1.Introdução
Ligas de alumínio com resistência média apresentam características de processamento favoráveis, sensibilidade de têmpera, resistência ao impacto e resistência à corrosão. Eles são amplamente empregados em diversos setores, como eletrônico e marítimo, para a fabricação de tubos, hastes, perfis e fios. Atualmente, há uma demanda crescente por barras de liga de alumínio 6.082. Para atender às demandas do mercado e aos requisitos dos usuários, realizamos experimentos em diferentes processos de aquecimento por extrusão e processos de tratamento térmico final para barras 6082-T6. Nosso objetivo foi identificar um regime de tratamento térmico que satisfizesse os requisitos de desempenho mecânico dessas barras.
2.Materiais Experimentais e Fluxo do Processo de Produção
2.1 Materiais Experimentais
Lingotes de fundição de tamanho Ф162×500 foram produzidos usando um método de fundição semicontínua e submetidos a tratamento não uniforme. A qualidade metalúrgica dos lingotes atendeu às normas técnicas de controle interno da empresa. A composição química da liga 6082 é mostrada na Tabela 1.
2.2 Fluxo do Processo de Produção
As barras experimentais 6082 tinham uma especificação de Ф14mm. O recipiente de extrusão tinha um diâmetro de Ф170mm com um design 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 finais do tratamento térmico que influenciam o desempenho das barras 6082-T6, atingindo, em última análise, 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 de Tratamento Térmico de Extrusão
A investigação do tratamento térmico de extrusão concentrou-se principalmente nos efeitos da temperatura de extrusão do lingote fundido e da temperatura do recipiente de extrusão nas propriedades mecânicas. As seleções de parâmetros específicos estão detalhadas na Tabela 3.
4.2 Investigação de Solução Sólida e Tratamento Térmico de Envelhecimento
Um planejamento experimental ortogonal foi empregado para o processo de solução sólida e tratamento térmico de envelhecimento. Os níveis de fator escolhidos são fornecidos na Tabela 4, com a tabela de dimensionamento 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 por extrusão são apresentados na Tabela 5 e Figura 1. Nove amostras foram retiradas para cada grupo e suas médias de desempenho mecânico foram determinadas. Com base na análise metalográfica e na composição química, foi estabelecido um regime de tratamento térmico: têmpera a 520°C por 40 minutos e envelhecimento a 165°C por 12 horas. Na Tabela 5 e na Figura 1, pode-se observar que à medida que a temperatura de extrusão do lingote fundido 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 em uma temperatura do recipiente de extrusão de 450°C, que atendeu aos requisitos padrão. Isto ocorreu devido ao efeito do endurecimento por trabalho a frio em temperaturas de extrusão mais baixas, causando fraturas nos limites dos grãos 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 aproximou ou excedeu a temperatura do lingote, a deformação irregular diminuiu, 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 Solução Sólida e Resultados Experimentais Ortogonais de Envelhecimento e Análise
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 solução sólida supersaturada. Em temperaturas de têmpera mais baixas, a concentração da solução sólida supersaturada diminui, afetando a resistência. Uma temperatura de têmpera de cerca de 520°C aumenta significativamente o efeito do fortalecimento da solução sólida induzido pela têmpera. O intervalo entre a têmpera e o envelhecimento artificial, ou seja, o armazenamento à temperatura ambiente, influencia muito as propriedades mecânicas. Isto é particularmente pronunciado para hastes que não são esticadas após a têmpera. Quando o intervalo entre a têmpera e o envelhecimento excede 1 hora, a resistência, especialmente a resistência ao escoamento, diminui significativamente.
5.3 Análise de Microestrutura Metalográfica
Análises polarizadas e de alta ampliação foram conduzidas em barras 6082-T6 em temperaturas de solução sólida de 520°C e 530°C. Fotos de alta ampliação revelaram precipitação composta uniforme com abundantes partículas da fase precipitada distribuídas uniformemente. A análise de luz polarizada utilizando o equipamento Axiovert200 mostrou diferenças distintas nas fotos da estrutura dos grãos. A área central apresentou grãos pequenos e uniformes, enquanto as bordas apresentaram alguma recristalização com grãos alongados. Isto se deve ao crescimento de núcleos cristalinos em altas temperaturas, formando precipitados grossos em forma de agulha.
6. Avaliação da Prática 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 mostrados nas Tabelas 7 e 8. Na produção real, nosso processo de extrusão foi realizado em temperaturas resultando em amostras no estado T6, e o desempenho mecânico atendeu aos valores alvo.
7.Conclusão
(1) Parâmetros de tratamento térmico de extrusão: Temperatura de extrusão de 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 a 165±5°C, duração de envelhecimento de 12 horas; o intervalo entre a têmpera e o envelhecimento não deve ultrapassar 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; nenhum limite específico no intervalo entre a têmpera e o envelhecimento. Isto pode ser incorporado nas diretrizes de operação do processo.
Editado por May Jiang da MAT Aluminium
Horário da postagem: 15 de março de 2024
