Dlaczego wybór temperamentu ma większe znaczenie niż wybór stopu
7075 to stop-Al{2}}Zn-Mg-Cu, który można poddać obróbce cieplnej, zapewniający jedną z najwyższych wytrzymałości dostępnych w przypadku powszechnie stosowanych produktów z kutego aluminium. Jednak samo oznaczenie stopu nie definiuje właściwości, jakie będzie miał projekt. Stan, oznaczony literą i przyrostkiem cyfry, opisuje obróbkę cieplną i historię pracy mechanicznej materiału oraz zmienia równowagę pomiędzy wytrzymałością, ciągliwością, stabilnością wymiarową i odpornością na-pękanie korozyjne naprężeniowe bardziej niż jakakolwiek inna pojedyncza decyzja.
Przed wyborem stanu hartowanego należy rozstrzygnąć trzy kwestie serwisowe: jakie obciążenia i cykle musi wytrzymać dana część, w jakim środowisku będzie pracować oraz jak duże odkształcenia obróbkowe może tolerować gotowy element. Odpowiedzi zwykle wskazują na jeden temperament i eliminują resztę.
Oznaczenia temperamentu, które otrzymasz
| Hartować | Stan | Wytrzymałość | Odporność na naprężenia-korozję | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|---|
| 7075-O | Wyżarzone | Najniższy | Nie dotyczy | Formowanie i silne zginanie przed starzeniem |
| 7075-T6 | Obrobione roztworem i sztucznie starzone | Najwyższy | Najniższy ze starszych temperamentów | Części o wysokiej-wytrzymałości i zabezpieczone-korozją |
| 7075-T651 | T6 plus kontrolowane rozciąganie | Podobnie jak T6 | Podobny do T6 | Precyzyjnie obrobione płyty, w przypadku których należy zminimalizować zniekształcenia |
| 7075-T73 / T7351 | Przeciążony ze względu na odporność na korozję, T7351 również się rozciągnął | Nieco niższa niż T6 | Znacząco ulepszone | Komponenty narażone na długotrwałe naprężenia rozciągające w środowisku wilgotnym lub chlorkowym |
Wytrzymałość, naprężenia-Odporność na korozję i kompromis T6 w porównaniu z T73-
Tam, gdzie głównym wymaganiem jest maksymalna wytrzymałość, zwykle preferowaną opcją jest 7075-T6. Jego wytrzymałość na rozciąganie jest rzędu 570 MPa przy typowym wydłużeniu około 11 procent w kierunku wzdłużnym, dlatego pojawia się w mocno obciążonych mocowaniach płatowca, oprzyrządowaniu, wspornikach konstrukcyjnych obciążonych wysokimi naprężeniami i formach, które muszą być odporne na zużycie.
Wadą tej wytrzymałości jest wrażliwość na długotrwałe naprężenia rozciągające w środowisku korozyjnym. W materiale T6 może dojść do pęknięć{{2}korozyjnych naprężeniowych, gdy jest poddawany ciągłym naprężeniom rozciągającym w wilgotnym powietrzu lub w miejscach, w których gromadzą się chlorki. W metodach T73 i T7351 stosuje się etap nadmiernego starzenia, w ramach którego celowo rezygnuje się z niewielkiej wytrzymałości, zwykle w okolicach dziesięciu procent, w zamian za znaczną poprawę odporności na-pękanie korozyjne naprężeniowe i korozję złuszczającą. Dlatego też każda część, która będzie przebywać pod stałym obciążeniem na zewnątrz, w pobliżu wybrzeża lub w kontakcie z wilgocią, powinna być wykonana w gatunku T73, a nie T6.
Poniżej znajdują się dwie uwagi praktyczne. Po pierwsze, część T6 może być nadal używana w miejscach narażonych na korozję, jeśli jest w pełni zabezpieczona systemem powłokowym i ochrona ta zostanie utrzymana, ale jest to zobowiązanie konserwacyjne, a nie rozwiązanie materialne. Po drugie, właściwości mechaniczne różnią się w zależności od postaci i kierunku produktu: właściwości są określone w kierunku wzdłużnym, długim-poprzecznym i krótkim-poprzecznym, przy czym krótki-kierunek poprzeczny jest zawsze najsłabszy. Dopuszczalne wartości projektowe należy przyjmować z kierunku rządzącego częścią.
Stabilność obróbki: T651, T6511 i naprężenia własne
Gdy stabilność wymiarowa podczas obróbki jest wymogiem krytycznym, bardziej odpowiednim wyborem jest 7075-T651. Oznaczenie T651 oznacza, że materiał jest poddawany obróbce roztworem, następnie rozciągany w kontrolowanym stopniu, a następnie sztucznie starzony. Rozciąganie łagodzi większość wewnętrznych naprężeń szczątkowych, które w przeciwnym razie zostałyby uwolnione po usunięciu metalu, dzięki czemu cienkie żebra i długie kieszenie pozostają płaskie, a nie wyginają się po końcowym cięciu.
Pręty wytłaczane lub walcowane w stanie typu T6511- zapewniają tę samą zasadę w przypadku długich odcinków. Kolejność operacji również ma znaczenie: obróbka zgrubna z naddatkiem pozostawionym na wszystkich stronach, poczekaj, aż część się ustabilizuje, a następnie wykończ maszynę lekkim, zrównoważonym przejściem po obu stronach. Półfabrykat-odprężony oraz dwuetapowa sekwencja obróbki kontrolują odkształcenia znacznie bardziej niezawodnie niż każdy z tych pomiarów osobno.
Inne właściwości i kontrole zakupów
Obok temperamentu warto wymienić typowe właściwości 7075. Gęstość wynosi około 2,81 g/cm3, a moduł Younga około 71,7 GPa, przy współczynniku Poissona bliskim 0,33. Zakres topnienia wynosi około 477 do 635 stopni, a przewodność cieplna wynosi od 130 do 150 W/m·K. Twardość Rockwella w stanie T6 wynosi około 87 HRB. Zarejestrowany zakres składu wynosi około 5,1 do 6,1 procent cynku, 2,1 do 2,9 procent magnezu, 1,2 do 2,0 procent miedzi i 0,18 do 0,28 procent chromu, z aluminium jako uzupełnieniem i niewielkimi dodatkami żelaza, krzemu, manganu i tytanu.
Spawanie zasługuje na wyraźne ostrzeżenie: stali 7075 zwykle nie uważa się za nadającą się do spawania w zastosowaniach konstrukcyjnych, ponieważ-strefa wpływu ciepła traci dużą część swojej wytrzymałości i staje się podatna na pękanie. Połączenia należy projektować jako zespoły mocowane mechanicznie lub klejone, a nie spawane.
Przed wydaniem zamówienia należy potwierdzić cztery rzeczy: czy stan jest wyraźnie podany wraz z formą stopu i produktu, czy świadectwo kontroli podaje właściwości przy rozciąganiu i skład dla rzeczywistego ciepła, czy materiał jest dostarczany zgodnie z uznaną specyfikacją produktu, taką jak ASTM B209 dla arkuszy i płyt lub ASTM B211 dla prętów, oraz czy dostępne jest ultradźwiękowe lub równoważne wewnętrzne badanie wytrzymałości w przypadku części poddawanych dużym obciążeniom. Certyfikat zawierający nazwę stopu, ale pomijający stan, nie może być zweryfikowany pod kątem wymagań projektowych.
Często zadawane pytania
P: Czy 7075-T6 nadaje się do użytku morskiego na zewnątrz?
Nie w stanie niezabezpieczonym, pod długotrwałym obciążeniem rozciągającym. W środowisku wilgotnym chlorku głównym ryzykiem jest-pękanie korozyjne, dlatego zwykle stosuje się stal T73 lub T7351 z powłoką ochronną.
P: Ile siły traci się podczas przejścia z T6 do T73?
Około dziesięciu procent wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności, w zależności od formy i kierunku produktu. W zamian znacznie poprawia się odporność na-pękanie korozyjne i korozję naprężeniową.
P: Co oznacza dodatkowa cyfra w T651?
Wskazuje, że materiał został rozciągnięty w kontrolowanym stopniu po obróbce przesycającej w celu złagodzenia wewnętrznych naprężeń szczątkowych, co czyni go odpowiednim do precyzyjnej obróbki.
P: Czy 7075 można spawać?
Zwykle nie nadaje się do spawania w zastosowaniach konstrukcyjnych, ponieważ spoina i strefa-poddana działaniu ciepła tracą dużą część swojej wytrzymałości i są wrażliwe na pęknięcia. Preferowane jest mocowanie mechaniczne lub klejenie.
P: Czy 7075 ma dobre właściwości zmęczeniowe?
Jego wytrzymałość zmęczeniowa jest wysoka jak na stop aluminium w stanie postarzanym, co jest jednym z powodów, dla których stosuje się go w konstrukcjach rowerowych i lotniczych. Wydajność nadal zależy od wykończenia powierzchni, karbów i obecności wżerów korozyjnych.
P: Jak długo komponent 7075 będzie działał?
Żywotność zależy od obciążenia, środowiska i konserwacji, a nie od stałej wartości. Dzięki powłokom ochronnym i szybkiemu usunięciu korozji można osiągnąć długą żywotność, ale niezabezpieczony materiał poddawany długotrwałym obciążeniom w wilgotnym środowisku może ulec zniszczeniu znacznie szybciej.
