Ako sa klasifikujú hliníkové zliatiny
Štvormiestny systém tvárnenej zliatiny zoskupuje kovy podľa ich hlavného legujúceho prvku: 1xxx je v podstate čistý hliník, 2xxx je na báze medi, 3xxx je na báze medi, 3xxx je na báze mangánu{5}}, 5xxx je na báze horčíka-, 6xxx kombinuje horčík a kremík s horčíkom a 1}xx na báze medi a 1}xx na báze medi.{0}x Druhý rozdiel je v praxi rovnako dôležitý: zliatiny 2xxx, 6xxx a 7xxx sú tepelne{15}}spracovateľné, zatiaľ čo triedy 1xxx, 3xxx a 5xxx získavajú pevnosť iba spevňovaním.
Výber triedy preto začína dvoma otázkami: ktorá vlastnosť dominuje dizajnu a môže byť diel po tvarovaní tepelne-spracovaný?
6061 verzus 7075: Pevnosť, zvárateľnosť a prípady použitia
| Nehnuteľnosť | 6061-T6 | 7075-T6 |
|---|---|---|
| Hlavné legujúce prvky | Mg a Si | Zn, Mg a Cu |
| Typická pevnosť v ťahu | 310 MPa | 572 MPa |
| Typická medza klzu | 276 MPa (minimálne 240 MPa) | 503 MPa |
| Zvárateľnosť | Výborne | Chudobný; strata pevnosti v zóne zvaru |
| Odolnosť proti korózii | Dobré, vrátane morskej expozície | Mierne; chránené obkladom alebo náterom |
| Typické aplikácie | Konštrukčné rámy, konzoly, námorný hardvér, rámy bicyklov | Nosníky krídel lietadla, vysoko zaťažené kovania, súťažné komponenty |
6061 je univerzálna-štrukturálna zliatina: zvárateľná, odolná voči korózii a dostupná v širokej škále výliskov a platní. 7075 dosahuje úroveň pevnosti blížiacu sa niektorým oceliam, ale obetuje zvárateľnosť a koróznu výkonnosť, takže je vyhradená pre diely, pri ktorých dráha zaťaženia odôvodňuje dodatočné náklady a požiadavky na konečnú úpravu.
Čítanie teplotných označení
| Označenie | Význam | Effect |
|---|---|---|
| O | Žíhané | Najjemnejší, najtvarovateľnejší stav |
| H1x | Kmeň iba stuhnutý | Sila stúpa s číslom temperamentu, od H12 po H18 |
| H2x | Kmeň vytvrdený a potom čiastočne žíhaný | O niečo ťažnejší pri rovnakej úrovni pevnosti |
| H3x | Kmeň stuhnutý a potom stabilizovaný | Štandard pre hárok 5xxx, napr. . 5052-H32 |
| T4 | Roztok tepelne spracovaný a prirodzene starnutý | Stredná pevnosť, dobrá tvárnosť po starnutí |
| T6 | Roztok tepelne spracovaný a umelo starnutý | Špičková pevnosť pre triedy 6xxx a 7xxx |
Medzera, ktorú vytvára temperovanie, je veľká. Žíhaná trieda 1100 poskytuje medzu klzu približne 35 MPa, zatiaľ čo 6061-T6 dosahuje približne 276 MPa. Pre danú sekciu výber temperovania často mení nosnosť viac ako zmena zliatiny.
Prečo je 5052 štandardnou voľbou pre námornú službu
5052 obsahuje približne 2,5 % horčíka, čo podporuje stabilnú ochrannú vrstvu oxidu v-soľných a neustále vlhkých podmienkach. Táto trieda si zachováva užitočnú ťažnosť pri nízkej teplote, lepšie odoláva biologickému znečisteniu ako nenatretá oceľ a ľahko sa zvára a tvaruje. Typickými aplikáciami sú trupy lodí, konštrukcie dokov, komponenty pontónov a chodníky na mori; únavový výkon v mokrej prevádzke je výrazne lepší ako u mnohých zliatin s vyššou{5}}pevnosťou.
1100 hliník v chemickom a potravinárskom zariadení
1100 je z viac ako 99 % čistý hliník. Je mäkšia ako ktorákoľvek zliatina v zozname, ale má vynikajúcu odolnosť voči širokému spektru kyselín a organických zlúčenín a v podstate -nereaguje s kyselinou octovou, kyselinou dusičnou a alkoholmi. Táto kombinácia podporuje chemické skladovacie nádrže, farmaceutické potrubia a linky na spracovanie potravín, kde je potrebné zabrániť kontaminácii. Jeho vysoká tepelná vodivosť je ďalšou výhodou v doskách výmenníka tepla a plášťových nádobách.
Tepelné a fyzikálne vlastnosti v porovnaní s oceľou
| Nehnuteľnosť | Zliatiny hliníka | Uhlíková oceľ |
|---|---|---|
| Tepelná vodivosť | 138–222 W/m·K (5052 až 1100) | Približne 50 W/m·K |
| Tepelná rozťažnosť | 23.6 µm/m·K | Približne 12 um/m·K |
| Rozsah topenia | 582–660 stupňov v závislosti od stupňa | Okolo 1370-1538 stupňov |
| Hustota | 2,7 g/cm³ | 7,85 g/cm³ |
| Modul pružnosti | Približne 70 GPa | Približne 200 GPa |
Hliník vedie teplo zhruba tri až štyrikrát rýchlejšie ako oceľ a pri rovnakom náraste teploty sa roztiahne asi dvakrát toľko, takže dlhé jazdy potrebujú dilatačné škáry a klzné spoje. Nižší bod tavenia výrazne uľahčuje odlievanie a vytláčanie ako pri oceli, ale obmedzuje používanie pri vysokých{1}}teplotách, pokiaľ sa nezvolí vhodná zliatina a konštrukčná teplota.
Výber zliatiny: Praktická cesta
Morská voda, soľný sprej alebo mokré čistenie: vyberte si radšej 5052 alebo 5083 než tepelne-spracovateľnú zliatinu
Zvárané konštrukčné rámy: 6061-T6 s výplňou 4043 alebo 5356 alebo 5052, kde nie je k dispozícii žiadne tepelné spracovanie
Maximálna pevnosť pre opracovanú armatúru: 7075-T6, so schémou náteru na ochranu proti korózii
Chemický, farmaceutický alebo potravinový kontakt: 1100 pre čistú chemickú odolnosť, 5052 tam, kde je potrebná väčšia pevnosť
Hlboké tvarovanie alebo silné ohýbanie: žíhané O temperovanie, potom starnutie alebo akceptovanie nižšej pevnosti tvarovaného dielu
Často kladené otázky
Otázka: Čo je silnejšie, 6061 alebo 7075?
7075-T6 je zhruba dvakrát silnejší z hľadiska výnosu, približne 503 MPa oproti 276 MPa pre 6061-T6. Kompromisom je slabá zvárateľnosť a slabšia odolnosť proti korózii, takže 7075 sa bežne používa skôr na opracované alebo nitované diely ako na zvárané konštrukcie.
Otázka: Čo znamená T6 na certifikáte materiálu?
Zaznamenáva tepelné spracovanie roztoku, po ktorom nasleduje umelé starnutie na maximálnu pevnosť. Časť 6061-T6 nie je možné po starnutí znovu tvarovať bez toho, aby stratila svoj temperament, takže tvarovanie musí byť dokončené pred konečným tepelným spracovaním.
Otázka: Prečo sa 5052 používa pre lode namiesto pevnejšej zliatiny?
Námorná služba oveľa viac trestá koróziu a únavu, než odmeňuje špičkovú pevnosť v ťahu. 5052, zachováva si svoj ochranný oxidový film, zostáva ťažná pri nízkej teplote a zvaruje bez straty integrity spoja.
Otázka: Je 1100 vhodný pre tlakové zariadenia?
1100 sa používa na chemické a potravinárske spracovanie kvôli svojej čistote a odolnosti proti korózii, ale jeho nízka pevnosť obmedzuje tlakové hodnotenie. Vyššie-triedy pevnosti sa vyberajú tam, kde hrúbku steny určuje skôr vnútorný tlak než chemická kompatibilita.
Otázka: O koľko viac expanduje hliník ako oceľ?
Približne dvakrát toľko, zhruba 23,6 oproti 12 µm/m·K. Desaťmetrová hliníková dráha sa pri rovnakej zmene teploty posunie o niekoľko milimetrov viac ako oceľová dráha, a preto sú dilatačné škáry navrhnuté v.
Otázka: Dá sa tepelne-zliatina zvárať a zároveň si zachovať svoju pevnosť?
Nie úplne. Zváranie nadmerne-starne tepelne-ovplyvnenú zónu a znižuje lokálnu pevnosť až o polovicu pri typoch 6xxx a 7xxx. Návrh buď akceptuje zmäkčenú zónu, alebo presunie zvar do oblasti s nižším-napätím.
