(1) 6xxx-sarjan alumiiniseosten ominaisuudet
6xxx-sarjan alumiiniseokset ovat alumiiniseoksia, joissa magnesium ja pii ovat pääseosalkuaineita ja Mg2Si-faasi vahvistusfaasina. Ne ovat lämpökäsiteltäviä alumiiniseoksia. Seoksilla on etuna keskilujuus, korkea korroosionkestävyys, ei taipumusta jännityskorroosiohalkeilulle, hyvä hitsauskyky, muuttumaton korroosiokyky hitsausalueella, hyvä muovattavuus ja prosessoitavuus. Kun lejeeringissä on kuparia, seoksen lujuus voi olla lähellä 2xxx-sarjan alumiiniseosten lujuutta ja prosessoitavuus on parempi kuin 2XXx-sarjan alumiiniseoksilla, mutta korroosionkestävyys heikkenee. Seoksella on hyvä taontakyky. Tämän sarjan yleisimmin käytetyt seokset ovat 6061 ja 6063 seokset, joilla on paras kokonaisvaltainen suorituskyky ja taloudellisuus. Päätuotteita ovat suulakepuristetut profiilit, ja tämän seoksen suurin käyttökohde on arkkitehtoniset profiilit.
(2) Pääseos- ja epäpuhtausalkuaineiden rooli
6XXX-sarjan alumiiniseosten tärkeimmät seosaineet ovat Mg, Si ja Cu, ja niiden roolit ovat seuraavat.
1) g:n ja Si:n rooli
Mg- ja Si-pitoisuuden muutoksella on vähän vaikutusta Al-Mg-Si-lejeeringin vetolujuuteen ja venymiseen hehkutetussa tilassa.
Mg- ja Si-pitoisuuden kasvaessa Al-Mg-Si-lejeeringin vetolujuus sammutetussa luonnollisessa ikääntymistilassa kasvaa ja venymä pienenee. Kun Mg:n ja Si:n kokonaispitoisuus on vakio, myös Mg:n ja Si:n pitoisuussuhteen muutoksella on suuri vaikutus suorituskykyyn. Kiinteällä Mg-pitoisuudella lejeeringin vetolujuus kasvaa Si-pitoisuuden kasvaessa. Kiinteällä Mg2Si-faasipitoisuudella ja Si-pitoisuuden kasvulla lejeeringin vahvistava vaikutus paranee, kun taas venymä paranee hieman. Kiinteällä Si-pitoisuudella lejeeringin vetolujuus kasvaa Mg-pitoisuuden kasvaessa. Seoksilla, joissa on pieni Si-pitoisuus, suurin vetolujuus sijaitsee (Al)-Mg2Si-Mg2Al kolmifaasialueella. Kolmivaiheisen A1-Mg-Si-lejeeringin suurin vetolujuus sijaitsee a(Al)-Mg2Si-Si-kolmifaasialueella.
Mg:n ja Si:n vaikutus lejeeringin mekaanisiin ominaisuuksiin sammutetussa keinovanhentamistilassa on periaatteessa sama kuin lejeeringillä sammutetussa luonnollisessa ikääntymistilassa, mutta vetolujuus paranee huomattavasti ja maksimiarvo on edelleen paikallaan. a(Al)-MgzSi-Si kolmifaasialueella, kun taas venymä pienenee vastaavasti.
Kun lejeeringissä on jäännösSi:tä ja MgSi:tä, korroosionkestävyys heikkenee niiden määrän kasvaessa. Kuitenkin, kun seos sijaitsee a(Al-MgzSi-kaksifaasialueella ja seos yksifaasialueella, jossa MgSi-faasi on täysin liuennut matriisiin, korroosionkestävyys on paras. Kaikilla seoksilla ei ole taipumusta korostaa korroosiohalkeilua.
Kun seos hitsataan, taipumus halkeamien muodostumiseen on suhteellisen suuri, mutta a(Al-Mg2Si-kaksifaasialueella seos, jonka koostumus on 0.2%~0.4 %Si ja 1,2%~1,4%Mg ja a(Al)-Mg2Si-Si kolmifaasialueella seos, jonka koostumus on 1,2%~2.0%Si ja 0. 8 %~2.0%Mg:lla on suhteellisen pieni taipumus hitsata halkeamia.
2) Cu:n vaikutus
Cu:n lisäämisen jälkeen AI-Mg-Si-seokseen Cu:n olemassaolomuoto rakenteessa ei riipu ainoastaan Cu-pitoisuudesta, vaan myös Mg- ja Si-pitoisuudesta. Kun Cu-pitoisuus on hyvin pieni ja Mg:Si-suhde on 1,73:1, muodostuu MgSi-faasi ja kaikki Cu liukenee matriisiin; kun Cu-pitoisuus on korkea ja Mg:Si-suhde on pienempi kuin 1,08, W (AlCuMgsSi) -faasi voi muodostua ja jäljelle jäänyt Cu muodostaa CuAl; kun Cu-pitoisuus on korkea ja Mg:Si-suhde on suurempi kuin 1,73, S (AlCuMg)- ja CuAl-faasit voivat muodostua. W-faasi eroaa S-faasista, CuAl-faasista ja MgSi-faasista. Kiinteässä tilassa se liukenee vain osittain, eikä sen vahvistava vaikutus ole yhtä suuri kuin MgSi-faasin.
Cu:n lisääminen seokseen ei ainoastaan paranna merkittävästi seoksen plastisuutta kuumakäsittelyn aikana, vaan myös lisää lämpökäsittelyn vahvistavaa vaikutusta. Se voi myös tukahduttaa suulakepuristusvaikutuksen ja vähentää anisotropiaa, joka tapahtuu Mn:n lisäämisen jälkeen.
3) Mn:n, Cr:n, Ti:n, Fe:n ja Zn:n rooli
6XXX-sarjan A1-seokseen lisätyt hivenaineet sisältävät Mn:n, Cr:n ja Ti:n, kun taas epäpuhtausalkuaineet sisältävät pääasiassa Fe:tä, Zn:ää jne., ja niiden toiminnot ovat seuraavat.
Mn: Mn:n lisääminen seokseen voi parantaa lujuutta, korroosionkestävyyttä, iskunkestävyyttä ja taivutusominaisuuksia. Kun Cu ja Mn lisätään AlMg{0}}.7Si1.0-seokseen, kun Mn-pitoisuus on alle 0,2 %, lejeeringin lujuus kasvaa Mn-pitoisuuden kasvaessa. Mn-pitoisuuden edelleen kasvaessa Mn ja Si muodostavat kuitenkin AlMnSi-faasin, joka menettää osan Mg2Si-faasin muodostamiseen tarvittavasta Si:stä ja AlMnSi-faasin vahvistava vaikutus on pienempi kuin Mg2Si-faasin. Siksi lejeeringin vahvistava vaikutus vähenee.
Kun Mn ja Cu lisätään samanaikaisesti, vahvistusvaikutus ei ole yhtä hyvä kuin pelkkä Mn:n lisääminen, mutta se voi lisätä venymää ja parantaa hehkutetun tuotteen raekokoa.
Kun Mn lisätään seokseen, johtuen Mn:n vakavasta kiteensisäisestä erottumisesta a-faasissa, seoksen uudelleenkiteytysprosessi vaikuttaa, mikä johtaa hehkutetun tuotteen rakeiden karkenemiseen. Hienorakeisten materiaalien saamiseksi harkko on homogenisoitava korkeassa lämpötilassa (550 astetta) Mn-segregaation eliminoimiseksi. On parempi lämmetä nopeasti hehkutuksen aikana.
Cr: Cr:lla ja Mn:llä on samanlaiset vaikutukset. Cr estää Mg2Si-faasin saostumista raerajalla, hidastaa luonnollista ikääntymisprosessia ja parantaa lujuutta keinovanhentamisen jälkeen. Cr voi jalostaa rakeita ja tehdä niistä ohuita uudelleenkiteyttämisen jälkeen, mikä parantaa lejeeringin korroosionkestävyyttä. Cr-pitoisuus on yleensä 0,15 %~0,3 %.
Ti: {{0}}.02 %~0,1 % Ti ja 0,01 %~0,2 % Cr lisääminen 6XXX-sarjan alumiiniseoksiin voi heikentää pylväsmäistä kiderakennetta Valanteen, parantaa seoksen taonta suorituskykyä ja jalostaa tuotteen rakeita.
Fe: Pieni määrä Fe:tä (alle {{0}},4 %) voi jalostaa jyviä. Kun Fe-pitoisuus ylittää 0,7 %, muodostuu liukenematon (AlMnFeSi) faasi, joka vähentää tuotteen lujuutta, plastisuutta ja korroosionkestävyyttä. Kun seoksessa on Fe:tä, tuotteen väri voi huonontua anodisoinnin jälkeen.
Zn: Pienellä määrällä epäpuhtautta Zn:llä on vain vähän vaikutusta lejeeringin lujuuteen, ja sen pitoisuus saa olla enintään 0,3 %.