车体用6082铝合金型材热处理工艺研究

李鹏伟，卢小磊，何 金，石 娇，赵福城

（辽宁忠旺集团有限公司，辽宁 辽阳 111003）

车体用6082铝合金型材热处理工艺研究

李鹏伟，卢小磊，何 金，石 娇，赵福城

（辽宁忠旺集团有限公司，辽宁 辽阳 111003）

采用正交试验法对车体用6082铝合金挤压型材进行不同制度的固溶及时效处理，通过力学性能、宏观组织与显微组织测试确定最优的热处理工艺。分析结果表明：固溶温度对型材的抗拉强度、屈服强度、自由端晶粒尺寸影响最大，且随着固溶温度的升高而增大。随着时效温度的升高，型材的抗拉强度、屈服强度呈先增后减的趋势；固溶时间、时效时间对型材的力学性能、自由端粗晶尺寸无明显影响。确定最佳热处理制度：515±5℃/150min+170±5℃/10h。

6082铝合金；正交试验法；力学性能；晶粒尺寸

0　前言

6082铝合金属于Al-Mg-Si系可热处理强化铝合金，具有中等强度、良好的焊接性能、耐腐蚀性以及较好的加工特性和淬透性，被广泛应用于交通运输和结构工程[1、2]。型材自由端粗晶是铝合金挤压制品的主要缺陷之一，而采用6082铝合金挤压大壁厚型材时，在自由端位置极易出现粗晶层组织，严重影响产品的使用性能。因此，本文通过研究不同热处理制度对型材力学性能及自由端组织的影响，为确定最佳的工艺制度提供参考。

1　实验材料与方法

选取车体用1.05%Si-0.85%Mg-0.55%Mn6082铝合金型材作为试验用料，挤压比为30.6。

本试验采用不同的固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间（每个因素4个变量，见表1），利用正交试验法，确定上述四个因素对6082铝合金型材力学性能及自由端组织晶粒度的影响规律，找出影响型材力学性能及自由端组织晶粒度的主要因素，并确定最佳热处理工艺制度。

2　实验结果与分析

对所选试验参数下试样的力学性能、宏观组织及显微组织进行了测试分析，分析结果如下。

2.1力学性能分析

利用极差分析法对表1中力学性能数据进行分析处理，其结果如表2所示。由表可以看出对型材屈服强度和抗拉强度影响程度由大到小为：固溶温度、时效温度、固溶时间、时效时间。随着固溶温度的升高，型材的屈服强度和抗拉强度逐渐增大；随着时效温度的升高，屈服强度和抗拉强度呈先增后减的趋势；随着固溶时间的延长，屈服强度和抗拉强度亦呈先增后减的趋势，且对屈服强度的影响大于抗拉强度。时效时间对型材屈服强度有较为明显的影响，随着时间的延长，屈服强度逐渐增大，对抗拉强度无明显影响。

表1　正交试验参数与结果

表2　力学性能极差分析

6082铝合金在经固溶处理后，形成过饱和固溶体，在时效过程中，过饱和固溶体中的Mg、Si原子逐渐富集形成GP区。随着时效温度的升高或时间的延长，GP逐渐聚集长大，形成与母材保持共格关系的过渡相β＇，此时型材强度达到最大值，继续提高时效温度或延长时间，过渡相β＇将转变成具有独立晶格的稳定相β，型材强度下降。与上述时效温度的影响规律相符，但由于本试验时效时间较短，故强度未呈现下降趋势。此外，固溶温度越高，固溶程度越高，同时元素的扩散速度越快，相同时间内元素分布越均匀，因此形成GP区的数量越多，尺寸越小，故强化相β＇数量多尺寸小，强度越高。所以固溶温度对合金强度起决定性的影响，且温度越高强化效果越好，与上述试验结果相符。

2.2宏观组织分析

利用极差分析法对表1中的粗晶尺寸数据进行分析处理，其结果如表3所示。可以看出固溶温度对型材自由端粗晶尺寸影响最大，随着固溶温度的升高，粗晶尺寸逐渐增大。而固溶时间、时效温度和时效时间对型材自由端粗晶尺寸无明显影响。

表3　粗晶尺寸极差分析

2.3显微组织分析

从不同工艺参数下自由端显微组织可以看出固溶温度低于528℃时，试样自由端晶粒组织细小，符合标准要求；大于等于528℃时，晶粒尺寸粗大。同时还可看出温度相同时，组织晶粒度相近，进一步表明除固溶温度外，其他三个参数对自由端晶粒度无明显影响。

由于挤压工程中，型材边缘组织受摩擦力作用，晶粒破碎，以自由端位置破碎程度最大，而后在固溶处理过程中，发生再结晶。受热力学因素影响，温度越高，能量越大，再结晶晶粒越大。

3　最佳工艺参数的确定

通过正交试验与分析，初步确定最佳工艺范围为：固溶温度500～525℃，固溶时间150min，时效温度165～175℃，时效时间8～10h。为进一步确定工艺制度，结合以上工艺参数进行试验验证，具体试验验证方案及结果如表4所示。

表4　试验参数与结果

对验证试验结果进行分析与讨论，最终确定车体用6082铝合金型材最佳热处理制度为：515±5℃/150min+170±5℃/10h。

4　结论

通过以上试验，可以得出如下结论：

（1）固溶温度对6082铝合金型材屈服强度和抗拉强度的影响最大，随着温度的升高，屈服强度和抗拉强度逐渐增大；相比固溶温度，固溶时间和时效温度对其影响较小，随着固溶时间和时效温度的升高，屈服强度和抗拉强度呈先增后减的趋势；时效时间对型材屈服强度有较为明显的影响，随着时间的延长，屈服强度逐渐增大，对抗拉强度无明显影响。

（2）固溶温度对型材自由端晶粒尺寸影响最大，随着固溶温度的升高，晶粒尺寸逐渐增大。而固溶时间、时效温度和时时间对其无明显影响。

（3）最佳热处理制度为：515±5℃/150min +170±5℃/10h。

[1]王祝堂，田荣璋.铝合金及其加工手册[M].长沙: 中南工业大学出版社，1989

[2]肖亚庆，谢水生，刘静安，等.铝加工技术使用手册[M].北京：冶金工业出版社，2005

（编辑：杨毅）

Research on Heat Treatment Process of 6082 Aluminum Alloy for Railway Vehicles

LI Peng-wei，LU Xiao-lei，HE Jin，SHI Jiao，ZHAO Fu-cheng
（Liaoning Zhongwang Group Co.，Ltd.，Liaoning 111003，China）

The effect of heat treatment parameters on mechanical properties，macrostructure and microstructure of 6082 aluminum alloy extrusion profiles for railway vehicles was studied through the orthogonal experiment method. The results show that the effect of solution temperature on tensile strength，yield strength and the grain size of the profile are the most，and increases with the increase of solution temperature；the tensile strength and yield strength are increased firstly and then decreased as the aging temperature increased. However，the time of solution and aging has no obvious influence on the mechanical property and the grain size. In addition，the best heat treatment parameters are 515±5℃/150min+170±5℃/10h.

6082 aluminum alloy；orthogonal experiment method；mechanical property；grain size

TG166.3

A

1005-4898（2016）02-0050-03

10.3969/j.issn.1005-4898.2016.02.10

李鹏伟（1983-），男，辽宁沈阳人，工程师。

2016-01-20