(1) 6xxx-seeria alumiiniumisulamite omadused
6xxx-seeria alumiiniumsulamid on alumiiniumsulamid, mille peamisteks legeerivateks elementideks on magneesium ja räni ning tugevdava faasina Mg2Si faas. Need on kuumtöödeldud alumiiniumisulamid. Sulamite eelisteks on keskmine tugevus, kõrge korrosioonikindlus, korrosioonipragude puudumine, hea keevitusvõime, muutumatu korrosioonivõime keevisõmbluses, hea vormitavus ja töödeldavus. Kui sulam sisaldab vaske, võib sulami tugevus olla lähedane 2xxx-seeria alumiiniumisulamitele ja töödeldavus on parem kui 2XXx-seeria alumiiniumisulamitel, kuid korrosioonikindlus halveneb. Sulamil on hea sepistamisvõime. Selle seeria kõige laialdasemalt kasutatavad sulamid on 6061 ja 6063 sulamid, millel on parim terviklik jõudlus ja ökonoomsus. Peamised tooted on pressitud profiilid ja selle sulami suurim kasutusala on arhitektuursed profiilid.
(2) Peamiste legeerivate ja lisandite elementide roll
6XXX seeria alumiiniumisulamite peamised legeerivad elemendid on Mg, Si ja Cu ning nende rollid on järgmised.
1) g ja Si roll
Mg ja Si sisalduse muutus ei mõjuta lõõmutatud olekus Al-Mg-Si sulami tõmbetugevust ja pikenemist.
Mg ja Si sisalduse suurenemisega suureneb Al-Mg-Si sulami tõmbetugevus karastatud loomulikus vananemisolekus ja pikenemine väheneb. Kui Mg ja Si summaarne sisaldus on konstantne, avaldab jõudlusele suurt mõju ka Mg ja Si sisalduse suhte muutus. Fikseeritud Mg sisalduse korral suureneb sulami tõmbetugevus koos Si sisalduse suurenemisega. Fikseeritud Mg2Si faasisisalduse ja Si sisalduse suurenemise korral paraneb sulami tugevdav toime, samas kui pikenemine on veidi paranenud. Fikseeritud Si-sisalduse korral suureneb sulami tõmbetugevus koos Mg sisalduse suurenemisega. Väikese Si-sisaldusega sulamite puhul asub maksimaalne tõmbetugevus (Al)-Mg2Si-Mg2Al kolmefaasilises piirkonnas. A1-Mg-Si sulami kolmefaasilise sulami maksimaalne tõmbetugevus asub a(Al)-Mg2Si-Si kolmefaasilises piirkonnas.
Mg ja Si mõju sulami mehaanilistele omadustele karastatud kunstliku vananemise olekus on põhimõtteliselt sama kui sulami omal karastatud loomulikus vananemisolekus, kuid tõmbetugevus on oluliselt paranenud ja maksimaalne väärtus on endiselt olemas. a(Al)-MgzSi-Si kolmefaasilises piirkonnas, samal ajal kui pikenemine väheneb vastavalt.
Kui sulamis on jääk Si ja MgSi, väheneb korrosioonikindlus nende koguse suurenedes. Kui aga sulam paikneb a(Al-MgzSi kahefaasilises piirkonnas ja sulam ühefaasilises piirkonnas, kus MgSi faas on maatriksis täielikult lahustunud, on korrosioonikindlus parim. Kõigil sulamitel ei ole kalduvust survestada korrosioonipragusid.
Kui sulam on keevitatud, on kalduvus keevitada pragusid suhteliselt suur, kuid a(Al-Mg2Si kahefaasilises piirkonnas on sulam koostisega 0,2%~0,4 %Si ja 1,2%~1,4%Mg ning a(Al)-Mg2Si-Si kolmefaasilises piirkonnas sulam koostisega 1,2%~2.{18}}%Si ja 0. 8%~2.{22}}%Mg-l on suhteliselt väike kalduvus keevitada pragusid.
2) Cu mõju
Pärast Cu lisamist AI-Mg-Si sulamile sõltub Cu olemasolu vorm struktuuris mitte ainult Cu sisaldusest, vaid ka Mg ja Si sisaldusest. Kui Cu sisaldus on väga väike ja Mg:Si suhe on 1,73:1, moodustub MgSi faas ja kogu Cu on maatriksis lahustunud; kui Cu sisaldus on kõrge ja Mg:Si suhe on väiksem kui 1,08, võib moodustuda W (AlCuMgsSi) faas ja ülejäänud Cu moodustab CuAl; kui Cu sisaldus on kõrge ja Mg:Si suhe on suurem kui 1,73, võivad tekkida S (AlCuMg) ja CuAl faasid. W-faas erineb S-faasist, CuAl-faasist ja MgSi-faasist. See on tahkes olekus lahustunud ainult osaliselt ja selle tugevdav toime ei ole nii suur kui MgSi faasil.
Cu lisamine sulamile mitte ainult ei paranda oluliselt sulami plastilisust kuumtöötlemisel, vaid suurendab ka kuumtöötlemise tugevdavat toimet. Samuti võib see pärssida ekstrusiooniefekti ja vähendada anisotroopiat, mis tekib pärast Mn lisamist.
3) Mn, Cr, Ti, Fe ja Zn roll
6XXX-seeria A1 sulami lisatud mikroelementide hulka kuuluvad Mn, Cr ja Ti, samas kui lisandite elemendid hõlmavad peamiselt Fe, Zn jne ning nende funktsioonid on järgmised.
Mn: Mn lisamine sulamile võib parandada tugevust, korrosioonikindlust, löögikindlust ja paindeomadusi. Cu ja Mn lisamisel AlMg{0}}.7Si1.0 sulamile, kui Mn sisaldus on alla 0,2%, suureneb sulami tugevus koos Mn sisalduse suurenemisega. Kuid kuna Mn sisaldus kasvab jätkuvalt, moodustavad Mn ja Si AlMnSi faasi, mis kaotab osa Mg2Si faasi moodustamiseks vajalikust Si-st ja AlMnSi faasi tugevdav toime on väiksem kui Mg2Si faasil. Seetõttu sulami tugevdav toime väheneb.
Kui Mn ja Cu lisatakse samaaegselt, ei ole tugevdav toime nii hea kui ainult Mn lisamine, kuid see võib suurendada pikenemist ja parandada lõõmutatud toote tera suurust.
Kui sulamile lisatakse Mn, mõjutab Mn tõsine intrakristalne eraldumine faasis a sulami ümberkristallimisprotsess, mille tulemuseks on lõõmutatud toote tera jämestumine. Peeneteraliste materjalide saamiseks tuleb valuplokk kõrgel temperatuuril (550 kraadi) homogeniseerida, et vältida Mn eraldumist. Lõõmutamise ajal on parem kiiresti soojendada.
Cr: Cr ja Mn mõjuvad sarnaselt. Cr pärsib Mg2Si faasi sadenemist terade piiril, aeglustab loomulikku vananemisprotsessi ja parandab tugevust pärast kunstlikku vananemist. Cr võib terad rafineerida ja muuta terad pärast ümberkristallimist saledaks, parandades seeläbi sulami korrosioonikindlust. Cr-sisaldus on üldiselt 0,15%~0,3%.
Ti: {{0}}.02%~0,1% Ti ja 0,01%~0,2% Cr lisamine 6XXX-seeria alumiiniumisulamitele võib vähendada kolonni kristallstruktuuri. valuplokk, parandage sulami sepistamisvõimet ja viimistlege toote terad.
Fe: väike kogus Fe (vähem kui {{0}},4%) võib terad puhastada. Kui Fe sisaldus ületab 0,7%, tekib lahustumatu (AlMnFeSi) faas, mis vähendab toote tugevust, plastilisust ja korrosioonikindlust. Kui sulam sisaldab Fe, võib toote värv pärast anodeerimist halveneda.
Zn: väike kogus Zn-i lisandit mõjutab sulami tugevust vähe ja selle sisaldus võib olla kuni 0,3%.