汽车用6A82铝合金挤压棒材生产工艺研究

杨纯梅，王 燕

（西南铝业（集团）有限责任公司，重庆401326）

0 前言

随着世界经济的逐渐复苏，国内外汽车销量逐渐回升，汽车用铝材的需求也在猛增。以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si 相为强化相的6××× 系铝合金，属于热处理可强化铝合金。合金具有中等强度，耐蚀性高，无应力腐蚀破裂倾向，焊接性能良好，成型性和工艺性能良好等优点[1]。其中以6082铝合金为例，在汽车上得到广泛的应用，特别是在汽车底盘控制臂上的应用。

然而，随着用户对产品品质的要求不断提高，现行的6082铝合金强度已不能满足用户的要求，即要求棒材抗拉强度≥400MPa，粗晶环≤3mm。为此，我们在6082铝合金基础上进行了优化设计，通过添加0.4%～0.5%的Cu 含量，适当控制Fe和Mn含量，改良后铝合金牌号为6A82。经对该铝合金铝棒挤压工艺的研究，确定了批量生产可行的专用生产工艺，满足了用户提出的各项指标要求，继续领跑汽车用铝棒市场。

1 试验过程

1.1 试验用料

试验选取6A82铝合金直径为162mm的均热铸锭，其中铸锭成分如表1所示。

表1 6A82铝合金化学成分（质量分数/%）

1.2 试验方案

将铸锭温度分别选取为480℃、500℃、520℃、540℃，挤压筒温为460℃，挤出φ35mm的棒材，然后在540℃下进行固溶处理，固溶保温60min，时效工艺为175℃/8h。分析不同挤压温度对棒材组织、性能的影响。

在同一根棒材上连续切取性能试样，固溶保温时间60min，时效工艺：175℃/8h。固溶温度分别选取470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃，通过不同固溶温度的试验，研究不同固溶温度对6A82铝合金棒材性能的影响；同时，在同一根挤压棒材上取样，分别将其加热到540℃、550℃、560℃、570℃，固溶保温60min，观察其金相组织，通过观察、分析不同固溶温度对6A82棒材组织、性能的影响，确定合理的固溶制度。

选取φ35mm的棒材，在540℃下进行固溶处理60min。选取220℃/3h、200℃/6h、190℃/6h、175℃/8h、160℃/8h 共计5组不同的时效工艺，研究不同时效工艺对6A82铝合金棒材力学性能的影响，以此确定最佳的时效工艺。

2 试验数据分析

2.1 挤压温度对6A82铝合金组织性能的影响

在前期的研究过程中，得出6A82铝合金铸锭均热后的过烧温度大约在590℃。据资料介绍，为使6×××系铝合金中的镁和硅全部固溶于铝中，所挤材料的出口温度应≥500℃，但不能≥550℃，否则材料的表面品质下降[2]。因此开展了在480℃、500℃、520℃、540℃四组不同的铸锭温度下挤压、热处理后的棒材组织、性能检测分析。检测结果如表2所示。

表2 挤压温度对力学性能的影响

在挤压温度为480～540℃时，6A82铝合金均具有较好的可挤压性。从表2中的试验数据可以看出，随挤压温度的升高，6A82铝合金的抗拉强度和屈服强度逐渐升高，延伸率δ略有下降。同时，挤压温度对6A82铝合金的粗晶环深度影响不大，在不同的挤压温度下，均能满足用户对粗晶环深度≤3mm 的使用要求。这主要是由于6A82铝合金化学成分中添加了少量的Cr 和Ti 元素。相关资料表明，6××× 系铝合金中 添 加0.02%～0.1%Ti 和0.01%～0.2%Cr，可以减少铸锭的柱状晶组织，细化制品的晶粒[1]。同时，该合金中含有少量的Fe（小于0.4%）时对力学性能没有坏影响，并可以细化晶粒[1]。

2.2 固溶温度对6A82铝合金组织性能的影响

为了研究470～540℃不同固溶温度对6A82棒材性能的影响，进行了相关性能检测，结果如图1所示。

从图1可以看出，在固溶温度从470℃升至540℃的过程中，6A82铝合金棒材的抗拉强度和屈服强度先是随温度升高快速提高，而当固溶温度达到500℃时，6A82铝合金棒材抗拉强度和屈服强度的提高有所放缓，延伸率略有下降。

通过观察固溶温度为540℃、550℃、560℃、570℃时的金相组织，发现6A82合金中的未溶相随着固溶温度的升高逐渐减少，在固溶处理温度达570℃时，仍可发现有部分未溶相的存在。固溶温度从540℃升至570℃，均未发生过烧现象。

考虑用户的指标要求，在固溶温度为540℃时，力学性能已具有充足的富余量，且延伸呈稳步下滑趋势。同时，结合现有的热处理设备状况，最终将6A82铝合金的固溶温度确定为（540±5）℃。

2.3 时效工艺对6A82铝合金性能的影响

据国内相关研究表明，6082铝合金在160～185℃下时效保温6～10h，可获得较好的力学性能[3-5]。因此开展了时效工艺分别为220℃/3h、200℃/6h、190℃/6h、175℃/8h、160℃/8h 共计5组的6A82铝合金棒材的力学性能试验和测试，其检测结果如图2所示。

通过图2可以看出，前2种时效工艺得到的6A82铝合金抗拉强度都在400MPa以下，没能达到用户要求的强度指标，故不能采用。分析其原因主要是因前2种的时效温度达到了200℃以上，这种过时效致使材料内部的析出相开始长大，间距变大，其宏观表现即为材料的强度降低，塑韧性有所提高[6]。后3种时效工艺得到的6A82铝合金抗拉强度都在400MPa 以上，其中在时效工艺为175℃/8h时的强度最高，满足了用户对6A82铝合金力学性能的使用要求，且具有一定的富余量。

3 结论

（1）通过对6A82铝合金挤压工艺的研究，确定了6A82铝合金适宜的挤压工艺，即：挤压温度520～540℃，挤压筒温450～470℃。

（2）通过对6A82铝合金不同固溶工艺的研究，确定了生产可行的固溶温度为（540±5）℃，固溶保温时间根据挤压制品直径或最大壁厚而定。

（3）通过对6A82铝合金时效工艺的研究，确定了最佳的时效工艺为175℃/8h。

按照以上工艺生产的6A82棒材满足了用户对抗拉强度≥400MPa、粗晶环≤3mm 的指标要求，为今后的批量生产奠定了坚实的技术基础。