(1) Egenskaper för 5xxx aluminiumlegeringar
5xxx aluminiumlegeringar är aluminiumlegeringar med Mg som huvudlegeringselement och är icke värmebehandlade aluminiumlegeringar. Denna serie av legeringar har en låg densitet och högre hållfasthet än 1xxx och 3xxx aluminiumlegeringar. De är medel- till höghållfasta aluminiumlegeringar med goda utmattnings- och svetsegenskaper och god motståndskraft mot marin och atmosfärisk korrosion. För att undvika spänningskorrosion av högmagnesiumlegeringar måste de slutliga kallbearbetade produkterna stabiliseras, eller den slutliga kallbearbetningsmängden måste kontrolleras och användningstemperaturen måste kontrolleras (inte överstigande 65 grader). Denna serie av legeringar används främst för att tillverka svetsade konstruktionsdelar och används inom fartygsområdet.
(2) Huvudlegeringar och föroreningselement och deras roller
Huvudkomponenten i 5XXx-seriens aluminiumlegering är Mg, med en liten mängd Mn, Cr, Ti och andra element tillsatta, medan föroreningselementen huvudsakligen är Fe, Si, Cu, Zn och så vidare.
Mg: Mg finns huvudsakligen i fast lösningstillstånd och (Mg2Al3 eller Mg5Al8) fas. Även om lösligheten av Mg i legeringen minskar snabbt med sjunkande temperatur, har legeringen låg åldringsförstärkande effekt på grund av svårigheten med utfällningskärnbildning, litet antal kärnor och grov utfällningsfas. Det används vanligtvis i glödgning eller kallbearbetning. Därför kallas denna serie av legeringar även icke-förstärkande aluminiumlegeringar. Styrkan hos denna serie av legeringar ökar med ökningen av Mg-halten, medan plasticiteten minskar i enlighet med detta, och dess bearbetningsprestanda försämras också i enlighet därmed. Mg-halten har stor inverkan på omkristallisationstemperaturen hos legeringen. När Mg-halten är mindre än 5 %, minskar omkristallisationstemperaturen med ökningen av Mg-halten; när Mg-halten överstiger 5 %, ökar omkristallisationstemperaturen med ökningen av Mg-halten. Mg-halten har också en betydande effekt på legeringens svetsprestanda. När Mg-halten är mindre än 6 %, minskar legeringens svetssprickningsbenägenhet med ökningen av Mg-halten; när Mg-halten överstiger 6 % är det motsatta; när Mg-halten är mindre än 9 %, ökar svetshållfastheten avsevärt med ökningen av Mg-halten. Vid denna tidpunkt, även om plasticiteten och svetskoefficienten gradvis minskar något, är förändringen inte stor. När Mg-halten är större än 9 %, reduceras dess styrka, plasticitet och svetskoefficient avsevärt.
Mn: 5XXX-serien aluminiumlegeringar innehåller vanligtvis mindre än 1,0% Mn. En del av Mn i legeringen är löst i matrisen, och resten finns i strukturen i form av MnAls-fas. Mn kan öka omkristallisationstemperaturen för legeringen för att förhindra att korn förgrovs, och öka legeringens styrka något, särskilt sträckgränsen. I legeringar med hög Mg kan tillsats av Mn minska lösligheten av Mg i matrisen, minska tendensen till svetssprickor och öka styrkan hos svetsen och basmetallen.
Cr: Cr och Mn har liknande effekter, vilket kan öka styrkan hos basmetallen och svetsen, minska tendensen till svetssprickor och förbättra motståndskraften mot spänningskorrosion, men minska plasticiteten något. Cr kan användas istället för Mn i vissa legeringar. När det gäller stärkande effekt är Cr inte lika bra som Mn. Om båda elementen läggs till samtidigt är effekten större än en enda tillägg.
Be: Att tillsätta en liten mängd Be ({{0}}.0001%~0.005%) till hög Mg-legering kan minska spricktendensen hos göt och förbättra ytkvaliteten på valsade plåtar, samtidigt som förbränningsförlusten minskar av Mg under smältning, och kan också minska de oxider som bildas på ytan av materialet under upphettning.
Ti: Att lägga till en liten mängd Ti till legeringar med hög Mg är främst för att förädla kornen.
Fe: Fe kan bilda olösliga föreningar med Mn och Cr, vilket minskar Mn och Crs roll i legeringen. När mer hårda och spröda föreningar bildas i götstrukturen är bearbetningssprickor benägna att uppstå. Dessutom minskar Fe också legeringens korrosionsbeständighet, så Fe-halten bör generellt kontrolleras under {{0}},4 %, och för svetstrådsmaterial F är det bäst att begränsa det till under 0,2 %.
Si: Si är en skadlig förorening (förutom 5A03-legering). Si och Mg bildar Mg2Si-fas. På grund av överskottet av Mg-innehåll reduceras lösligheten av Mg2Si-fasen i matrisen, så inte bara den förstärkande effekten är inte stor, utan även legeringens plasticitet reduceras. Under valsning har Si en större negativ effekt än Fe, så Si-innehållet bör i allmänhet begränsas till mindre än 0,5 %. 5A03-legering innehåller 0,5%~0,8% Si, vilket kan minska tendensen till svetssprickor och förbättra legeringens svetsprestanda.
Cu: En spårmängd Cu kan göra legeringens korrosionsbeständighet sämre, så Cu-innehållet bör begränsas till mindre än 0,2 %, och vissa legeringar är mer strikt begränsade.
Zn: När Zn-halten är mindre än {{0}},2 %, har det ingen signifikant effekt på legeringens mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet. Att lägga till en liten mängd Zn till legeringar med hög Mg kan öka draghållfastheten med 10 ~ 20 MPa. Föroreningen Zn i legeringen bör begränsas till mindre än 0,2 %.
Na: Spårföroreningar Na kan starkt skada legeringens hetdeformationsegenskaper, vilket resulterar i "natriumsprödhet", vilket är mer framträdande i legeringar med hög Mg. Sättet att eliminera natriumskörhet är att omvandla det fria Na anrikat i korngränsen till en förening. Kloreringsmetoden kan användas för att framställa natriumklorid och avlägsna den med slaggen, eller metoden att tillsätta spår Sb kan användas.