產(chǎn)品詳情
6063
合金加工的基本知識(shí)
一、合金介紹
1
、組成
6063
在鋁合金系列中屬于
Al-Mg-Si
系，
基體為鋁
（
Al
）
，
主要的元素為鎂
（
Mg
）
和硅
（
Si
）
，
當(dāng)把鎂
（
Mg
）
和硅（
Si
）加入到液態(tài)的鋁中時(shí)，鎂（
Mg
）和硅（
Si
）就會(huì)溶解在鋁中，當(dāng)冷卻為固態(tài)，鎂（
Mg
）和硅（
Si
）
仍然保留在鋁基體中，
不會(huì)析出，
并且形成金屬間化合物
Mg
2
Si
，
同時(shí)因?yàn)殇X中還有雜質(zhì)元素鐵
（
Fe
）
、
錳
（
Mn
）
等，還會(huì)形成
AlFeSi
，當(dāng)加入的
Mg
比
Si
多時(shí)還可能形成
Mg
2
Al
3
。
2
、元素的作用
2.1Mg
和
Si
金屬中的
Si
先生成
AlFeSi
、
AlFe
（
Mn
）
Si
，余下的生成
Mg
2
Si
，還有多余時(shí)生成游離的硅
（
Si
）
，但若硅（
Si
）不足即鎂（
Mg
）有多余時(shí)則生成
Mg
2
Al
3
。
Mg
2
Si
的
Mg
和
Si
的重量比為
Mg
：
Si=
（
2
×
24.3
）
/28.1=1.73
；其中
24.3
為鎂的原子量；
28.1
為硅的原子量。
AlFe
（
Mn
）
Si
中的（
Fe+Mn
）和
Si
重
量比為
（
Fe+Mn
）
：
Si=55.8+55/28.1=3.94
≈
4
；
其中
55.8
為鐵的原子量，
55
為錳的原子量。
所以實(shí)際生成
Mg
2
Si
的硅（
Si
）量為
Si
總
-0.25
（
Fe+Mn
）
，這就是配料時(shí)要控制鐵（
Fe
）和錳（
Mn
）含量的原因。
2.2
硅（
Si
）的作用
生成
Mg
2
Si
可起強(qiáng)化作用，過(guò)量的硅（
Si
）可溶解于基體中（
550
℃時(shí)硅在鋁中的溶
解度可達(dá)
1.65%
）
。
在室溫下析出細(xì)小質(zhì)點(diǎn)有強(qiáng)化作用，
但使擠壓性能下降，
常控制過(guò)量硅
（
Si
）
不多于
0.2%
；
當(dāng)硅（
Si
）不足時(shí)，過(guò)剩鎂（
Mg
）生成
Mg
2
Al
3
，使加工性能降低。
2.3
銅（
Cu
）作用
很少的銅溶解在基體中，促進(jìn)時(shí)效時(shí)的析出物更細(xì)小，防止時(shí)效前因等待而造成的不
利作用；量多時(shí)會(huì)形成
CuAl
2
相；很多時(shí)則變?yōu)?
Al-Cu-Mg-Si
系合金（硬鋁）
。
2.4
鉻（
Cr
）作用
有利于抗拉強(qiáng)度提高和成形性，可細(xì)化晶粒。
2.5
鐵（
Fe
）作用
不可多于
0.15%
，否則氧化后表面發(fā)灰。
3
、合金含量劃分
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合金各項(xiàng)含量范圍：
Mg
2
Si
為
0.6~1.2%
，鎂（
Mg
）為
0.45~0.9%
，硅
0.2~0.6%
，一般分為如下三個(gè)
區(qū)間
：
合金類型
含量（
%
）
性能
Mg
Si
Fe
Mg
2
Si
過(guò)量
Si
б
0.2
δ
%
HW
A
易擠型
0.45
0.35
0.15
0.7
0.05
>180
12
7~9
B
普通型
0.51
0.4
0.2
0.8
0.06
>230
11
10~12
C
高強(qiáng)型
0.57
0.45
0.25
0.9
0.07
>250
11
12~14
4
、合金含量計(jì)算方法：
合金類型
含量度
Wt%
f
si
r
si
c
si
Mg
2
Si
e
si
A
易擠型
0.0375
0.3125
0.2601
0.7101
0.05
B
普通型
0.05
0.35
0.295
0.805
0.055
C
高強(qiáng)型
0.0625
0.4375
0.329
0.899
0.06
說(shuō)明
: f
si
表示形成
AlFe(Mn)Si
相消耗的
Si
，
f
si
=0.25(Fe%+Mn%)
；
r
si
可形成
Mg
2
Si
的
Si
，
r
si
=Si%- f
si
，生成
Mg
2
Si
需消耗的
Si
，
c
si
=0.578Mg%
；
Mg
2
Si
含量，
Mg
2
Si=Mg%+Si%
；
e
si
表示過(guò)量
Si
，
e
si
= r
si
- c
si
二、過(guò)程原理
1
、溫度與時(shí)間過(guò)程
a
、有獨(dú)立均質(zhì)化處理的
T-H
曲線
a
曲線為典型的
T-H
曲線，
b
曲線為省略了單獨(dú)的均勻化過(guò)程，而將鑄態(tài)鋁棒慢速升溫，在爐內(nèi)達(dá)到均
勻化條件再冷卻到擠壓溫度的一種簡(jiǎn)便方法，實(shí)踐證明該方法對(duì)
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是很有效的。
2
、
Mg
、
Si
、
Mg
2
Si
、
AlFeSi
在過(guò)程中的變化
過(guò)程
圖
示
說(shuō)
明
熔
鑄
熔
解
Si
或
Al-12Si
，
Mg
溶解到鋁液中
鑄
造
Si
、
Mg
2
Si
、
AlFeSi
等合金或單體主要集中在鋁基體晶間、晶界，也有少
量在晶內(nèi)，形成粗大化合物
均
質(zhì)
①針狀的
β
-AlFeSi
轉(zhuǎn)化為球狀的
α
-AlFeSi
，使擠出品表面更好；②晶界
溶解，晶間化合物溶解，均勻細(xì)小的
β
′、
β
″
Mg
2
Si
大量成核，極易在
擠壓時(shí)溶解；③化學(xué)元素分布更均勻
擠
壓
β
′、
β
″
Mg
2
Si
大量溶解成游離質(zhì)點(diǎn)均勻分布在鋁基體中，
α
-AlFeSi
均勻分布在鋁基體中（稱為固溶過(guò)程）
時(shí)
效
β
′針狀的
Mg
2
Si
在鋁原子間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，
能有效阻止鋁原子互錯(cuò)，
使
鋁變形困難，從而產(chǎn)生強(qiáng)度
三、生產(chǎn)過(guò)程
1
、熔鑄過(guò)程
1.1
配料
要依設(shè)定的
Mg
2
Si
，過(guò)剩
Si
量估算須多少鎂（
Mg
）
、硅（
Si
）控制鐵（
Fe
）含量，然后爐前化
驗(yàn)鋁錠，廢料中含硅（
Si
）
、鎂（
Mg
）
，鐵（
Fe
）量決定添加量。
1.2
熔解
防止硅（
Si
）沉底結(jié)渣，鎂（
Mg
）浮面燃損與吸氫
1.3
精煉
加精煉劑冰晶石將
Al
2
O
3
溶解以浮渣形式去除，釋放氯氣與氫氣結(jié)合形成
HCL
揮發(fā)，防止氮?dú)?
不純（含
O
2
，
H
2
O
）造成二次污染，純凈的
N
2
，精練劑是可以將渣打到基本沒(méi)有的。
1.4
鑄造
溫度、速度、水壓、水溫有賴現(xiàn)場(chǎng)操作者找到最優(yōu)條件，并以文件形式固定下來(lái)。
2
、擠壓過(guò)程
2.1
鋁棒加溫
本廠采用的
b
）
T-H
曲線工藝，故鋁棒加熱三區(qū)之功效須搞清楚
入料區(qū)：加溫，盡可能調(diào)整油槍功率至
1-2
小時(shí)內(nèi)將棒溫升到
570
℃左右。
中間區(qū)：均勻化保溫區(qū)，應(yīng)保證棒在
570
℃保溫
1-2
小時(shí)。
出料區(qū)：降溫區(qū)，將棒溫降至擠壓理想溫度。
2.2
擠壓
應(yīng)保證擠壓出?？诇囟仍?
500-530
℃之間，
突破壓力小于
220kgf/cm
2
（超過(guò)時(shí)應(yīng)有主管在場(chǎng)控制）
，
速度以表面、焊合性、出口溫度為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)控，冷卻速度應(yīng)保證型材出?？缀?
1
分鐘內(nèi)冷卻至最少
350
℃，最
佳
250
℃以下。可依型材分別采用水冷、霧冷、風(fēng)冷、自然冷卻。
2.3
時(shí)效
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停放效應(yīng)不十分嚴(yán)格，一般不必限制擠出到時(shí)效間歇時(shí)間，時(shí)效最主要的是要保證通風(fēng)良
好，爐溫均勻性在±
5
℃以內(nèi)，爐溫應(yīng)準(zhǔn)確，測(cè)溫誤差不超過(guò)
3
℃，主要原因是不同溫度下時(shí)效保溫時(shí)間與硬
度差別明顯。
3
、擠壓模具
b
、鋁棒爐慢速加溫的
T-H
曲線
