人行天橋用6082鋁合金厚壁型材熱處理工藝研究

王 俊，盧有慶，曹 宇

（1.南南鋁業(yè)股份有限公司，廣西 南寧 530299；2.梧州學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院，廣西 梧州 543002）

人行天橋旨在實(shí)現(xiàn)人車分流、提高車輛的運(yùn)行速度、改善交通擁擠狀況［1］。鋁制人行天橋具有維護(hù)成本較低及可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，使其在人行天橋方面的應(yīng)用成為一種趨勢。然而，人行天橋用鋁合金型材要求較高的力學(xué)性能及優(yōu)良的焊接性能。6082合金屬于Al-Mg-Si系列合金，具有中等強(qiáng)度、良好的焊接性能及耐蝕性［2～4］。試驗(yàn)就人行天橋用6082鋁合金厚壁型材（壁厚≥6 mm）的生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究，重點(diǎn)研究固溶時(shí)間及停放時(shí)間（固溶后至?xí)r效前停留時(shí)間）對合金性能的影響。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為6082鋁合金擠壓型材，其合金成分見表1，試驗(yàn)用型材截面如圖1所示。

表1 6082合金化學(xué)成分 %

圖1 型材截面圖（單位：mm）

1.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)Al-Mg-Si系合金相圖以及相關(guān)文獻(xiàn)可知［5］，6082鋁合金的過燒敏感溫度在580℃附近，考慮到裝備精度及成分對過燒溫度的影響，遂設(shè)定固溶溫度為560℃，時(shí)效制度為175℃／8 h［6］。本試驗(yàn)固溶溫度為560℃，分別保溫10 min、30 min和60 min。在研究停放時(shí)間對合金性能的影響時(shí)，從實(shí)際生產(chǎn)條件出發(fā)，分別停留4 h、8 h、12 h、16 h和20 h。試驗(yàn)樣拉伸經(jīng)加工后在萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，硬度采用維氏硬度計(jì)進(jìn)行表征。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 固溶時(shí)間對合金性能的影響

不同固溶時(shí)間下合金性能如圖2所示。從圖2可以看出，經(jīng)不同固溶時(shí)間處理后合金硬度值、屈服強(qiáng)度（Rm）及抗拉強(qiáng)度（Rp0.2）均隨時(shí)間的延長呈先增后減的趨勢，在固溶30 min時(shí)達(dá)到最大值。延伸率（A50mm）則與強(qiáng)度變化規(guī)律相反，在30 min時(shí)達(dá)到最小值。這是由于隨著固溶時(shí)間增加，大量Mg2Si回溶至基體，在時(shí)效過程中彌散析出，使得合金強(qiáng)度隨時(shí)間的延長而增加。然而，延長固溶保溫時(shí)間也會(huì)致使晶粒長大［7］，從而使得力學(xué)性能下降。晶粒尺寸和Mg2Si的回溶程度共同決定了時(shí)效后合金性能，這使得合金性能先增后減。所以，試驗(yàn)樣品合金最佳固溶制度為560℃／30 min。

圖2 不同固溶時(shí)間下合金性能

2.2 停放時(shí)間對合金性能的影響

不同停放時(shí)間對合金性能的影響如圖3所示，從圖3可以看出，隨停放時(shí)間的延長合金性能呈先降低后增加的趨勢。停放時(shí)間為小于8 h時(shí)，合金性能變化不大，屈服強(qiáng)度為315 MPa，抗拉強(qiáng)度為345 MPa，延伸率為19%左右。當(dāng)停放時(shí)間為8～16 h時(shí)合金性能出現(xiàn)明顯下降，在停放時(shí)間為12 h時(shí)達(dá)到低谷，屈服強(qiáng)度為293 MPa，抗拉強(qiáng)度為323 MPa，延伸率為17.3%。隨著停放時(shí)間進(jìn)一步延長，合金性能逐步回升。所以，在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)避免淬火后，在8～16 h內(nèi)進(jìn)行時(shí)效。

圖3 不同停放時(shí)間后合金性能

2.3 產(chǎn)品力學(xué)性能

針對前期的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇在熱處理制度為560℃／30 min+175℃／8 h進(jìn)行試制生產(chǎn)，跟蹤數(shù)據(jù)結(jié)果見表2，從表2可以看出該批樣品力學(xué)性能均滿足使用要求（屈服強(qiáng)度≥260 MPa，抗拉強(qiáng)度≥310 MPa，延伸率≥10%）。且其屈強(qiáng)比較低，具有較好的可靠性。

表2 產(chǎn)品力學(xué)性能數(shù)據(jù)

3 結(jié) 論

1.6082鋁合金擠壓天橋型材最佳熱處理工藝：固溶溫度560℃，保溫時(shí)間30 min；時(shí)效溫度175℃，時(shí)效時(shí)間8 h。

2.6082鋁合金擠壓天橋型材在最佳熱處理工藝條件下，屈服強(qiáng)度最高達(dá)到328 MPa，抗拉強(qiáng)度最高達(dá)到381 MPa，延伸率最高達(dá)到25.4%。

3.6082鋁合金擠壓天橋型材為保證最終獲得優(yōu)良力學(xué)性能，固溶至?xí)r效間停放時(shí)間應(yīng)避開8～16 h。