando o equipamento Axiovert200 mostrou diferenças distintas nas fotos da estrutura dos grãos. A área central apresentou grãos pequenos e uniformes, enquanto as bordas exibiram alguma recristalização com grãos alongados. Isso se deve ao crescimento de núcleos de cristal em altas temperaturas, formando precipitados grosseiros em forma de agulha.
6. Avaliação de Práticas de Produção
Na produção real, as estatísticas de desempenho mecânico foram realizadas em 20 lotes de barras e 20 lotes de perfis. Os resultados são apresentados nas Tabelas 7 e 8. Na produção real, nosso processo de extrusão foi realizado em temperaturas que resultaram em amostras no estado T6, e o desempenho mecânico atingiu os valores-alvo.
7.Conclusão
(1) Parâmetros do tratamento térmico de extrusão: Temperatura de extrusão dos lingotes de 450-500°C; temperatura do recipiente de extrusão de 430-450°C.
(2) Parâmetros finais do tratamento térmico: Temperatura ideal da solução sólida de 520-530°C; temperatura de envelhecimento de 165±5°C, duração do envelhecimento de 12 horas; o intervalo entre a têmpera e o envelhecimento não deve exceder 1 hora.
(3) Com base na avaliação prática, o processo de tratamento térmico viável inclui: temperatura de extrusão de 450-530 °C, temperatura do recipiente de extrusão de 400-450 °C; temperatura da solução sólida de 510-520 °C; regime de envelhecimento de 155-170 °C por 12 horas; sem limite específico para o intervalo entre têmpera e envelhecimento. Isso pode ser incorporado às diretrizes de operação do processo.
Editado por May Jiang da MAT Aluminum
Horário da publicação: 15/03/2024
