Wat is het verschil tussen aluminiumlegeringen 6061-T6 en 7075-T651 en welke moet je kiezen voor je project? Dit artikel duikt in de eigenschappen, toepassingen en belangrijkste verschillen tussen deze twee populaire legeringen. Van hun sterkte en hardheid tot hun corrosiebestendigheid en bewerkbaarheid, je zult leren hoe de unieke eigenschappen van elke legering ze geschikt maken voor verschillende toepassingen. Aan het einde ben je uitgerust om een weloverwogen beslissing te nemen over welke aluminiumlegering het beste is voor jouw specifieke behoeften.
Bij mechanisch ontwerp gebruiken we vaak aluminiumlegeringen. 6061-T6 en 7075-T651 zijn bijvoorbeeld de twee meest gebruikte aluminiumlegeringen.
Omdat ze een goede sterkte-gewichtsverhouding hebben, wat betekent dat ze licht maar ook sterk zijn, worden ze vaak gebruikt in gewichtsgevoelige toepassingen zoals hogesnelheidsplatforms, vliegtuigconstructies en fietsframes.
De vraag is dus: Wat is het verschil tussen 6061-T6 en 7075-T651? Wat betekenen de aanduidingen "6xxx" en "7xxx" betekenen? En wat betekenen "T6" en "T651"?
Nu we het hierover hebben, moeten we de classificatie en naamgeving van aluminiumlegeringen vermelden.
(1) Gesmeed en gegoten aluminium legeringen:
We weten dat aluminiumlegeringen gebaseerd zijn op aluminium waaraan één of twee belangrijke legeringselementen zijn toegevoegd die metaaleigenschappen hebben.
In de meeste aluminiumlegeringen ligt het aluminiumgehalte tussen 90% tot 96% en andere legeringselementen zijn onder andere koper, zink, mangaan, magnesium en silicium.
Volgens het type productieproces kunnen aluminiumlegeringen worden ingedeeld in gesmede aluminiumlegeringen en gegoten aluminium legeringen.
Gesmede aluminiumlegeringen worden geproduceerd in de vorm van ingots of knuppels en vervolgens bewerkt via verschillende processen zoals walsen, extrusie, vervorming, trekken, enz. om legeringen te produceren die door eindgebruikers tot onderdelen kunnen worden bewerkt.
Gegoten aluminiumlegeringen worden gemaakt door gietmethoden om ingotlegeringen te produceren.
Smeedbare aluminiumlegeringen van verschillende kwaliteiten | ||||||
Rang | Hoofd legeringselementen | Versterkingsmethode | Sterkte | Corrosiebestendigheid | Verwerkbaarheid/vormbaarheid | Verbinding/lasprestaties |
1xxx | Ongelegeerd (99% AI) | spanningsuitharding | 5 | 1 | 1 | 3 |
2xxx | koper | warmtebehandeling | 1 | 4 | 4 | 5 |
mangaan | spanningsuitharding | 3 | 2 | 1 | 1 | |
4xxx | silicium | Verstevigd magnesium met warmtebehandelbaar | 3 | 4 | 1 | 1 |
5xXx | magnesium | spanningsuitharding | 2 | 1 | 1 | 1 |
6xxx | Magnesium, silicium | warmtebehandeling | 2 | 3 | 2 | 2 |
7xxx | zink | warmtebehandeling | 1 | 1 | 4 | 3 |
8xxx | Lithium, tin | warmtebehandeling |
Gegoten aluminiumlegeringen van verschillende kwaliteiten | ||||||
Rang | Belangrijkste legeringselementen | Versterkingsmethode | Krakende gevoeligheid | Corrosiebestendigheid | Afwerking | Lasprestaties |
1xx.x | Ongelegeerd (99% A) | spanningsuitharding | — | 1 | 1 | 1 |
2xx.x | koper | warmtebehandeling | 4 | 4 | 1-3 | 2-4 |
3xx.x | Silicium, magnesium, koper | warmtebehandeling | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 1-3 |
4xx.x | silicium | spanningsuitharding | 1 | 2-3 | 4-5 | 1 |
5xx.x | magnesium | spanningsuitharding | 4 | 2 | 1-2 | 3 |
6xx.x | niets | niets | — | — | ||
7xx.x | zink | warmtebehandeling | 4 | 4 | 1-2 | 4 |
8xx.x | Tin, koper, nikkel | warmtebehandeling | 5 | 5 | 3 | 5 |
Opmerking: Cellen zonder cijfers zijn vaak niet gespecificeerd of moeilijk samen te vatten. Niveau 1 duidt op een zeer goede beoordeling, niveau 5 op een slechte beoordeling en de niveaus 2-4 vallen binnen het tussenliggende bereik. |
Gesmede aluminiumlegeringen en gegoten aluminiumlegeringen.
Gesmede aluminiumlegeringen bevatten niet meer dan 4% legeringselementen, terwijl gegoten aluminiumlegeringen een legeringssamenstelling hebben die groter is dan 10%.
Dit komt omdat het hogere gehalte aan legeringselementen leidt tot lagere taaiheid, wat latere verwerking kan belemmeren.
Daarom wordt in de praktijk in de meeste gevallen gebruik gemaakt van gesmede aluminiumlegeringen zoals de veelgebruikte 6061, 7075, 5083, 1100 en zelfs AL-Li8090-T8771.
(2) Warmtebehandelbare aluminiumlegeringen en niet-warmtebehandelbare aluminiumlegeringen.
Aluminiumlegeringen kunnen ook worden ingedeeld in warmtebehandelbare en niet-warmtebehandelbare categorieën op basis van het feit of ze een warmtebehandeling kunnen ondergaan. Warmtebehandelbare aluminiumlegeringen vertrouwen op de belangrijkste legeringselementen (en enkele minder belangrijke) om significante vaste oplossing en precipitatieharding te bieden tijdens het verouderingsproces, waardoor de sterkte en hardheid van de legering.
Dit omvat verschillende concepten zoals warmtebehandeling in vaste oplossing en veroudering. Later zullen we andere concepten behandelen die te maken hebben met het versterken van legeringen, zoals koudvervormen en spanningsuitharden.
Koudvervormen verwijst naar plastische vervorming die optreedt in metalen bij een bepaalde temperatuur en snelheid, waardoor spanningsuitharding wordt bereikt - bijvoorbeeld door walsen of trekken - om de sterkte te verhogen.
Het principe achter koud bewerken is dat het dislocaties en vacatures creëert in de microstructuur, waardoor de relatieve beweging tussen atomen wordt onderdrukt en uiteindelijk de sterkte van de legering toeneemt.
Verstevigen is een manier om de metaalstructuur te wijzigen door koudvervormen, waardoor de sterkte en hardheid toenemen maar de vervormbaarheid afneemt. Zie figuur 4 in dit artikel voor een beter begrip van spanningsharden.
Warmtebehandeling met vaste oplossing is een methode om een product te verhitten tot een geschikte temperatuur en het daar lang genoeg vast te houden zodat de opgeloste stoffen vaste oplossingen worden, gevolgd door snelle afkoeling om de opgeloste stoffen in de vaste oplossing te houden.
Voor aluminiumlegeringen betekent warmtebehandeling in vaste oplossing het verhitten van de legering tot een hoge temperatuur van 440℃-530℃ (de specifieke temperatuur hangt af van de legeringselementen), waarbij de legeringselementen in het aluminium worden opgelost om het zachter te maken.
Het materiaal wordt dan meestal afgekoeld in water om de verdeling van opgeloste elementen in de legering te behouden.
Veroudering verwijst naar het neerslaan van opgeloste atomen uit een oververzadigde vaste oplossing na een warmtebehandeling in vaste oplossing. Dit kan natuurlijk gebeuren bij kamertemperatuur of kunstmatig in een oven bij lage temperatuur, wat resulteert in fijnere atomaire neerslag en zo de sterkte van de legering verbetert.
Voor aluminiumlegeringen is veroudering het proces van het neerslaan van een deel van de legeringselementen of verbindingen uit de oververzadigde vaste oplossing om de gewenste mechanische eigenschappen te verkrijgen.
Na warmtebehandeling in vaste oplossing en afschrikken is het materiaal relatief zacht, waardoor het geschikt is voor strekken om het materiaal sterker te maken.
Als het materiaal na het afschrikken op natuurlijke wijze in de lucht veroudert, zal het geleidelijk harder worden. Deze verandering gaat echter heel langzaam en bij sommige legeringen kan het enkele jaren duren voordat ze hun maximale hardheid bereiken.
Als het materiaal onmiddellijk kunstmatig wordt verouderd, waarbij het opnieuw wordt verwarmd tot 100-200°C en een bepaalde tijd wordt vastgehouden, zal het uitharden door het neerslaan van verhardingsverbindingen en zal de sterkte sterk toenemen.
Tijdens het verouderingsproces is het cruciaal om de temperatuur en de tijd goed te regelen. Een hoge temperatuur met een lange verouderingstijd kan leiden tot de vorming van grotere precipitatie-elementen en het precipitatiehardingseffect sterk verminderen.
Aan de andere kant zal een te lage verouderingstemperatuur te veel precipitatietijd vergen om goede versterkende effecten te produceren. Een langere tijd betekent een lagere efficiëntie en hogere kosten.
Uitgloeien: verhitten en langzaam afkoelen om inwendige spanning en taaiheid verbeteren.
Temperen: opnieuw verhitten na blussen. Het Engelse woord "temper" betekent ook boos worden. Als iemand kalm is, is zijn humeur klein, maar als hij boos wordt, laait zijn humeur op. Het is begrijpelijk dat als iemand boos wordt, zijn humeur terugkomt, vandaar de term "temperen" (gewoon voor het geheugen).
Nu we een aantal concepten hebben uitgelegd, gaan we verder.
Niet-warmtebehandelbare aluminiumlegeringen kunnen geen significante vaste oplossing- en precipitatiehardingseffecten geven met hun primaire legeringselementen tijdens warmtebehandelings- en verouderingsprocessen in oplossing. Daarom kan hun sterkte alleen worden verbeterd door middel van verstevigingsmethoden zoals koudwalsen of trekken.
Bijvoorbeeld, klasse 1, 3 en 5 smeden aluminiumlegeringen zijn niet warmtebehandelbaar, terwijl klasse 2, 6 en 7 warmtebehandelbaar zijn.
Voor gegoten aluminiumlegeringen zijn type 1, 4 en 5 niet warmtebehandelbaar, terwijl type 2, 3, 7 en 8 wel warmtebehandelbaar zijn.
Niet-warmtebehandelbare aluminiumlegeringen kunnen alleen sterker worden door hardingsprocessen zoals walsen en trekken, die dislocaties en vacatures in de structuur creëren, waardoor de relatieve atoombeweging wordt geremd en de sterkte van de legering toeneemt.
Warmtebehandelbare aluminiumlegeringen kunnen sterker worden door zowel warmtebehandeling als door harding.
Met andere woorden, of een aluminiumlegering al dan niet een warmtebehandeling kan ondergaan, bepaalt de versterkingsmethode.
Sterkte van gesmeed aluminium | ||||
Rang | Inhoud van het hoofdelement (%) | Versterkingsmethode | Treksterkte (MPa) | Opbrengststerkte (MPa) 0,2% |
1xxx | Aluminium: 99,00-99,99 | Koud werken | 75-175 | 28-152 |
2xxx | Koper: 2,2-6,8 | warmtebehandeling | 170-520 | 76-345 |
3xxx | Mangaan: 0,3-1,5 | Koud werken | 140-280 | 41-248 |
4xxx | Silicium: 3.6-13.5 Koper: 0,1-4,7 Magnesium: 0.05-1.3 | Koudbewerking, sommige kunnen een warmtebehandeling ondergaan | 105-350 | 45-180 |
5xxx | Magnesium: 0.5-5.5 | Koud werken | 140-380 | 41-345 |
6xXx | Silicium: 0.2-1.8 Magnesium: 0.35-1.5 | warmtebehandeling | 150-380 | 55.2-276 |
7xXx | Zink: 0,8-8,2 Magnesium: 0.1-3.4 Koper: 0,05-2,6 | warmtebehandeling | 380-620 | 103-503 |
Opmerking: De treksterkte en rekgrens in de tabel zijn gemiddelde waarden. |
Sterkte van gegoten aluminiumlegeringen | ||||
Rang | Inhoud van het hoofdelement (%) | Versterkingsmethode | Treksterkte (MPa) | Opbrengststerkte (MPa) 0,2% |
1xx.x | Aluminium: 99-99,99 | Koud werken | 131-448 | 28-152 |
2xx.x | Koper: 4-4,6 | warmtebehandeling | 131-276 | 90-345 |
3xx.x | Silicium: 5-17 | warmtebehandeling | 117-172 | 66-172 |
4xx.X | Silicium: 5-12 | Koud werken | 117-172 | 41-48 |
5xx.x | Magnesium: 5-12 | Koud werken | 131-448 | 62-152 |
6xx.x | / | |||
7xx.x | Zink: 6,2-7,5 | warmtebehandeling | 207-379 | 117-310 |
Opmerking: De treksterkte en rekgrens in de tabel zijn gemiddelde waarden. |
Aluminiumlegeringen worden weergegeven door vier cijfers gevolgd door enkele symbolen, zoals 5083-H112, 7075-T73, enz.
De representatiemethode maakt ook duidelijk onderscheid tussen gesmede aluminiumlegeringen en gegoten aluminiumlegeringen.
Er is een decimaalteken in de eerste 4 cijfers van gegoten aluminiumlegeringen, terwijl er geen decimaalteken is in gesmede aluminiumlegeringen.
Bijvoorbeeld, 1xxx, 3xxx, 5xxx, 7xxx staan voor gesmede aluminiumlegeringen, terwijl 1xx.x, 3xx.x, 5xx.x, 7xx.x staan voor gegoten aluminiumlegeringen.
Omdat gesmede aluminiumlegeringen vaker worden gebruikt in de huidige techniek, zal ik me hieronder voornamelijk richten op gesmede aluminiumlegeringen.
Het eerste cijfer staat voor het type aluminiumlegering, bestaande uit de cijfers 1-9, waarbij verschillende cijfers staan voor verschillende legeringssamenstellingen.
Het tweede cijfer staat voor de wijziging van de samenstelling van de legering, waarbij 0 staat voor de originele samenstelling, 1 voor de eerste wijziging, 2 voor de tweede wijziging enzovoort, wat de verschillen in de inhoud van verschillende legeringselementen aangeeft. Bijvoorbeeld, 7075 vertegenwoordigt de originele aluminium-zink legering, terwijl 7175 en 7475 gewijzigde aluminium-zink legeringen vertegenwoordigen. 7175 en 7475 zijn gewijzigde kwaliteiten van 7075.
Het derde en vierde cijfer staan voor specifieke legeringen in de legeringsreeks. De waarden van deze cijfers hebben geen speciale betekenis.
1xxx serie
De 1xxx serie aluminium legeringen is eigenlijk geen echte aluminiumlegering, omdat hun aluminiumgehalte 99% is, waardoor ze commercieel zuiver aluminium zijn.
In termen van mechanica heeft dit type legering een goede vervormbaarheid. 1100 wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt voor plaatmetaal voor het vormen en voor gewone farmaceutische en voedsel aluminiumfolieverpakkingen, die ook worden gemaakt van legeringen uit de 1xxx-reeks.
Bovendien hebben legeringen uit de 1xxx serie een goede corrosiebestendigheid en verwerkbaarheid en kunnen ze door verwerking worden gehard om hun sterkte te verhogen.
Door hun uitstekende geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid worden deze legeringen veel gebruikt op het gebied van energieoverdracht.
2xxx-serie
Het belangrijkste legeringselement van de 2xxx serie is koper, met een kleine hoeveelheid magnesium.
Omdat koper bij hoge temperaturen kan oplossen in aluminium, reageert dit type legering op versterking in vaste oplossing en wordt het een warmtebehandelbare aluminiumlegering genoemd.
Na een warmtebehandeling kan het een uitstekende sterkte hebben, vergelijkbaar met laag koolstofstaal.
Door de aanwezigheid van koper is het natuurlijk ook gevoeliger voor corrosie.
2024 is een typische en veelgebruikte aluminiumlegering uit de 2xxx-serie.
3xxx-serie
Het primaire legeringselement van klasse 3 aluminiumlegeringen is mangaan.
Deze legeringen hebben een gemiddelde sterkte en een uitstekende verwerkbaarheid.
De aluminiumlegering 3003 in deze klasse wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt voor warmteafvoerapparaten vanwege de goede vervormbaarheid.
Een ander voorbeeld is de aluminiumlegering 3004, die goed vervormbaar en verwerkbaar is en vaak wordt gebruikt voor de productie van drankblikjes.
4xxx-serie
Het primaire legeringselement van klasse 4 aluminiumlegeringen is silicium.
De toevoeging van silicium kan het smeltpunt verlagen zonder de vervormbaarheid te beïnvloeden. Daarom worden deze legeringen meestal gebruikt als lasdraad om andere materialen te verbinden. aluminium materialen.
Bovendien is de oxidelaag van klasse 4-legeringen esthetisch aantrekkelijk, waardoor ze populair zijn in bouwtoepassingen. De meest representatieve legering in deze klasse is 4047, die een goed thermisch en elektrisch geleidingsvermogen heeft, evenals corrosiebestendigheid.
Deze legeringen zijn meestal niet warmtebehandelbaar, maar afhankelijk van het siliciumgehalte en andere legeringselementen kunnen sommige een bepaalde mate van warmtebehandeling ondergaan.
5xxx-serie
Het primaire element van klasse 5 aluminiumlegeringen is magnesium, met een kleine hoeveelheid mangaan in specifieke legeringen.
Deze legeringen kunnen worden versterkt door spanningsuitharding, zijn gemakkelijk te lassen en hebben een uitstekende corrosiebestendigheid, waardoor ze geschikt zijn voor maritieme omgevingen, zoals scheepsrompen, loopplanken en andere maritieme apparatuur.
De legering 5052 heeft bijvoorbeeld een goede weerstand tegen zeewatercorrosie en een uitstekende vervormbaarheid, waardoor het vaak wordt gebruikt in zeeschepen. De legering 5083 is geschikt voor tanks en gevechtsvliegtuigen, terwijl de legering 5005 vaak wordt gebruikt in bouwconstructies.
De 6xxx serie
De belangrijkste legeringselementen van de 6xxx serie aluminiumlegering zijn magnesium en silicium, die Mg2Si vormen tijdens een warmtebehandeling in vaste oplossing.
Dit type legering kan zijn sterkte verbeteren door een warmtebehandeling. Hoewel het niet de hoge sterkte heeft van de 2xxx en 7xxx series aluminiumlegeringen, combineert het goede sterkte, verwerkbaarheid, lasbaarheidvervormbaarheid en corrosiebestendigheid.
De 6xxx-serie legering geproduceerd door extrusie is de eerste keuze in de mechanische en structurele engineering.
Bijvoorbeeld, 6061 aluminiumlegering is de meest flexibele warmtebehandelbare aluminiumlegering, die de meeste uitstekende eigenschappen van aluminium behoudt. Daarom is het ook de meest gebruikte aluminiumlegering in onze ontwerpen. Deze kwaliteit heeft een breed scala aan mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid, uitstekende verwerkbaarheid onder gegloeide omstandigheden, kan worden verwerkt met conventionele methoden en kan ook worden gelast.
7xxx serie aluminiumlegeringen
Het belangrijkste legeringselement van de 7xxx serie aluminiumlegeringen is zink, meestal met een bepaalde hoeveelheid koper en magnesium.
Door het gebruik van zink is dit type legering de sterkste van alle smeedlegeringen en de sterkte kan zelfs die van sommige staalsoorten overtreffen.
Daarom worden 7xxx legeringen vaak gebruikt in de vliegtuigindustrie. Hoewel de toevoeging van zink de verwerkbaarheid vermindert, compenseert de uitstekende sterkte deze tekortkomingen.
Bijvoorbeeld, 7075 aluminiumlegering, omdat het een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding heeft, is de ideale keuze voor onderdelen met een hoge belasting. Het kan naar behoefte worden gevormd en bewerkt, en ook warmtebehandeld en andere bewerkingen ondergaan.
8xxx serie aluminiumlegeringen
De 8xxx serie aluminiumlegeringen gebruiken ongebruikelijke elementen als legeringselement, zoals lithium, tin of ijzer.
Dit type legering wordt meestal gebruikt in specifieke toepassingen, zoals prestaties bij hoge temperaturen, lagere dichtheid, hogere stijfheid en andere vereisten.
Zo wordt bijvoorbeeld de aluminium-lithiumlegering 8090-T8771 gebruikt voor het roteren met hoge snelheid, het lage traagheidsmoment en de grote draaitafel met hoge stijfheid.
8xxx legeringen worden ook vaak gebruikt in helikopteronderdelen en andere ruimtevaarttoepassingen.
Aluminiumlegeringen worden gegroepeerd en weergegeven met getallen van vier cijfers, waarbij verschillende cijfers staan voor verschillende legeringssamenstellingen.
Het belangrijkste legeringselement van 2xxx legeringen is bijvoorbeeld koper, terwijl de belangrijkste legeringselementen van 6xxx aluminiumlegeringen magnesium en silicium zijn en het belangrijkste element van 7xxx aluminiumlegeringen zink is.
Warmtebehandeling aluminiumlegering wordt weergegeven door hoofdletters en cijfers.
Hoofdletters, zoals F, O, H, W, T, enz. staan voor verschillende soorten warmtebehandelingen.
Bijvoorbeeld 6061-T6: Deze aluminiumlegering behoort tot de 6xxx-serie aluminiumlegering, die een aluminium-magnesium-siliciumlegering is, een warmtebehandeling in vaste oplossing heeft ondergaan en vervolgens kunstmatig is verouderd: T6.
Een ander voorbeeld is 7075-T651, dat in principe is gehard als T6. Dit betekent dat het een warmtebehandeling in vaste oplossing heeft ondergaan, is afgekoeld en daarna kunstmatig is verouderd. Het getal 5 staat voor spanningsontlasting en het getal 1 geeft aan dat de rek na spanningsontlasting tussen 0,5-2% ligt.
Methoden voor het temperen en versterken van aluminiumlegeringen | ||||
F | – | F=Als Gefabriceerd, waarmee een product wordt aangeduid dat is gemaakt door middel van een gietproces. Bijvoorbeeld, gesmede of gegoten legeringproducten worden vervaardigd door processen zoals walsen, extruderen, smeden, trekken of gieten, die geen speciale controle hebben over de thermische omstandigheden tijdens de verwerking of de spanningsuitharding. 2014-F staat bijvoorbeeld voor de bewerkte productvorm van de 2014 aluminiumlegering, die elk productproces of productvorm kan vertegenwoordigen, zoals producten die geproduceerd zijn met behulp van wals-, extrusie- of smeedprocessen of combinaties van deze processen. | ||
O | – | Gegloeid. Dit symbool duidt op gesmede of gegoten legeringproducten gemaakt door bepaalde vormprocessenZoals walsen, extruderen, smeden, trekken of gieten. Gebruikt om de minimale sterkte van de relevante legering te bereiken, de latere bewerkbaarheid te verbeteren of de ductiliteit en taaiheid te verbeteren. | ||
H | – | Verstevigd door koudvervormen. Voor aluminiumlegeringen die niet warmtebehandelbaar zijn, wordt de sterkte meestal verbeterd door versteviging bij kamertemperatuur. H wordt meestal gevolgd door twee of drie symbolen om de hoeveelheid koude arbeid en daaropvolgende warmtebehandeling aan te geven. | ||
H1 | Trekharden. Toegepast op producten die geen warmtebehandeling ondergaan, maar alleen de vereiste sterkte verkrijgen door middel van versteviging. Het getal achter H1 geeft de hoeveelheid versteviging aan. | |||
H2 | Verstevigen en gedeeltelijk gloeien. Bij dit type ontlaten wordt de legering opzettelijk overbelast en daarna gedeeltelijk gegloeid om de sterkte te verlagen tot de vereiste waarde. Het getal achter H2 geeft de resterende hoeveelheid versteviging aan na gedeeltelijke gloeiing. | |||
H3 | Versteviging gevolgd door een thermische stabilisatiebehandeling. Het wordt toegepast op producten die spanningsharding ondergaan en dan het weefsel stabiliseren door warmte gegenereerd door warmtebehandeling of verwerking bij lage temperatuur. Een stabilisatiebehandeling kan over het algemeen de vervormbaarheid verbeteren. H3 ontlaten wordt alleen gebruikt voor legeringen die natuurlijke veroudering ondergaan bij kamertemperatuur en daardoor zachter worden, zoals magnesiumhoudende legeringen. Het getal achter H3 geeft de resterende hoeveelheid spanningsuitharding aan na stabilisatie. | |||
H4 | Verstevigen en verven. Van toepassing op producten die worden geverfd na spanningsuitharding. Tijdens het verfproces wordt wat warmte ingebracht, wat de restharding in de legering kan verminderen en de stabiliteit van de legering kan verbeteren. | |||
Het getal na H4 geeft de resterende hoeveelheid spanningsuitharding aan na het verven. | ||||
HX2 | 2/8=1/4 maal versterking, met een treksterktetoename van 25% van de totale hardingshoeveelheid vergeleken met gloeien | |||
HX4 | 4/8=1/2 maal versterking, met een treksterktetoename van 50% van de totale hardingshoeveelheid vergeleken met gloeien | |||
HX6 | 6/8=3/4 keer versterken, treksterkte verhoogd met 75% van de totale uitharding in vergelijking met gloeien | |||
HX8 | Volledig gehard. Gebruik 8 voor basisversterking. | |||
HX9 | Extreem versterkt, meestal 14 Mpa hoger dan de HX8, of meer | |||
H111 | Geeft aan dat na het gloeien een lichte versteviging wordt uitgevoerd tijdens het strekken en wordt meestal toegepast op geëxtrudeerde profielen die na het gloeien moeten worden rechtgetrokken om een rechtheidstolerantie. | |||
H112 | Gebruikt voor producten die een kleine hoeveelheid ontlaten hebben bereikt door een gietproces op hoge temperatuur en geen speciale controle hebben over spanningsuitharding en warmtebehandeling, maar wel bepaalde eisen hebben voor mechanische eigenschappen of mechanische testen. | |||
HX11 | Geschikt voor producten die voldoende rekharding kunnen produceren na het laatste uitgloeien. | |||
T | Warmtebehandeling | |||
T1 | Na het gieten op hoge temperatuur (walsen of extrusie) en afkoelen, natuurlijk verouderen tot een stabiele staat. | |||
T2 | Op hoge temperatuur gieten en koelen, gevolgd door koude verwerking en natuurlijke veroudering tot stationaire toestand. | |||
T3 | Oploswarmtebehandeling gevolgd door koude verwerking gevolgd door natuurlijke veroudering tot een stabiele toestand. Op grote schaal gebruikt in 2-serie aluminiumlegeringen, zoals 2024. | |||
T4 | Na oplossingswarmtebehandeling natuurlijk verouderen tot een stabiele toestand. Het wordt voornamelijk gebruikt voor legeringen van 2 reeksen. | |||
T5 | Na het gieten en afkoelen bij hoge temperatuur wordt kunstmatige veroudering uitgevoerd. | |||
TX51 | Spanning komt vrij door uitrekken, meestal tussen 1% en 3%. Geschikt voor geëxtrudeerde producten van gewalste platen en staven, soms gebruikt voor matrijs- of ringsmeedwerk. | |||
TX510 | ||||
TX511 | ||||
TX52 | "Spanningsontlasting door compressie wordt vaak gebruikt voor hand- en matrijssmeedwerk.". | |||
TX54 | Ontlast stress door strekken en comprimeren. | |||
T6 | Na de warmtebehandeling wordt kunstmatige veroudering uitgevoerd om precipitatieharding te bereiken. | |||
T651 | Na T6-behandeling, inwendige spanning wordt geëlimineerd door 0,5% - 2% uit te rekken. | |||
T7 | Oploswarmtebehandeling gevolgd door veroudering in een oven tot overjarige toestand (of stationaire toestand). | |||
T8 | Oploswarmtebehandeling, koudverharding en vervolgens kunstmatige verouderingsbehandeling. | |||
T9 | Oploswarmtebehandeling, kunstmatig verouderen en koudvervormen versterken de sterkte. | |||
T10 | Na het gieten op hoge temperatuur en het koelen, wordt de koude verwerking uitgevoerd en dan wordt kunstmatige veroudering uitgevoerd om precipitatieharding te bereiken. | |||
W | – | Oplosgegloeid |
Methoden voor het temperen en versterken van aluminiumlegeringen
De specifieke betekenissen van de verschillende letters zijn als volgt:
F = As Fabricated, staat voor producten gemaakt door middel van vervormingsprocessen.
Deze legeringen hebben geen speciale vereisten voor spanningsuitharding en warmtebehandeling en kunnen enigszins worden getemperd tijdens het vervormingsproces. Er zijn geen beperkingen op mechanische eigenschappen.
2014-F staat bijvoorbeeld voor een gevormd product van 2014 aluminiumlegering, dat gevormd kan worden door walsen, extruderen, smeden, trekken of gieten, en deze processen hebben geen speciale controle over de thermische omstandigheden.
O: Uitgegloeid
De belangrijkste doel van gloeien is om de verwerkbaarheid, vervormbaarheid en rek te verbeteren en om aluminiumlegeringen op hun laagste sterkte te brengen.
5083-O staat bijvoorbeeld voor elke productvorm van 5083, waarvan de meest recente behandeling verhitting tot een hoge temperatuur van 345 °C was en daarna natuurlijke afkoeling tot kamertemperatuur.
H: Verstevigd
Voor niet-warmtebehandelbare aluminiumlegeringen wordt de sterkte meestal verhoogd door versteviging bij kamertemperatuur. H heeft meestal 2 of 3 symbolen, die de hoeveelheid koudvervormen en daaropvolgende warmtebehandeling aangeven.
Bijvoorbeeld, het eerste getal na H, H1 vertegenwoordigt alleen versteviging, H2 vertegenwoordigt versteviging en gedeeltelijk gloeien, H3 vertegenwoordigt versteviging gevolgd door stabilisatie bij lage temperatuur, en H4 vertegenwoordigt versteviging en verven.
De specifieke betekenissen van H1-H4 zijn als volgt:
H1: Geen warmtebehandeling, alleen spanningsharden om de sterkte te verhogen. De numerieke waarde achter deze code geeft de mate van harding weer.
H2: Verstevigen en gedeeltelijk uitgloeien. Wordt gebruikt voor producten die overmatig verstevigd zijn en daarna gedeeltelijk uitgegloeid om de sterkte terug te brengen tot het vereiste niveau. Het getal achter H2 staat voor de resterende versteviging na gloeien.
H3: Versteviging en stabilisatie bij lage temperatuur. Wordt gebruikt voor producten die verstevigd zijn en daarna gestabiliseerd bij lage temperatuur om de sterkte te verminderen en de vervormbaarheid te verhogen. Het getal achter dit symbool staat voor de resterende harding na versteviging en stabilisatie bij lage temperatuur.
Het tweede getal na H, zoals X in H1X, staat voor het werkelijke verstevigingsniveau van de legering.
Bijvoorbeeld, X in H2X vertegenwoordigt de effectieve hoeveelheid koude die overblijft na het overschrijden van de vereiste hoeveelheid koude en gedeeltelijke gloei.
X in H3X staat voor de effectieve hoeveelheid koude die overblijft na koude bewerking en stabilisatiebehandeling.
X in H4X staat voor de effectieve hoeveelheid koude die overblijft na het koud bewerken, de daaropvolgende vervormings- en verfprocessen waarbij blootstelling aan hitte optreedt.
Zoals hierboven vermeld, staat het tweede cijfer na H voor de mate van versteviging. Als er een cijfer volgt op HX (X = 1, 2, 3, 4), is de specifieke betekenis als volgt:
2: 1/4 uithardingshoeveelheid.
4: 1/2 uithardingshoeveelheid.
6: 3/4 uithardende hoeveelheid.
8: Volledige uithardingshoeveelheid.
9: Overtollige uithardingshoeveelheid.
Samengevat staat het tweede cijfer na H voor de resterende hoeveelheid koude bewerking.
Het derde cijfer na H, zoals HXX1, is een variatie op tweecijferig temperen, dat wordt gebruikt om mechanische eigenschappen of precisiebewerking te regelen, maar de verschillen zijn meestal niet significant.
H111 staat bijvoorbeeld voor zachtgloeien gevolgd door een lichte versteviging tijdens strekken, wat meestal gebruikt wordt voor geëxtrudeerde profielen die na het gloeien rechtgetrokken moeten worden om het volgende te bereiken rechtheidstolerantie.
H112 wordt gebruikt voor producten die een lichte ontlatenheid hebben ondergaan door middel van vormprocessen bij hoge temperatuur en geen speciale controle hebben over de hoeveelheid spanningsharding en warmtebehandeling, maar wel bepaalde eisen stellen aan de mechanische eigenschappen.
H111, H311 en H321 worden gebruikt voor legeringen die minder hard zijn dan H11, H31 en H32.
W: Oplosgegloeid
Dit is een onstabiele toestand en wordt alleen toegepast op legeringen die een oplossingswarmtebehandeling hebben ondergaan en daarna natuurlijke veroudering bij kamertemperatuur. Dit symbool wordt alleen gebruikt als een specifieke natuurlijke verouderingsperiode vereist is.
T: Thermisch behandeld, warmtebehandeld
T staat voor warmtebehandeling, die een andere stabiele ontlatenheid produceert dan F, O of H na warmtebehandeling.
T is het meest gebruikte symbool in warmtebehandelbare legeringen en kan worden gebruikt voor elke warmtebehandelbare legering.
Na de warmtebehandeling worden warmtebehandelbare legeringen meestal snel afgekoeld en natuurlijk of kunstmatig verouderd.
Er komen altijd een of meer getallen na T om de verschillende behandelingen aan te geven.
T1: Na vormen en afkoelen op hoge temperatuur, natuurlijke veroudering tot een gestabiliseerde basistoestand.
Wordt gebruikt voor producten die op hoge temperatuur worden gevormd (zoals gieten of extrusie) en vervolgens op kamertemperatuur worden verouderd met een koelsnelheid die voldoende is om de sterkte te verhogen.
Van toepassing op producten die niet koud bewerkt zijn na vormen en afkoelen bij hoge temperatuur, of producten waarvan het effect op de mechanische eigenschappen, zoals afvlakken of uitrekken, niet significant is.
T2: Na vormen en koelen op hoge temperatuur, koudveroudering en natuurlijke veroudering tot gestabiliseerde toestand.
T3: Oplosgegloeid, daarna koud bewerkt en ten slotte natuurlijk verouderd tot een stabiele toestand. Gebruikt voor producten die versterkt kunnen worden door koud te bewerken, zoals pletten of strekken.
T4: Oplosgegloeid en daarna natuurlijk verouderd tot een gestabiliseerde toestand. Wordt gebruikt voor producten die niet koud zijn bewerkt na oplosgloeien of producten waarvan koud bewerken de sterkte niet kan verhogen.
T5: Na vormen en koelen op hoge temperatuur, kunstmatig verouderd. Wordt gebruikt voor producten die op hoge temperatuur worden gevormd (zoals gieten of extruderen) en gekoeld en daarna kunstmatig verouderd om de mechanische sterkte en maatvastheid te verbeteren.
T6: Oplosgegloeid en daarna kunstmatig verouderd. Wordt gebruikt voor producten die niet koud zijn bewerkt na oplosgloeien of voor producten waarbij koud bewerken de sterkte niet kan verhogen.
T7: Oplosgegloeid en daarna verouderd in de oven om te stabiliseren. Het doel van stabilisatie is om de treksterkte te verhogen.
T8: Oplosgegloeid, daarna koud bewerkt om uit te harden en ten slotte kunstmatig verouderd. Wordt gebruikt voor producten die versterkt kunnen worden door koud te bewerken, zoals pletten of strekken.
T9: Oplosgegloeid, daarna kunstmatig verouderd om te harden en ten slotte koud bewerkt om de sterkte te verhogen.
T10: Na vormen en koelen op hoge temperatuur, koud bewerkt en dan kunstmatig verouderd om precipitatieharding te bereiken.
Oké, op dit punt hebben we een globaal begrip van aluminiumlegeringsystemen.
Laten we het nu hebben over 6061 en 7075, wat relatief eenvoudig te begrijpen zou moeten zijn.
Laten we eerst de resultaten presenteren en dan dieper ingaan op de details.
Vergelijking van materiaaleigenschappen tussen 60617075 aluminiumlegeringen | ||
6061-T6/6061-T651 | 7075-T6/7075-T651 | |
Opbrengststerkte (Mpa) 0,2% | 276 | 503 |
Treksterkte (Mpa) | 310 | 572 |
Afschuifsterkte (Mpa) | 207 | 330 |
elasticiteitsmodulus (Gpa) | 68.9 | 71.7 |
Brinell-hardheid (HB) | 95 | 150 |
Rek (%) @ 24 ℃ | 17 | 11 |
Dichtheid (g/cm3) | 2.7 | 2.81 |
Verwerkbaarheid | goed | Enigszins slecht (moeilijker) |
Lasbaarheid | Lasbaar | Niet lasbaar |
Prestaties warmtebehandeling | Warmtebehandelbaar | Warmtebehandelbaar |
Corrosiebestendigheid | Hoge corrosiebestendigheid, bestand tegen spanningscorrosie | Iets lager. Vatbaar voor spanningscorrosie en scheuren. |
toepassing | Sportplatform, fietsframe, gebouw en andere structuren. | Luchtvaarttandwielen, stangen en andere toepassingen met hoge belasting. |
Thermische uitzettingscoëfficiënt (um/m/C) @ 20-100 ℃ | 23.6 | 23.4 |
Warmtegeleidingsvermogen (W/m/K) | 167 | 130 |
Smeltpunt (C) | 582-652 | 477-635 |
Weerstandsvermogen (ohmcm) | drie punt negen negen × 10-6 | 515×10-6 |
Vergelijking van prestaties tussen aluminiumlegering 6061 en 7075.
6061-T6: Deze aluminiumlegering behoort tot de zesde categorie van aluminium-magnesium-siliciumlegeringen en heeft een warmtebehandeling in oplossing en kunstmatige verouderingsbehandeling ondergaan: T6.
T6″ geeft aan dat de aluminiumlegering het volgende heeft ondergaan temperen warmtebehandeling.
Deze warmtebehandeling is verdeeld in twee stappen. In de eerste stap wordt de legering verhit tot een constante temperatuur van ongeveer 527℃ en ongeveer 1 uur vastgehouden om de legeringselementen in het aluminium op te lossen en gelijkmatig in het aluminium te verdelen.
Daarna wordt de legering verwijderd en snel afgekoeld in koud water om de legeringselementen zoals magnesium en silicium op een vaste plaats te houden. Als het onderdeel langzaam wordt afgekoeld, treedt meestal precipitatie van legeringselementen op.
De tweede stap, verouderingsbehandeling, is het opnieuw verhitten van het werkstuk tot 177℃ en het 1-18 uur warm houden (de specifieke wachttijd wordt bepaald aan de hand van factoren zoals de grootte, vorm en toepassing van het werkstuk). Het doel van deze stap is om het hardingselement Mg2Si in de aluminiumlegering neer te slaan en te versterken.
7075-T651: Dit is een typische 7-serie legering, een aluminiumlegering met zink als belangrijkste legeringselement.
Het type warmtebehandeling is vergelijkbaar met 6061-T6 en de basistemperaturen zijn T6, wat duidt op een warmtebehandeling in oplossing, gevolgd door afschrikken en uiteindelijk kunstmatig verouderen. De versterkende verouderingselementen zijn Mg en ZnAlCu2.
Eén verschil is dat "5" aangeeft dat het is uitgerekt om spanning los te laten en "1" geeft aan dat de hoeveelheid spanning die vrijkomt door het uitrekken 0,5-2% is.