7075-T6 aluminiu temperat: de ce domină aplicațiile de înaltă rezistență

7075 este un aliaj de cupru-tratabil termic-zinc-magneziu-, care se află la vârful gamei de rezistență printre gradele de aluminiu forjat disponibile comercial. Performanța sa mecanică se apropie de cea a unor oțeluri, în timp ce densitatea sa rămâne aproape de o treime de cea a oțelului, astfel încât calitatea este specificată oriunde trebuie echilibrată reducerea greutății și capacitatea de încărcare. Ceea ce o componentă finită oferă de fapt în funcționare depinde mult mai puțin de denumirea aliajului decât de temperatură, adică de combinația specifică de tratament termic prin soluție, călire și îmbătrânire controlată aplicată metalului.

Acest ghid explică de ce 7075-T6 și omologul său-eliberat de tensiuni 7075-T651 sunt cele mai stocate și furnizate, cum selecția temperării modifică comportamentul la coroziune și durata de viață la oboseală și cum se compară calitatea cu aliajele de aluminiu de uz general.

Înțelegerea denumirilor de temperatură aplicate la 7075

Litera și cifrele care urmează numărului aliajului descriu un traseu complet de producție, mai degrabă decât un singur pas de tratament termic-. Pentru 7075 lista scurtă practică este mică:

O (recoace)- cea mai moale condiție, folosită în principal pentru operațiuni de formare care sunt urmate de un tratament termic ulterior; rezistența la tracțiune este de aproximativ 230 MPa.

T6- soluție tratată termic și apoi îmbătrânită artificial. Aceasta este cea mai mare-condiție de rezistență disponibilă în mod obișnuit și temperatură de referință standard pentru aliaj.

T651- T6 aplicat pe placa care este apoi întinsă într-o cantitate controlată, de obicei 1,5 până la 3 procente, pentru a reduce stresul rezidual intern. Placa rezultată rămâne plată în timpul prelucrării.

T73 și T7351- o afecțiune peste-în vârstă în care îmbătrânirea artificială continuă dincolo de punctul de vârf-de forță. Rezistența la tracțiune scade cu aproximativ 10 până la 15 la sută, dar rezistența la fisurarea prin coroziune-de tensiune se îmbunătățește substanțial.

T76 și T7651- supraîmbătrânire intermediară-care schimbă o pierdere mai mică de rezistență pentru o rezistență îmbunătățită la coroziune prin exfoliere.

Deoarece ciclul de îmbătrânire guvernează structura precipitatului, aceeași compoziție chimică a aliajului poate fi furnizată în condiții care diferă cu mai mult de 40 la sută ca limită de curgere, în timp ce împărtășesc densitate și modul elastic identic.

De ce 7075-T6 și 7075-T651 sunt cele mai comune temperamente

Da, T6 și T651 sunt cu o marjă largă temperaturile cele mai des specificate și păstrate în stoc. Patru motive practice explică această dominație:

Puterea maximă pe kilogram.Nicio altă temperatură a aliajului comercializată pe scară largă nu atinge aceeași combinație de rezistență la tracțiune și curgere, ceea ce este decisiv pentru fitingurile, carcase și suporturi structurale de-încărcare mare.

Acoperirea desemnării.T6 și T651 sunt condițiile enumerate cel mai complet în sistemele de desemnare din aluminiu forjat și specificațiile materialelor aerospațiale, astfel încât proiectanții le pot apela fără un program de calificare personalizat.

Stabilitate de prelucrare.Mașini cu plăci întinse T651 cu distorsiuni minime, ceea ce contează pentru nervuri subțiri, lăți lungi și dispozitive de fixare de precizie.

Lățimea aprovizionării.Extrudarea, bara, tabla și placa sunt produse în mod obișnuit în aceste condiții, oferind timpi scurti de livrare și disponibilitate constantă.

Piesele extrudate și forjate sunt de obicei comandate în T6, în timp ce placa laminată peste aproximativ 12 mm este comandată în mod normal în T651, astfel încât etapa de întindere să îndepărteze stresul rezidual indus de stingere-.

Proprietăți mecanice tipice și compoziție chimică

Valorile de mai jos sunt tipice pentru 7075 în condițiile T6 și T651 la temperatura camerei. Cifrele reale variază în funcție de forma produsului, grosimea și direcția de testare.

Aliajul datorează această performanță unei compoziții strict controlate. Zincul și magneziul formează precipitații de întărire, cuprul adaugă rezistență suplimentară, iar cromul rafinează structura granulelor.

Rezistență la coroziune, viață la oboseală și tratamente de protecție

7075 oferă doar o rezistență moderată la coroziunea atmosferică și este în mod deosebit susceptibil la fisurarea prin coroziune prin tens-coroziune atunci când este ținut sub tensiune susținută la tracțiune într-un mediu umed sau cu clorură-. Două strategii sunt utilizate pentru a gestiona acest risc.

Prima este selecția temperamentului. Condiții peste-învechite, cum ar fi T73 și T7351, îndepărtează microstructura de la starea de vârf-și crește considerabil rezistența la coroziune la stres-, cu costul de aproximativ 10 până la 15% din rezistența la tracțiune. Componentele care văd încărcare continuă în serviciu maritim sau umed sunt frecvent specificate în aceste temperatură, chiar și atunci când penalizarea rezistenței este nedorită.

Al doilea este protecția suprafeței. Anodizarea, acoperirea cu conversie chimică, placarea metalică și sistemele de vopsea toate izolează suprafața de mediu. Straturile anodizate îmbunătățesc și rezistența la uzură pe suprafețele de alunecare, în timp ce tabla placată plasează un strat subțire dintr-un aliaj de aluminiu mai rezistent la coroziune-peste miez.

Performanța la oboseală este bună la temperatura camerei, dar atât mediile corozive, cât și temperatura ridicată reduc limita de rezistență. Acolo unde o piesă se confruntă cu încărcare ciclică în astfel de condiții, proiectanții combină în mod normal o temperatură peste-învechită cu un strat protector și aplică marje de oboseală generoase. În rest, durata de viață este lungă: cu protecție și întreținere corecte, componentele structurale funcționează în mod obișnuit timp de câteva decenii, cu condiția ca stresul susținut și mediile agresive să fie menținute în limitele de proiectare.

Cum se compară 7075 cu aliajele de aluminiu de uz general-

Rezistenţă.7075-T6 atinge o rezistență la tracțiune de aproximativ 572 MPa, față de aproximativ 310 MPa pentru 6061-T6 și aproximativ 470 MPa pentru 2024-T3, deci conduce clar atunci când guvernează capacitatea de încărcare.

Greutate.Densitatea este de 2,81 g/cm3, doar marginal peste 2,70 g/cm3 de 6061, astfel încât creșterea forței nu implică aproape nicio penalizare în greutate.

Formabilitatea.7075 este mai puțin ductil decât familiile 6xxx și 3xxx și nu poate fi îndoit la razele strânse în starea T6; formarea se efectuează în mod normal în stare de recoacere și este urmată de tratament termic.

Sudabilitate.Sudarea prin fuziune a 7075 în T6 este în general evitată, deoarece distruge răspunsul la îmbătrânire în zona afectată de căldură-; îmbinările nituite, cu șuruburi și lipite sunt în schimb o practică standard.

Logica de selecție.Acolo unde rigiditatea, rezistența la coroziune și costul contează mai mult decât rezistența maximă, 6061 rămâne alegerea mai ușoară și mai economică. Acolo unde fiecare kilogram contează și încărcăturile sunt mari, 7075-T6 sau T651 este materialul ales.

Întrebări frecvente

Î: Este 7075-T6 cel mai comun temperament al aluminiului 7075?
Da. T6 și T651-detensionate sunt condițiile cel mai bine stocate și furnizate și, împreună, reprezintă marea majoritate a produselor extrudate, forjate și laminate livrate în această calitate.

Î: Care este diferența dintre 7075-T6 și 7075-T651?
Ambele sunt tratate termic cu soluție și îmbătrânite artificial. Placa T651 primește o întindere suplimentară controlată de aproximativ 1,5 până la 3 procente, care ameliorează stresul rezidual de călire, astfel încât să rămână mai plată și mașini cu mai puțină distorsiune.

Î: Ce temperament ar trebui utilizat într-un mediu marin sau umed?
În mod normal, se preferă o stare prea-învechită, cum ar fi T73, deoarece rezistă la fisurarea prin coroziune-la tensiuni mult mai bine decât T6 și, de obicei, se aplică de asemenea un strat protector sau un strat anodizat.

Î: Se corodează ușor aliajul de aluminiu 7075?
Are doar o rezistență moderată la coroziune și este deosebit de sensibilă la fisurarea prin coroziune{0}}solicitată, astfel încât placarea, anodizarea, acoperirea de conversie sau vopsirea sunt standard pentru condițiile de service exigente.

Î: Cât durează o componentă din aluminiu 7075?
Cu protecția și întreținerea corespunzătoare a suprafeței, piesele structurale pot rămâne în funcțiune timp de câteva decenii. Părțile neprotejate expuse la cloruri sau la efort susținut de tracțiune se pot deteriora mult mai devreme.

Î: 7075-T6 poate fi sudat?
Sudarea prin fuziune este în general evitată, deoarece înlătură răspunsul la îmbătrânire în zona afectată de căldură-și reduce drastic rezistența. Fixarea mecanică și lipirea cu adeziv sunt metodele obișnuite de îmbinare.

Î: Este 7075 mai puternic decât oțelul?
Liră pentru liră, da. Rezistența sa specifică este mai mare decât cea a oțelurilor structurale obișnuite, chiar dacă rezistența absolută la tracțiune a oțelului rămâne mai mare.