De ce 5083 este placa de aluminiu de calitate marine de referință
5083 este un aliaj de Al-Mg care nu poate fi tratat termic-- din seria 5xxx și a fost materialul de referință pentru placarea corpurilor, punților și suprastructurilor de decenii. Limitele de compoziție indicate în ASTM B209 sunt 4,0-4,9 % magneziu, 0,40-1,00 % mangan și 0,05-0,25 % crom, restul aluminiului. Magneziul oferă întărirea soluției solide, manganul controlează structura cerealelor recristalizate, iar cromul încetinește creșterea boabelor în timpul laminarii la cald, astfel încât placa combină rezistența moderată cu rezistența excelentă la apa de mare și păstrează această rezistență în starea sudată. Densitatea este de aproximativ 2,66 g/cm3, aproximativ o treime din cea a oțelului carbon.
Deoarece aliajul nu poate fi consolidat prin tratament termic, proprietățile sale provin din tempera - cantitatea de lucru la rece aplicată și tratamentul de stabilizare care urmează. De aceea, două plăci cu aceeași chimie, 5083-H111 și 5083-H321, se comportă foarte diferit într-un atelier de fabricație.
Ce înseamnă de fapt H111 și H321 în sistemul de temperare
În denumirea de temperatură H, H1x înseamnă doar călit la deformare, H2x înseamnă călit la deformare și parțial recoacet, iar H3x înseamnă călit la deformare și stabilizat. Cifrele care urmează literei descriu cât de multă muncă rece rămâne în produs. Această singură scrisoare explică aproape fiecare diferență dintre cele două materiale:
5083-H111- s-a întărit ușor după recoacere, la un nivel sub minimul H11. Densitatea de dislocare rămâne scăzută, astfel încât alungirea și formabilitatea la rece sunt ridicate, iar placa se îndoaie și se rostogolește la raze strânse fără a se fisura.
5083-H321- rece a lucrat până la aproximativ un sfert-dur și apoi s-a stabilizat la temperatură scăzută. Etapa de stabilizare precipită faza beta (Al3Mg2) într-o formă controlată, discontinuă de-a lungul granițelor granulare în loc de sub formă de peliculă continuă, ceea ce mărește rezistența și îmbunătățește rezistența la fisurarea prin coroziune și atacul intergranular.
Pentru contactul susținut cu apa de mare și pentru structurile sudate care nu pot fi recoacete{0}}după fabricare, H321 și H116 sunt temperaturile cerute de specificațiile marine; H111 este un temperament de formare mai degrabă decât un temperament de imersie.
Comparația proprietăților mecanice ale 5083-H111 și 5083-H321
Cifrele de mai jos sunt valori tipice ale temperaturii camerei-pentru plăci în intervalul de grosime de 4-40 mm. Testarea de tensiune urmează ASTM E8/E8M, iar proprietățile minime de alimentare sunt definite în ASTM B209 și ASTM B928.
| Proprietate | 5083-H111 | 5083-H321 |
|---|---|---|
| Rezistență la tracțiune | 275-310 MPa | 320-350 MPa |
| Limita de curgere (0,2 % dovadă) | aproximativ 125 MPa | aproximativ 145 MPa |
| Alungire în ecartament de 50 mm | 12-18 % | 8-12 % |
| Duritate | 60-70 HBW | 75-85 HBW |
| Calea temperării | Recoacet plus călire prin deformare ușoară | Întărire la tulpină plus stabilizare la{0}}temperatură scăzută |
| Microstructură | Densitate redusă de dislocare, grosier și ductil | Densitate mai mare de dislocare, stabilă împotriva recuperării |
| Prioritate de proiectare | Formabilitate și sudabilitate | Rezistență, rezistență la oboseală și rezistență la coroziune |
Apa de mare, coroziune la stres și atac intergranular
Ambele temperamente rezistă la atacuri uniforme în atmosferele marine și în curgerea apei de mare și ambele formează aceeași peliculă de oxid de protecție. Diferența apare odată ce materialul este sensibilizat. Un aliaj 5xxx care conține mai mult de aproximativ 3 % magneziu va precipita Al3Mg2 de-a lungul granițelor de cereale dacă este menținut pentru perioade lungi în intervalul 50-150 C, iar o peliculă limită continuă face metalul susceptibil la coroziune intergranulară. Testul de pierdere de masă cu acid azotic ASTM G67 este metoda accelerată acceptată pentru măsurarea acelei susceptibilitati, în timp ce ASTM G47 și ASTM G110 acoperă testele de coroziune la stres și coroziunea intergranulară a produselor din aluminiu de înaltă rezistență.
Placa H321 este stabilizată, astfel încât faza beta se formează într-o morfologie discontinuă, mai puțin dăunătoare, iar specificațiile plăcilor marine necesită temperatură stabilizată în care rezistența la coroziune este o cerință de proiectare.
Placa H111 se formează în mod normal mai întâi și apoi se protejează; se potrivește mai bine zonei de stropire-și deasupra-structurii apei decât imersiei permanente.
Nici un temperament nu trebuie expus la temperaturi ridicate după livrare, deoarece acest lucru re{0}}introduce sensibilizare, indiferent de temperatură inițială.
Note de sudare, formare și fabricație
Sudare- ambele tempere sunt sudate cu umplutură 5183, 5356 sau 5556 în procesele TIG și MIG. Nu este necesară preîncălzirea, iar îmbinările își recuperează rezistența prin îmbătrânirea naturală după sudare. H321 păstrează rezistența post-sudură mai previzibil, deoarece zona sa afectată de căldură este deja stabilizată.
Îndoirea și rostogolirea- H111 acceptă raze de îndoire strânse, ambutisare adâncă și formare prin rulare; H321 dezvoltă mai mult springback, are nevoie de raze generoase și nu ar trebui să fie format puternic la rece după livrare.
Prelucrare- ambele tempere se mașină curat cu scule ascuțite,-înalte; H321 menține o stabilitate dimensională mai strânsă, deoarece tensiunile reziduale sunt parțial atenuate prin tratamentul de stabilizare.
Recoacerea- dacă o piesă formată trebuie să fie înmuiată, o recoacere cu temperatură O îndepărtează întărirea prin deformare, dar piesa va pierde apoi beneficiul de rezistență al fiecărei căliri.
Ghid de selecție după aplicație
| Aplicație | Temperamentul recomandat | Motiv |
|---|---|---|
| Placarea carenei, console, suprastructuri complexe | 5083-H111 | Cea mai mare formabilitate și cea mai ușoară fabricare |
| Rezervoare de combustibil pentru vehicule, componente ambute adânc | 5083-H111 | Comportament excelent la îndoire și tragere |
| Punți, placare inferioară, pereți structurali | 5083-H321 | Rezistență mai mare, oboseală mai bună și performanță în apă de mare |
| Rezervoare de GNL și criogenic, carcase sub presiune | 5083-H321 | Rezistență și tenacitate stabilă la temperaturi scăzute |
| Panouri-sensibile la costuri ne-immerse | 5083-H111 | Rezistență adecvată cu costuri de formare mai mici |
În practică, alegerea se reduce la o singură întrebare de proiectare: piesa își capătă forma finală prin îndoire și sudură sau are un stres ridicat într-un mediu umed și dinamic? Formabilitatea guvernează primul caz, iar rezistența stabilizată guvernează al doilea.
Întrebări frecvente
Î: Este 5083-H111 sau 5083-H321 mai bun pentru corpul unei nave?
Sub linia de plutire și în placarea inferioară structurală, temperatură H321 stabilizată este preferată deoarece rezistă la coroziune prin stres și atacul intergranular în imersie permanentă. Deasupra liniei de plutire, unde panourile sunt curbate și sudate, H111 este adesea ales pentru comportamentul său de formare superior.
Î: 5083-H321 poate fi îndoit după livrare?
Poate fi îndoit, dar cu raze de îndoire mai mari și elasticitate mai mare decât H111. Formarea grea la rece trebuie evitată deoarece structura stabilizată are mai puțină ductilitate rămasă.
Î: Care este diferența dintre H116 și H321?
Ambele aparțin familiei stabilizate utilizate pentru plăcile marine și ambele îndeplinesc cerințele de coroziune ale ASTM B928. H116 are limite suplimentare de acceptare a coroziunii care vizează în mod special serviciul naval și este frecvent specificat pentru corpul navei și placa de punte.
Î: Cele două tempere au nevoie de consumabile de sudură diferite?
Nu. Ambele sunt sudate cu umplutură 5183, 5356 sau 5556. Diferența constă în rezistența reținută în zona afectată de căldură, care este mai consistentă în temperatură stabilizată.
Î: Sunt proprietățile afectate de temperatura de depozitare?
Da. Depozitarea prelungită peste aproximativ 50 C poate sensibiliza un aliaj 5xxx și poate degrada rezistența la coroziune indiferent de temperatură, astfel încât bobinele și plăcile trebuie păstrate într-un depozit uscat, cu temperatură moderată-.
Î: Care temperament oferă o valoare mai bună pentru fabricația generală?
Pentru piesele ne-imersate formate pe o presă frână, 5083-H111 oferă cel mai mic cost de fabricație, deoarece necesită mai puține operațiuni de formare și mai puțină compensare a returului elastic. H321 își justifică costul acolo unde rezistența, durata de viață la oboseală sau rezistența la coroziune determină designul.
