Sakausējumu izstrādes stratēģijas un mikrostrukturālās inženierijas pieejas

Kā sakausējumu klasifikācija nosaka materiālu izvēli

Apzīmējuma sistēma no 1xxx līdz 8xxx grupē kaltos alumīnija sakausējumus pēc to dominējošā sakausējuma elementa, un tas joprojām ir ātrākais veids, kā sašaurināt materiālu izvēli. Katrai sērijai ir raksturīgs izturības, formējamības un izturības pret koroziju līdzsvars, tāpēc inženieris var novērst nepiemērotās ģimenes pirms detalizētas pārbaudes sākšanas.

Sistēma arī brīdina par procesa saderību. 4xxx cietlodēšanas loksne, kas pārklāta ar 3xxx serdi, krāsnī uzvedas ļoti atšķirīgi no monolītās 3xxx loksnes, jo apšuvums kūst, bet serdenis ne. Vispirms izlasot sēriju, pēc tam temperamentu, tad produkta forma ir uzticama darba kārtība.

6061: 6xxx sērijas strukturālais darba zirgs

Sakausējums 6061 apvieno magniju un silīciju, un termiskā apstrāde izgulsnē Mg₂Si daļiņas, kas palielina izturību līdz aptuveni trīs reizes lielākai nekā tīram alumīnijam. Līdzsvaroti hroma piedevas kontrolē graudu augšanu karstuma -ietekmētajā zonā, tāpēc metinātais 6061 saglabā derīgās īpašības, nevis cieš no stipra lokāla spēka zuduma.

T6 temperaments: apmēram 310 MPa stiepes izturība ar aptuveni 12 % pagarinājumu

Laba apstrādājamība, piemērota sarežģītām konstrukcijas sastāvdaļām

Izturība pret koroziju ir piemērota lietošanai ārpus telpām bez pārklājuma lielākajā daļā atmosfēru

Pieejams kā ekstrūzija, loksne, plāksne, stienis un caurule atbilstoši ASTM B221 un ASTM B209

Viegli metināms ar parastajiem loka procesiem, ja pildvielas izvēle atbilst ekspluatācijas apstākļiem

Mērenas stiprības, vieglas ekstrūzijas un paredzamās metināšanas kombinācija ir iemesls, kāpēc 6061 parādās kravas automašīnu rāmjos, mašīnu aizsargos, kronšteinos un konstrukcijas profilos daudz biežāk nekā jebkurš cits termiski apstrādājams sakausējums.

3004 un dzērienu kārbu korpuss

Sakausējums 3004 parāda, kāpēc mangāns pieder 3xxx saimei. Mangāns apmēram 1,2% stiprina metālu, neiznīcinot elastību, kas nepieciešama dziļajai vilkšanai, savukārt magnijs aptuveni 1,0% apmērā nodrošina papildu sacietēšanu pēc ķermeņa formēšanas. Materiāls panes aptuveni 50 % sieniņu retināšanas skārdenes sienu gludināšanas stadijā, un iegūtā virsma droši iztur pārklājumu iekšējo apdegumu.

Pārstrādājamība pastiprina izvēli: sakausējums saglabā savu vērtību, atkārtoti savācot un pārkausējot, tāpēc kārbu krājumu plūsma saglabājas ekonomiski pievilcīga, kā arī tehniski izmantojama.

5083 un jūras izturība pret koroziju

Jūras pakalpojums ir klasiskā 5xxx lietojumprogramma. Sakausējums 5083 satur apmēram 4,5 % magnija, un fāze (Al₃Mg₂), kas veidojas gar graudu robežām, ir tās uzvedības atslēga jūras ūdenī. Dzelzs un silīcija piemaisījumu kopējais saturs ir mazāks par aptuveni 0,4%, tāpēc galvaniskās šūnas, kas citādi paātrinātu vietējo uzbrukumu, netiek veicinātas.

Aukstās apstrādes lifti nodrošina apmēram 215 MPa, kamēr sakausējums paliek metināms

Korpusa konstrukciju spriedzes-korozijas pretestību atbalsta gadu desmitiem ilgā kuģu plātņu apkalpošanas pieredze ASTM B928

Regulāra mazgāšanas{0}}apkope nodrošina pasīvās oksīda plēves uzturēšanu labā stāvoklī

Pielietojums ietver korpusa apšuvumu, virsbūves, ieklāšanu, cisternas un jūras konstrukcijas

Tā kā stiprināšanas mehānisms ir sacietēšana ar darbu un cietā{0}}šķīduma sacietēšana, nevis nokrišņi, 5083 nezaudē savas īpašības, metinot to tik asi kā 7xxx sakausējums, kas ir praktiskais iemesls, kāpēc tas dominē metinātajā jūras un kriogēnajā ražošanā.

7075 un mikrostrukturālā dizaina stiprināšanai

7xxx saimē dominējošās nogulsnes ir η fāze, MgZn₂, veidojas cinka un magnija izturēšanas laikā cietā šķīdumā. Vara piedevas uzlabo šo nogulšņu saskaņotību ar matricu, un kontrolēta dzēšana veido dislokācijas tīklu, kas vēl vairāk nostiprina matricu. Sakausējums 7075 ar aptuveni 5,6 % cinka, 2,5 % magnija un 1,6 % vara sasniedz aptuveni 570 MPa stiepes izturību T651 rūdījumā, kas ir salīdzināms ar dažiem konstrukciju tēraudiem ar trešdaļu no blīvuma.

Cirkonija mikro{0}}sakausējums ir mikrostrukturāls triks, kas padara īpašumu izmantojamu: tas nostiprina graudu robežas un novērš pārkristalizāciju, tāpēc apstrādātā, iegarenā graudu struktūra, kas sakausējumam piešķir stingrību un noguruma izturību, iztur šķīduma apstrādi. Tā pati loģika izskaidro, kāpēc 7075 parasti tiek izvēlēts ļoti noslogotām detaļām, kur svara samazināšana ir kritiska, un kāpēc dizaineri apmaiņā pret šo veiktspēju pieņem stingrāku apstrādes, dzesēšanas un spriedzes mazināšanas kontroli.

Bieži uzdotie jautājumi

J: Kā sēriju klasifikācija palīdz izvēlēties materiālu?
Sistēma 1xxx-8xxx sakausējumus grupē pēc dominējošā leģējošā elementa, tāpēc izturību, korozijas izturēšanos, formējamību un savienošanas metodi var ātri sašaurināt, pirms tiek salīdzinātas detalizētas īpašības.

J: Kāpēc 6061 sauc par strukturālo darba zirgu?
Tas līdzsvaro mērenu izturību, labu apstrādājamību, paredzamu metināšanas un āra korozijas izturību, un ir pieejams visos izplatītajos izstrādājumos, kas novērš piegādes un ražošanas risku.

J: Kāpēc dzērienu tvertnē tiek izmantots 3004?
Mangāns aptuveni 1,2 % apmērā palielina izturību, nezaudējot formējamību, magnija daudzums aptuveni 1,0 % nostiprina izveidoto korpusu, un sakausējums pieļauj aptuveni 50 % sieniņu retināšanu gludināšanas laikā.

J: Kas padara 5083 piemērotu jūras konstrukcijām?
Apmēram 4,5 % magnija ar kopējo dzelzs un silīcija saturu zem aptuveni 0,4 % saglabā metālu ķīmiski viendabīgu, tāpēc (Al₃Mg₂) graudu-robežfāze neveicina paātrinātu uzbrukumu jūras ūdenī.

J: Kāpēc 7075 sasniedz tik augstu izturību?
Novecots MgZn₂izgulsnējas ar vara piedevām, lai uzlabotu saskaņotību, apvienojumā ar dislokācijas tīklu no kontrolētas rūdīšanas un cirkoniju, kas novērš pārkristalizāciju, tādējādi saglabājot apstrādāto graudu struktūru.

J: Vai stiprināšanas mehānismu var mainīt pēc izgatavošanas?
Jā termiski-apstrādājamām 2xxx, 6xxx un 7xxx ģimenēm, kur temperamentu nosaka šķīduma apstrāde un novecošana, bet ne darbam-rūdītajām 3xxx un 5xxx ģimenēm, kuru spēks ir saistīts ar ripošanas un formēšanas vēsturi.