在線淬火強度對6×××系鋁合金型材腐蝕性能的影響

王加興，王曉光，于金鳳，李 慶，王少鵬

（龍口市叢林鋁材有限公司，龍口 265705）

關鍵字：6×××系鋁合金；剝落腐蝕；晶間腐蝕

0 前言

鋁合金應用領域越來越廣，如汽車、軌道交通、海工裝備以及5G 產品等。隨著應用領域的擴展，對鋁合金型材的綜合性能要求也越來越高，尤其是惡劣的服役環境對型材的耐腐蝕性能及型材表面處理提出了更高要求[1]。目前關于鋁合金腐蝕問題的研究很多，但大都集中在2×××系和7×××系鋁合金上，而關于6×××系鋁合金的腐蝕及機理等相關研究較少。李亞萍[2]認為6×××系鋁合金經氯鹽溶液腐蝕的產物以鋁和氧為主。張今捷[3]認為6082 鋁合金的晶間腐蝕性能與粒狀第二相的存在相關。目前新能源汽車客戶對型材的腐蝕性能提出要求，工業生產條件下6×××系鋁合金各牌號的腐蝕性能級別尚不清晰，本文借助于工業大生產，研究了不同在線淬火方式下6061、6005A、6082、6063 和6N01 合金型材的剝落腐蝕和晶間腐蝕性能，了解各合金的腐蝕級別，并對工業生產提供一定的指導。

1 試驗方法

試驗選用6061、6005A、6082、6063 和6N01合金型材，其合金化學成分見表1。對5 種合金型材進行水冷、100%風冷、80%風冷、60%風冷和自然冷卻，型材經175 ℃保溫8 h 的時效處理后開展剝落腐蝕和晶間腐蝕試驗。剝落腐蝕試驗溶液配制和結果判定按照GB/T 22639—2022《鋁合金加工產品的剝落腐蝕試驗方法》要求執行；晶間腐蝕按照GB/T 7998—2005《鋁合金晶間腐蝕測定方法》要求執行。

表1 試驗合金鑄錠化學成分（質量分數/%）

2 試驗結果與討論

2.1 試驗結果

6061 合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結果見表2。水冷、100%風冷、80%風冷和60%風冷淬火條件下，剝落腐蝕性能達到PA 級，自然冷卻條件下剝落腐蝕性能達到EA級，水冷和自然冷卻條件下的剝落腐蝕性能見圖1。5種淬火條件下，晶間腐蝕性能均達到1級，腐蝕深度為63～174 μm；隨著冷卻強度的降低，晶間腐蝕深度呈現遞增趨勢，且自然冷卻條件下晶間腐蝕深度達174 μm。水冷和自然冷卻條件下的晶間腐蝕性能見圖2。

圖1 6061合金不同冷卻條件下的剝落腐蝕性能

圖2 6061合金不同冷卻條件下的晶間腐蝕性能

表2 6061合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結果

6005A合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結果見表3。水冷和100%風冷條件下，剝落腐蝕性能達到PA 級；80%風冷和60%風冷淬火條件下，剝落腐蝕性能達到PB 級；自然冷卻條件下，剝落腐蝕性能達到PC 級。水冷和自然冷卻條件下的剝落腐蝕性能見圖3。5 種淬火條件下，僅60%風冷和自然冷卻條件下有晶間腐蝕傾向，晶間腐蝕深度分別為47 μm和80 μm，如圖4所示。

圖3 6005A合金不同冷卻條件下的剝落腐蝕性能

圖4 6005A合金不同冷卻條件下的晶間腐蝕性能

表3 6005A合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結果

6082 合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結果見表4。5 種淬火方式下型材的剝落腐蝕性能均達到N級，5種淬火方式下均無晶間腐蝕傾向。

表4 6082合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結果

6063 合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結果見表5。5 種淬火方式下型材的剝落腐蝕性能均達到N級，5種淬火方式下均無晶間腐蝕傾向。

6N01 合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結果見表6。5 種淬火方式下型材的剝落腐蝕性能均達到N級，5種淬火方式下均無晶間腐蝕傾向。

2.2 討論

Al-Mg-Si合金的析出相為Mg2Si。Mg2Si的電化學電位低于基體，導致合金出現點蝕傾向。當Al-Mg-Si合金中添加一定的Cu元素時，在熱處理過程中在晶界上會連續析出富銅的CuAl2相，導致晶界處產生貧銅區，CuAl2與貧銅區存在電位差，組成腐蝕電池。其中晶界貧銅區為陽極，會導致晶間腐蝕。由于晶間腐蝕發生在晶界區域，肉眼無法看到，當晶間腐蝕達到一定深度時，腐蝕停止。隨后晶間腐蝕會沿著橫向方向，向整個表面擴展，且在腐蝕產物楔入力的作用下，晶間腐蝕逐步發展為剝落腐蝕。6061 和6005A 合金中均含有一定的Cu，導致型材存在一定的剝落腐蝕和晶間腐蝕傾向[4-7]。

6061 合金不同淬火速率下，型材的晶粒度發生一定的變化，如圖5所示。與水冷淬火條件下相比，自然冷卻條件下晶粒度發生明顯的長大，長大的晶粒利于腐蝕的擴展。6082、6063 和6N01 合金中，Cu 元素的含量控制在0.035%以下，Fe 元素的含量在0.1%～0.15%之間，AlFeSi 相的含量較少，在5種淬火條件下均呈現出較好的剝落腐蝕和晶間腐蝕性能。

圖5 6061合金不同冷卻方式下的晶粒組織

6061合金型材的淬火敏感性溫度區間為230～460 ℃，鼻尖溫度為340 ℃；6005A 合金型材的淬火敏感性溫度區間為280～460 ℃，鼻尖溫度為340 ℃；6082 合金型材的淬火敏感性溫度區間為220～430 ℃，鼻尖溫度為370 ℃；6N01 和6063 合金型材的淬火敏感性溫度區間為250～390 ℃，鼻尖溫度為350 ℃[8-9]。6061合金和6005A合金型材應在淬火敏感性溫度區間內保持較快的冷卻速率，避免淬火過程中的晶粒長大；6082、6063 和6N01 合金在線淬火速率對腐蝕性能沒有明顯的影響，但應在淬火敏感性溫度區間內冷卻，以保持后續良好的性能。

3 結論

6061 和6005A 合金含有一定的Cu，導致合金型材存在剝落腐蝕和晶間腐蝕現象。同時在線淬火速率會影響到型材晶粒度的變化，從而導致腐蝕性能的變化。6063、6082 和6N01 合金型材在不同淬火條件下均呈現出較好的腐蝕性能。