Dwie różne rodziny, dwie różne prace
5083 to stop-niepoddający się-obróbce cieplnej-aluminium-magnezu; 6061 to stop-aluminium-magnezu-obrabialnego cieplnie. Ta pojedyncza różnica wyjaśnia prawie wszystko inne. Stop 5xxx zyskuje wytrzymałość dzięki magnezowi w roztworze stałym i utwardzaniu przez zgniot, nie można go wytłaczać w profilach komercyjnych, a spoiny prawie nie powodują utraty wytrzymałości w-strefie wpływu ciepła. Stop 6xxx zyskuje wytrzymałość dzięki wytrąceniu się krzemku magnezu powstającego podczas starzenia, łatwo wytłacza się w złożone profile, dobrze się obrabia i traci dużą część swojej wytrzymałości podczas spawania.
Porównanie składu i właściwości
| Przedmiot | 5083-H116 | 6061-T6 |
|---|---|---|
| Rodzina | Al-Mg,-niepoddający się-obróbce cieplnej | Al-Mg-Si,-obróbka cieplna |
| Magnez | 4.0 - 4.9 % | 0.8 - 1.2 % |
| Krzem | Maks. 0,40% | 0.40 - 0.8 % |
| Minimalna wytrzymałość na rozciąganie | 305 MPa (44 ksi) | 310 MPa (45 ksi) |
| Minimalna granica plastyczności | 215 MPa (31 ksi) | 275 MPa (40 ksi) |
| Gęstość | 2,66 g/cm3 | 2,70 g/cm3 |
| Moduł sprężystości | 70 GPa | 69 GPa |
| Rutynowe formy produktów | Płyta, arkusz, profile z ograniczoną odpowiedzialnością | płyta, arkusz, profile, rura, pręt |
Minima 5083-H116 to wymagania ASTM B928 dotyczące płyt okrętowych; minima 6061-T6 to wymagania ASTM B209 dla płyty. Próba rozciągania w obu przypadkach jest zgodna z normą ASTM E8/E8M.
Co się dzieje na spoinie
W tym miejscu oba stopy różnią się najbardziej. Spawanie 6061-T6 lokalnie przekracza utwardzoną-wydzieleniowo strukturę, a granica plastyczności w-strefie wpływu ciepła spada do około 165 MPa, nawet przy zastosowaniu prawidłowego wypełniacza 5356 lub 4043. Złącze jest zatem słabym ogniwem, chyba że konstrukcja zostanie wokół niego przeprojektowana, dlatego spawane kadłuby 6061 są rzadkością. Natomiast 5083-H116 zespawany z wypełniaczem 5183 zachowuje większość wytrzymałości metalu macierzystego na złączu, ponieważ nie następuje wytrącanie się nadmiaru. Ta sama logika sprawia, że 5083 jest stopem wybieranym na pokłady, zbiorniki i wszelkie inne całkowicie spawane konstrukcje pod obciążeniem zginającym.
Korozja wody morskiej
5083 jest stopem referencyjnym do zastosowań morskich w zanurzeniu. Magnez w roztworze stałym plus dodatki chromu zapewniają mu dużą odporność na wżery i ataki szczelin w wodzie morskiej, a stan H116 jest odporny na korozję międzykrystaliczną według ASTM G67 z limitem utraty masy wynoszącym 15 mg/cm2. Zastrzeżenie dotyczy temperatury: długotrwała praca w temperaturze powyżej około 65 stopni C może uwrażliwić model 5083, a model 5454 jest zamiast tego zalecany w wyższych temperaturach.
6061-T6 jest dość dobrze odporny na działanie atmosferycznej wody morskiej, ale nie jest przeznaczony do ciągłego zanurzenia. W atmosferze zasolonej jego odporność na korozję jest niższa niż w przypadku stopów 5xxx, a wyższa zawartość miedzi i krzemu sprawia, że jest on bardziej podatny na miejscowe ataki w przypadku stojących mokrych połączeń. Z tego wynikają praktyczne zasady: 6061 pozostaje nad linią wody, 5083 trafia do kadłuba i do stref mokrych.
Gdzie należy każdy stop
| Aplikacja | Preferowany stop |
|---|---|
| Poszycie kadłuba, stępka, konstrukcja dna | 5083-H116 |
| Wodoszczelne grodzie i zbiorniki | 5083-H116 |
| Pokłady, konstrukcje kabin, ramy spawane | 5083-H116 lub H111 |
| Wytłaczane poręcze, zatrzaski, ramy okienne, podstawy siedzeń | 6061-T6 |
| Maszty, bomy i okucia obrabiane | 6061-T6 lub 5083, jeśli jest spawany |
| Przykręcane lub nitowane nadbudówki powyżej linii wodnej | Dopuszczalny 6061-T6 |
Praktyczny przewodnik projektowy, taki jak EN 13195 i przepisy towarzystw klasyfikacyjnych, które się do niego odnoszą, zwykle zawierają wykaz, które stany i formy produktu są dopuszczalne w przypadku wymiarów kadłuba i nadbudówki, a zasady te powinny być przestrzegane tam, gdzie mają zastosowanie.
Często zadawane pytania
Q:Czy 6061-T6 to aluminium klasy morskiej?
Odp.: Jest akceptowany powyżej linii wodnej w przypadku armatury i konstrukcji, ale nie jest określony dla zanurzonego poszycia kadłuba, gdzie stosuje się 5083-H116.
Q:Który stop jest mocniejszy?
Odp.: W stanie niespawanym 6061-T6 ma wyższą granicę plastyczności, około 275 MPa w porównaniu z 215 MPa w przypadku 5083-H116; po spawaniu przewaga w dużej mierze zanika.
Q:Dlaczego 6061 traci wytrzymałość po spawaniu?
Odp.: Ciepło spawania powoduje nadmierne wytrącanie się krzemku magnezu w-strefie wpływu ciepła, powodując spadek jego granicy plastyczności do około 165 MPa.
Q:Czy te dwa stopy można ze sobą zespawać?
Odp.: Tak, z wypełniaczem 5356 i kwalifikowaną procedurą, ale strona 6061 nadal będzie wykazywać strefę wpływu-zmiękczonego ciepła, co należy uwzględnić w projekcie.
Q:Jakiego stopu należy użyć do zbiornika paliwa lub wody do łodzi?
Odp.: Stop 5xxx. W przypadku zbiorników, które również wykazują podwyższoną temperaturę, zwykle wybiera się 5454 zamiast 5083.
Q:Czy 5083 jest dostępny jako profile?
O: Tylko w bardzo ograniczonym zakresie prostych profili; złożone sekcje są wytłaczane w 6061 lub 6082, a następnie łączone z płytą 5xxx.
