熱處理制度對(duì)6082鋁合金棒材硬度和電導(dǎo)率的影響

向 晶，莫宇飛，謝尚昇，李 劍，周 偉，周文標(biāo)

（廣西南南鋁加工有限公司，廣西 南寧 530031）

熱處理制度對(duì)6082鋁合金棒材硬度和電導(dǎo)率的影響

向 晶，莫宇飛，謝尚昇，李 劍，周 偉，周文標(biāo)

（廣西南南鋁加工有限公司，廣西 南寧 530031）

采用正交試驗(yàn)的方法研究了熱處理制度對(duì)6082鋁合金棒材硬度和電導(dǎo)率的影響，并通過皮爾遜相關(guān)系數(shù)公式計(jì)算并分析了硬度和電導(dǎo)率之間的相關(guān)性。結(jié)果表明，時(shí)效溫度是影響棒材電導(dǎo)率的最主要因素，固溶溫度對(duì)棒材硬度影響的因素最大，時(shí)效保溫時(shí)間對(duì)硬度和電導(dǎo)率的影響較小。通過生產(chǎn)驗(yàn)證，采取520℃+195℃/8h的熱處理制度，6082鋁合金棒材的硬度＞95HB、電導(dǎo)率＞26.5MS/m。

6082鋁合金棒材；熱處理制度；硬度；電導(dǎo)率

0 前言

6082鋁合金是Al-Mg-Si系鋁合金中強(qiáng)度較高的品種，具有較好的加工特性、淬透性及沖擊韌性[1]，可加工成管材、棒材、型材、線材，廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品及海洋工程等領(lǐng)域。目前，6082鋁合金棒材市場(chǎng)需求量不斷增加，客戶對(duì)棒材電導(dǎo)率和硬度要求更加嚴(yán)格，為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和滿足用戶的需求，我們對(duì)6082-T6棒材使用不同成品熱處理工藝進(jìn)行試驗(yàn)，尋找出棒材電導(dǎo)率和硬度滿足用戶要求的熱處理工藝制度。本試驗(yàn)結(jié)合理論與生產(chǎn)實(shí)際，選取了不同的固溶時(shí)效熱處理工藝，擬定了三因素三水平的正交試驗(yàn)，研究熱處理制度對(duì)6082鋁合金棒材電導(dǎo)率和硬度的影響，以期為同行提供參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用合金鑄錠采用半連續(xù)DC鑄造制備，熔鑄工藝流程：配料→投爐→熔煉→成分調(diào)整→轉(zhuǎn)爐→成分調(diào)整→爐內(nèi)精煉→在線熔體凈化→過濾→鑄造。其化學(xué)成分見表1。

表1 6082鋁合金的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)

鑄錠經(jīng)均勻化熱處理后鋸切車定尺進(jìn)行擠壓生產(chǎn)，棒材的直徑為Ф120mm，擠壓工藝流程為：模具、擠壓筒、鑄錠加熱→擠壓→在線冷卻→中斷→檢尺→（取樣）→離線淬火→拉伸矯直→成品鋸切→取樣→檢尺→裝框→時(shí)效。擠壓工藝的選取如表2所示，之后將離線淬火前取得的樣品進(jìn)行固溶時(shí)效熱處理。

表2 6082鋁合金棒材擠壓工藝

1.2 固溶時(shí)效熱處理試驗(yàn)

（1）通過不同固溶時(shí)效溫度以及時(shí)效時(shí)間，選取三因素三水平做固溶時(shí)效熱處理正交試驗(yàn)，如表3所示。正交試驗(yàn)共有九組，分別進(jìn)行編號(hào)，為了確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，每組試驗(yàn)分別取5個(gè)試樣。

表3 固溶熱處理因素水平表

（2）測(cè)試6082鋁合金棒材在不同溫度時(shí)效狀態(tài)下室溫拉伸性能與電導(dǎo)率，以此來探討6082鋁合金棒材力學(xué)性能和電導(dǎo)率之間的相關(guān)性。

（3）根據(jù)正交試驗(yàn)的結(jié)果，通過車間生產(chǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，最終確定出車間工程化生產(chǎn)的具體熱處理工藝。

1.3 硬度測(cè)試

硬度測(cè)試按照GB/T231.1-2009標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法，在THBP-62.5布氏硬度計(jì)上進(jìn)行，每個(gè)試樣測(cè)試5個(gè)點(diǎn)，每組試驗(yàn)選取5個(gè)試樣取平均值作為最終結(jié)果。

1.4 室溫拉伸試驗(yàn)

室溫拉伸試驗(yàn)按照GB/T228.1-2010在BT1-FB100TN型萬能電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，沿?cái)D壓方向切取拉伸試樣。

1.5 電導(dǎo)率測(cè)試

采用SIGMASCOPE SMP10-HF電導(dǎo)率測(cè)試儀測(cè)試試驗(yàn)材料的電導(dǎo)率，對(duì)每一塊樣品測(cè)試5個(gè)點(diǎn)，取平均值。

9組試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案，每組5個(gè)樣品測(cè)量各個(gè)性能取平均值，得出的電導(dǎo)率和硬度數(shù)據(jù)以及進(jìn)行的正交試驗(yàn)分析如表4所示。

9組試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案，每組5個(gè)樣品測(cè)量各個(gè)性能取平均值，得出的電導(dǎo)率和硬度數(shù)據(jù)以及進(jìn)行的正交試驗(yàn)分析如表4所示。

表4 6082鋁合金棒材正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

表5 6082鋁合金棒材硬度和電導(dǎo)率測(cè)量值

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 固溶時(shí)效工藝設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 正交試驗(yàn)結(jié)果及電導(dǎo)率與硬度組合圖

對(duì)6082鋁合金棒材進(jìn)行固溶時(shí)效工藝正交實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果見表4。

在僅考慮固溶溫度的前提下，將9組數(shù)據(jù)所測(cè)得的電導(dǎo)率與硬度組合畫出趨勢(shì)曲線，如圖1所示。

圖1 硬度和電導(dǎo)率組合曲線

2.1.2 固溶時(shí)效工藝正交試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）電導(dǎo)率評(píng)價(jià)：時(shí)效溫度對(duì)電導(dǎo)率影響最大，時(shí)效溫度越高、電導(dǎo)率越大；固溶溫度對(duì)電導(dǎo)率也有一定的影響，固溶溫度越高、電導(dǎo)率越低；時(shí)效保溫時(shí)間對(duì)電導(dǎo)率影響較小。

（2）硬度評(píng)價(jià)：固溶溫度對(duì)硬度影響最大，固溶溫度越高、硬度越大；時(shí)效溫度對(duì)硬度也有一定的影響，從本試驗(yàn)選取的三個(gè)時(shí)效溫度來看，硬度隨著時(shí)效溫度的升高呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，175℃時(shí)效硬度最高；時(shí)效保溫時(shí)間對(duì)硬度的影響相對(duì)較小，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，硬度越高。

（3）正交試驗(yàn)總結(jié)：電導(dǎo)率最佳的固溶時(shí)效熱處理工藝為：500℃+195℃/8h、硬度最佳的固溶時(shí)效熱處理工藝為：540℃+175℃/10h?？紤]到棒材對(duì)電導(dǎo)率有要求（＞26.5MS/m）的同時(shí)對(duì)硬度也有要求（＞95HB），正交試驗(yàn)中采取500℃低溫固溶的方式后最高硬度值僅為91.27HB，不滿足要求，現(xiàn)階段能參考的最佳固溶時(shí)效熱處理工藝是520℃+195℃/8h。

2.2 硬度、電導(dǎo)率之間的相關(guān)性

2.2.1 硬度與電導(dǎo)率之間相關(guān)系數(shù)分析

根據(jù)上述正交試驗(yàn)結(jié)果，將硬度和電導(dǎo)率測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表5所示。

通過相關(guān)系數(shù)公式[5]計(jì)算：

得出硬度和電導(dǎo)率之間的相關(guān)系數(shù)r=-0.56768，這說明硬度和電導(dǎo)率呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，即硬度越高電導(dǎo)率越低、硬度越低電導(dǎo)率越高。數(shù)據(jù)顯示本文選取的工藝條件下6082棒材硬度和電導(dǎo)率之間約為中等相關(guān)。

2.2.2 室溫力學(xué)性能與電導(dǎo)率之間的關(guān)系

在相同的固溶熱處理?xiàng)l件下，選取不同的時(shí)效溫度測(cè)試其對(duì)應(yīng)的室溫拉伸性能和電導(dǎo)率，組合曲線圖如圖2所示。

圖2 時(shí)效溫度對(duì)6082鋁合金棒材力學(xué)性能和電導(dǎo)率的影響

如圖2所示，6082鋁合金的力學(xué)性能隨著人工時(shí)效的溫度升高而呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，隨著人工時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)同樣呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，合金出現(xiàn)典型的欠時(shí)效、峰值時(shí)效、過時(shí)效的過程，但是電導(dǎo)率隨著人工時(shí)效溫度的升高、時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸上升[2、3、4]。

從圖2可以推測(cè)在本文試驗(yàn)用所的6082擠壓棒材在力學(xué)性能上升階段（欠時(shí)效階段）硬度和電導(dǎo)率會(huì)呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，即相關(guān)系數(shù)為正數(shù)，但是在力學(xué)性能逐漸下降的階段（過時(shí)效階段）硬度和電導(dǎo)率會(huì)呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，即相關(guān)系數(shù)為負(fù)數(shù)。

2.3 生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證

在實(shí)際生產(chǎn)中，我們的固溶溫度為：520℃，時(shí)效熱處理工藝為：195℃/8h。我們對(duì)近期生產(chǎn)的12批棒材的電導(dǎo)率和硬度做了統(tǒng)計(jì)，其結(jié)果如表6所示。通過本文研究后合格產(chǎn)出近百噸產(chǎn)品，檢測(cè)結(jié)果表明棒材的硬度和電導(dǎo)率均能滿足客戶要求。

表6 6082鋁合金棒材性能統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論

（1）時(shí)效溫度是影響棒材電導(dǎo)率的最主要因素，固溶溫度對(duì)棒材硬度影響的因素最大，時(shí)效保溫時(shí)間對(duì)硬度和電導(dǎo)率的影響較小。

（2）6082棒材在欠時(shí)效階段硬度和電導(dǎo)率會(huì)呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，即相關(guān)系數(shù)為正數(shù)，但是在過時(shí)效階段硬度和電導(dǎo)率會(huì)呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，即相關(guān)系數(shù)為負(fù)數(shù)。

（3）生產(chǎn)驗(yàn)證表明，采取520℃+195℃/8h的熱處理制度可滿足6082鋁合金棒材的硬度＞95HB、電導(dǎo)率＞26.5MS/m的要求。

[1] 田榮璋, 王祝堂. 鋁合金及其加工手冊(cè)(第二版) [M]. 長(zhǎng)沙∶ 中南大學(xué)出版社, 2000

[2] 王祝堂. 變形鋁合金熱處理工藝[M]. 中南大學(xué)出版社，2011

[3] 于洪偉, 李俊峰, 劉秀華. 熱處理制度對(duì)6082鋁合金電導(dǎo)率的影響[J]. 輕合金加工技術(shù), 2002, 30(9)∶ 12-14

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西南鋁與中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院、中南大學(xué)簽署合作協(xié)議

2016年底，西南鋁與中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院、中南大學(xué)簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，這標(biāo)志著三方在航空航天領(lǐng)域關(guān)鍵鋁合金材料的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。 三方將在開展重大項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)等方面展開深入合作，形成基礎(chǔ)研究、核心技術(shù)突破、技術(shù)應(yīng)用工程化的技術(shù)聯(lián)盟，共同致力于解決我國(guó)未來重型運(yùn)載火箭等型號(hào)所需的高性能鋁合金構(gòu)件高品質(zhì)制造所面臨的重大關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題。

云南富源將投產(chǎn)大型鋁合金輪轂項(xiàng)目

2016年11月17日，曲靖市富源今飛輪轂制造有限公司年產(chǎn)500萬件鋁合金汽車輪轂制造項(xiàng)目投產(chǎn)暨500萬件鋁合金摩托車輪轂制造項(xiàng)目開工儀式在富源工業(yè)園區(qū)舉行。富源今飛500萬件鋁合金汽車輪轂項(xiàng)目，由浙江今飛凱達(dá)輪轂股份有限公司在富源投資設(shè)立的全資子公司云南富源今飛輪轂制造有限公司承建，總投資10億元，分三期建設(shè)。該項(xiàng)目于2016年8月21日簽約，預(yù)計(jì)2017年8月建成并試運(yùn)行投產(chǎn)。

世界再生鋁工業(yè)的五大發(fā)展趨勢(shì)

綜觀世界再生鋁工業(yè)的發(fā)展，呈現(xiàn)出五大新的發(fā)展情況，概括如下：一是中國(guó)已成為世界第一再生鋁大國(guó)，2015年再生鋁產(chǎn)量約占世界再生鋁總產(chǎn)量的39.7%；二是美國(guó)的再生鋁產(chǎn)量于2001年開始超越了其原鋁產(chǎn)量，且再生鋁產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)；三是老牌的再生鋁大國(guó)日本、英國(guó)等再生鋁產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)；四是世界各國(guó)再生鋁的發(fā)展存在較大差別，其再生鋁產(chǎn)量占原鋁總產(chǎn)量的比例和占原鋁消費(fèi)量的比例的差別很大。發(fā)達(dá)國(guó)家再生鋁占鋁總產(chǎn)量的比例較高；五是各國(guó)對(duì)再生鋁的發(fā)展重視程度在加大，廢鋁的回收和利用工作在加強(qiáng)。

2017年電解鋁價(jià)格預(yù)測(cè)

價(jià)格波動(dòng)過程主要受以下三方面影響。首先，需求有季節(jié)性，電解鋁和氧化鋁的投產(chǎn)進(jìn)度也不一致，市場(chǎng)均衡的實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)過程，這會(huì)導(dǎo)致價(jià)格出現(xiàn)比較大的波動(dòng)。其次，市場(chǎng)定價(jià)能力的差異也會(huì)導(dǎo)致價(jià)格波動(dòng)造成巨大影響。如果市場(chǎng)能及早發(fā)現(xiàn)價(jià)格高估，產(chǎn)能投放速度會(huì)減緩，價(jià)格小幅波動(dòng);否則會(huì)造成產(chǎn)能大量投放，價(jià)格高位大幅回落的情況。最后，其他外部因素的干擾也會(huì)起到很大影響。比如供給側(cè)改革力度加強(qiáng)，對(duì)電解鋁投產(chǎn)進(jìn)行約束；鋁價(jià)過低時(shí)鋁企聯(lián)盟控貨，以及運(yùn)輸和環(huán)保的問題發(fā)酵等等?？紤]到上述因素，預(yù)計(jì)氧化鋁全年波動(dòng)區(qū)間在3000元/t～2000元/t；電解鋁在14000元/t～11000元/t之間；上半年偏強(qiáng)而下半年偏弱。

Effect of Heat Treatment System on Hardness and Conductivity of 6082 Aluminum Alloy Bars

XIANG Jing，MO Yu-fei，XIE Shang-sheng，LI Jian，ZHOU Wei，ZHOU Wen-biao
(Guangxi Alnan Aluminum Inc, Nanning 530031，China)

Effect of heat treatment on hardness and conductivity of 6082 aluminum alloy bars was studied by using orthogonal experiment method, and the correlation was calculated and analyzed between the hardness and conductivity through the Pearson correlation coefficient. The results show that the effects of aging temperature on conductivity of the rod is the most crucial factor, impact of the solution temperature on the hardness is the largest one, while aging holding time has lesser effect on the hardness and conductivity. 6082 aluminum bar hardness is higher than 95HB, conductivity is higher than 26.5ms/m with heat treatment system of 520℃+195℃/8h through production verification.

6082 aluminum alloy rod; heat treatment system; hardness; conductivity

TG146.21，TG166.3，TG376.8

A

1005-4898（2017）01-0016-05

10.3969/j.issn.1005-4898.2017.01.03

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目（桂科重1598001-3）。

向晶（1988-），男，湖南懷化人，碩士，主要研究方向?yàn)殇X合金成形及熱處理工藝。

2016-06-17