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（1．南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島266111；

2．東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150060）

摘要：6005A鋁合金型材在擠壓過(guò)程中因再結(jié)晶產(chǎn)生的粗晶層對(duì)型材性能產(chǎn)生不利影響，為此，在相同的工藝條件下，試驗(yàn)研究調(diào)整合金成分對(duì)6005A鋁合金型材粗晶層的影響，以便控制粗晶層厚度，進(jìn)一步提升6005A鋁合金型材的綜合性能和提高產(chǎn)品的合格率。

關(guān)鍵詞：6005A鋁合金；粗晶層；合金成分；綜合性能

  6005A鋁合金由于具有優(yōu)良的擠壓性、焊接性、耐蝕性及中等的強(qiáng)度，可擠壓出斷面形狀復(fù)雜的寬扁薄壁空心型材，并能在擠壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)在線風(fēng)冷或水霧冷淬火，因此廣泛應(yīng)用于軌道交通車輛的制造中。

  鋁合金擠壓制品產(chǎn)生粗晶環(huán)的根本原因是再結(jié)晶所致。對(duì)鋁合金擠壓棒材來(lái)說(shuō)，外層很容易發(fā)生再結(jié)晶，使晶粒長(zhǎng)大，又因?yàn)橥鈱咏饘僭跀D壓過(guò)程的末期呈復(fù)雜的紊流狀態(tài)，并且制品由前端向后端變形程度越來(lái)越大，外層金屬變形不均勻，因而再結(jié)晶溫度也不均勻，使晶粒越往后端越粗大。本試驗(yàn)是在不同合金成分配比下，采用相同擠壓工藝，觀察6005A鋁合金擠壓型材粗晶層及其相關(guān)組織、性能的變化，確定合金成分的合理配比，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。

1  試驗(yàn)方法

試驗(yàn)中制取最大壁厚為5 mm的6005A鋁合金復(fù)雜大斷面擠壓型材，化學(xué)成分符合國(guó)標(biāo)GB/T3190 - 2008的要求，具體成分見(jiàn)表1。錠坯采用半連續(xù)鑄造方法生產(chǎn)，并采用雙級(jí)均勻化處理制度以消除鑄錠晶內(nèi)偏析，使成分更加均勻。采用90 MN擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，錠坯加熱溫度5100C—530qC，擠壓筒溫度420℃~ 460℃，擠壓速度(2.0+0.5)m/min，擠壓模出口制品溫度不低于520℃，采用風(fēng)冷進(jìn)行擠壓在線淬火并在冷床進(jìn)行冷卻。型材定尺后采用175℃8h的時(shí)效制度進(jìn)行時(shí)效處理。

2   試驗(yàn)結(jié)果及分析

6005A鋁合金主要強(qiáng)化相是Mg2 Si，Mg2 Si中w( Mg)/w( Si)為1.73。6005A鋁合金成分中w( Mg)/w( Si)的比值小于1.73，故基體巾還存在一定量的過(guò)剩Si，過(guò)剩Si有利于合金的強(qiáng)化。通常為降低合金的擠壓抗力，滿足提高速度的要求，需降低Mg：Si的含量，造成的強(qiáng)度損失通過(guò)過(guò)剩Si來(lái)彌補(bǔ)。本試驗(yàn)中1#試驗(yàn)料的Mg2 Si含量比2#試驗(yàn)料的要多，在相同擠壓工藝條件下觀察兩種試驗(yàn)料的擠壓力變化曲線如圖1。由圖1可以看出，1#試驗(yàn)料的突破擠壓力值為27.5 MPa，比2#試驗(yàn)料的低0.5 MPa左右，隨著擠壓的進(jìn)行，兩種試驗(yàn)料的擠壓力逐漸降低，且兩者的擠壓力在始終保持一定差值(0.6 MPa左右)的情況下穩(wěn)步下降。試驗(yàn)證明兩種試驗(yàn)料的擠壓力差別不大，Mg2 Si含量的少量增加并未對(duì)1#試驗(yàn)料的擠壓抗力產(chǎn)生較大影響。

通過(guò)觀察低倍試樣可知，在兩種試驗(yàn)料型材同一位置截取的試樣（參見(jiàn)圖2），1#試驗(yàn)料擠壓型材平均粗晶層厚度比2#試驗(yàn)料的薄一些，表2列出各個(gè)位置粗晶層平均厚度統(tǒng)計(jì)數(shù)字。結(jié)合圖3兩種試驗(yàn)料頭部7mB位置處金相照片亦可證明，即在1#試驗(yàn)料B處粗晶層厚度為474um，而2#試驗(yàn)料B處粗晶層厚度為616um。由圖3可以看出型材的基體組織品粒均勻細(xì)小，平均晶粒尺寸不大于25 um，晶粒度能夠達(dá)到8級(jí)要求，基體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。根據(jù)GB/T 3246.1 - 2000標(biāo)準(zhǔn)，兩種成分合金的擠壓型材晶粒度均合格。Mn、Cr、Zr可使錠坯在均勻化過(guò)程中產(chǎn)生彌散的細(xì)小金屬間化合物質(zhì)點(diǎn)（約0.1um），有助于在擠壓過(guò)程中形成細(xì)小亞結(jié)構(gòu)并使之穩(wěn)定，從而提高再結(jié)晶溫度，抑制再結(jié)晶。Cr抑制Mg2Si相在晶界析出，延緩再結(jié)晶發(fā)生。李煒煒等人指出鉻含量增多，Al( MnCr) Si粒子增多，這些粒子釘扎晶界，強(qiáng)烈阻止再結(jié)晶發(fā)生。合金中的Mn可以加速板條狀的G -AIFeSi相向較圓形的a-AIFeSi相的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)Mg2 Si粒子的均勻分布，提高合金的強(qiáng)度、韌性、耐蝕性。現(xiàn)有融合口光滑，脹裂斷口形貌顯示合格，即采用的擠壓工藝是合理的。

對(duì)時(shí)效熱處理后的型材進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，其結(jié)果列于表3，并將其性能值與判定標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比。此次試驗(yàn)的6005A-T6鋁合金型材的力學(xué)性能均合格。對(duì)比這兩種成分型材的力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)，在同一時(shí)效制度下，1#試驗(yàn)料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度比2#試驗(yàn)料的高，但1#的伸長(zhǎng)率相對(duì)略低一些，參見(jiàn)表3。

3  結(jié)論

  6005A鋁合金在擠壓工藝合理的情況下，其成分在適當(dāng)范圍內(nèi)增加Mg、Si含量（不超過(guò)國(guó)際范圍）及剩余Si含量，可使鑄錠的擠壓抗力增加，在擠壓力允許的情況下，可增加T6狀態(tài)型材的綜合性能，即型材的粗晶層厚度明顯降低，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度均可升高，但伸長(zhǎng)率略降低。