The Effect of Homogenization Conditions on the Structure and Properties of 6082 Alloy Billets

• Autorzy: Woźnicki A. , Leśniak D. , Włoch G. , Leszczyńska-Madej B. , Wojtyna A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0303

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków homogenizacji na strukturę i własności wlewków ze stopu 6082

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of laboratory homogenization investigations of the 6082 grade alloys, differing in Mg and Si content. At the first stage, the microstructure of alloys was analysed after homogenization finished with water quenching. SEM/EDS investigations and DSC tests were applied to evaluate the dissolution of the Mg₂Si particles and concentration of the main alloying additions in the grains interiors, depending on soaking conditions. In the case of alloy with lower Mg and Si content, homogenization the temperature of 535ºC for 8h is sufficient for significant Mg₂Si particles dissolution. For the alloy with higher Mg and Si content, after homogenization the temperature of 550ºC for 8h, the amount of undissolved Mg₂Si particles decreases visibly, compared to homogenization at 535ºC for 8h. However, an unfavourable tendency of dispersoids growth is observed and these soaking conditions are not found to be recommended. At the second research stage, the influence of homogenization cooling rate on the size and distribution of the Mg₂Si particles observed in the alloys microstructure was analysed. The ability of the Mg₂Si particles, precipitated during various homogenization coolings, to rapid dissolution was estimated. For this purpose, the hardness after solution heat treatment with short annealing and ageing was determined and the DSC tests were performed. It was found, that cooling after homogenization at 315ºC/h is sufficient for precipitation of fine Mg₂Si particles, which dissolve during subsequent rapid heating. Cooling at 40ºC/h, causes precipitation of Mg₂Si phase in the form of large particles, unable for further fast dissolution.

PL

W artykule przedstawiono wyniki laboratoryjnych badań homogenizacji dwóch stopów w gatunku 6082, różniących się zawartością Mg i Si. W pierwszym etapie analizowana była struktura stopów po homogenizacji z chłodzeniem w wodzie. Szczególną uwagę zwrócono na rozpuszczanie cząstek fazy Mg₂Si podczas wygrzewania oraz zawartość głównych składników stopowych we wnętrzach ziarn. Oceny parametrów wygrzewania dokonano w oparciu o badania SEM/EDS oraz testy DSC. W przypadku stopu z niższą zawartością Mg i Si, homogenizacja w temperaturze 535ºC przez 8 h jest wystarczająca dla znaczącego rozpuszczenia cząstek fazy Mg₂Si. W przypadku stopu z wyższą zawartością Mg i Si, po homogenizacji w temperaturze 550ºC przez 8h, udział nierozpuszczonych cząstek Mg₂Si spada wyraźnie, w porównaniu z homogenizacją w temperaturze 535ºC przez 8h. Jednakże, stwierdzono niekorzystną tendencję do rozrostu dyspersoidów, zatem tych warunków wyżarzania nie uznano za rekomendowane. W drugim etapie analizowano wpływ szybkości chłodzenia z temperatury homogenizacji na wielkość i dystrybucję cząstek Mg₂Si obserwowanych w strukturze stopów. Wykonano badania SEM oraz dokonano oceny możliwości szybkiego rozpuszczania cząstek Mg₂Si wydzielonych podczas chłodzenia z temperatury homogenizacji z różnymi szybkościami. W tym celu wykonano badania twardości stopów po przesycaniu z krótkim wygrzewaniem oraz starzeniu, jak również badania DSC. Stwierdzono, że studzenie z temperatury homogenizacji z szybkością 315ºC/h jest wystarczające dla wydzielenia drobnych cząstek Mg₂Si, które ulegają rozpuszczeniu podczas późniejszego gwałtownego nagrzewania. Chłodzenie z temperatury homogenizacji z szybkością 40ºC/h powoduje wydzielanie fazy Mg₂Si w postaci dużych cząstek, które nie ulegają pełnemu rozpuszczeniu podczas późniejszego szybkiego nagrzewania.

Słowa kluczowe

EN

6082 alloy; homogenization temperature; cooling rate after homogenization

PL

stop 6082; temperatura homogenizacji; szybkość chłodzenia po homogenizacji

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 3A
• Strony: 1764--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Woźnicki A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Rerrous Metal, Al. A.Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Leśniak D.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Rerrous Metal, Al. A.Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Włoch G.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Rerrous Metal, Al. A.Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Leszczyńska-Madej B.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Rerrous Metal, Al. A.Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Wojtyna A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Rerrous Metal, Al. A.Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] R. Shahani, R. Tirard-Collet, C. Sigli, Optimized 6xxx alloy Billet Performance: A Structured Approach, in: Proc. of 7th International Aluminum Extrusion Technology Seminar 2, 13–22 (2000).
• [2] D. Marchive, High Extrudability Alloys in the 6000 Series, Light Metal Age 41, 3/4, 6–10 (1983).
• [3] S. R. Claves, D. L. Elias, W. Z. Misiołek, Analysis of the lntermetallic Phase Transformation Occurring During Homogenization of 6xxx Aluminum Alloys, Materials Science Forum 396-402, 667-674, (2002)
• [4] W. Kuijpers, W. H. Kool, P. T. G. Koenis, K. E. Nilsen, I. Todd, S. van der Zwaag, Assessment of different techniques for quantification of α-Al(FeMn)Si and β-AlFeSi intermetallics in AA 6xxx alloys, Materials Characterization 49, 409-420 (2003).
• [5] A. J. Bryant, G. E. Macey, R. A. P. Fielding, Homogenization of Aluminium Alloy Extrusiom Billet. Part I: Furnance Design Principles and Application to AA6XXX Series Alloys, Light Metal Age 60, (3/4), 6-15 (2002).
• [6] J. Røyset, M. Rødland, U. Tundal, O. Reiso, Effect of Alloy Chemistry and Process Parameters on the Extrudability and Recrystallization Resistance of 6082 Aluminum Alloy, in: Proc. of 9th International Aluminum Extrusion Technology Seminar & Exposition, (2008).
• [7] O. Reiso, J.E. Hafsås, O. Sjothun, U. Tundal, The Effect of Cooling Rate After Homogenization and Billet Preheating Practice on Extrudability and Section Properties. Part 1: Extrudability and Mechanical Properties, in: Proc. of 6th International Aluminum Extrusion Technology Seminar 1, 1–10 (1996).
• [8] A. Woźnicki, J. Richert, M. Richert, J. Woźnicka, Podatność wlewków ze stopów AlMgSi do wyciskania z przesycaniem na wybiegu prasy, Rudy Metale R. 48, 10-11, 468-473 (2003).
• [9] M. Lefstad, O. Reiso, Metalurgical Speed Limitations During the Extrusion of AlMgSi-Alloys. Proc. of 6th International Aluminum Extrusion Technology Seminar1, 11–21 (1996).
• [10] R. A. Ricks, N. C.Parson, H. L. Yiu, S. A.Court, Microstructural Optimisation for Extrusion Of 6063 Alloys, in: Proc. of 5th International Aluminum Extrusion Technology Seminar, 2, 57–69 (1992).
• [11] S. Zając, B. Bengtsson, C. Jönsson, Influence of cooling after homogenization and reheating to extrusion on extrudability and final properties of AA6063 and AA6082 alloys,. Materials Science Forum 396-402, 399-404, (2002).
• [12] Y. Birol, Homogenization of direct chill cast AlSi1MgMn billets, Int. J. Mater. Res. (formerly Z. Metallkd.) 105, (1), 75-82 (2014).
• [13] A. Woźnicki, Najkorzystniejsze warunki wyciskania stopów AlMgSi z przesycaniem na wybiegu prasy, PhD thesis, AGH University of Science and Technology, Kraków (2004)
• [14] J. Richert, Innowacyjne Metody Przeróbki Plastycznej Metali, Wydawnictwa AGH, Kraków (2010).
• [15] N. Winjum, G. W. Newsted, A. R. Beevis, Continuous Homogenizing of 6xxx Alloy Aluminum Extrusion Billets at Alcoa-Intalco Works. Proc. of 7th International Aluminum Extrusion Technology Seminar 2, 115–123 (2000).
• [16] J. Richert, M. Richert, J. Woźnicka, Z. Stec, Effect of Homogenization Cooling Rate and Microstructural Features of Al-Mg-Si Billets on Extrudability and Section Properties in the T5 Temper. Proc. of 7th International Aluminum Extrusion Technology Seminar 2, 105 – 113 (2000).
• [17] G. Mrówka-Nowotnik, J. Sieniawski, A. Nowotnik, Intermetallic phase identification on the cast and heat treated 6082 aluminium alloy, Archives of Metallurgy and Materials, 51, (4), 599 – 603 (2006).

Uwagi

EN

Financial support from National Centre of Research and Development under grant No: PBS2/B5/26/2013 entitled “New material and technological solutions for extrusion process of high-strength thin-walled hollow shapes from aluminium alloys” is kindly acknowledged