Erkautuskarkaisu ja vanhennus: Alumiiniseokset

Useita taottuja tai valualumiiniseoksia voidaan lujittaa erkautuskäsittelyllä sekä vanhennuskäsittelyllä useisiin eri kovuusasteisiin.

Edut

Lämpökäsiteltävien seoskomponenttien mekaaniset ominaisuudet voidaan optimoida valitsemalla soveltuvat erkautuskarkaisu- ja vanhentamisprosessijaksot. Tiettyjen seosten korroosionsuojaa voidaan esimerkiksi parantaa lujuuden kustannuksella ja päin vastoin.

Riippuen seoksesta ja poikkipinnasta erkautuskäsittelyn aikana voidaan periaatteessa hyödyntää eri jäähdytysmenetelmiä muodonmuutoksen vähentämiseksi.

Käyttökohteet & materiaalit

Taottuja seoksia, sarjat 2XXX (Al-Cu), 6XXX (Al-Mg-Si), 7XXX (Al-Zn-Mg-Cr) ja 8XXX (Al-Li) ja valuseoksia, sarjat 2XX (Al-Cu), 3XX (Al-Mg-Si-Cu) ja 7XX (Al-Zn) voidaan erkautuskäsitellä ja vanhentaa.

Lopulliset tyyppien T4X, T5X, T6X ja T7X kovuusluokat pystytään saavuttamaan seoksesta riippuen ainoastaan lämpökäsittelyllä. T3X- ja T8X-kovuusluokat voidaan saavuttaa käyttämällä lämpö- ja termomekaanisen prosessoinnin yhdistelmää, kuten yksinkertaisten muotojen venytystä tai puristusta erkautuskäsittelyn ja vanhentamisen välissä.

Yleisiä taottuja seoksia ja kovuusluokkia ovat 2014-T4, 2014-T6, 2024-T3, 2024-T4, 2024-T6, 2024-T8, 2219-T3, 2219-T4, 2219-T6, 2219-T8, 2618-T6, 2618-T61, 6061-T4, 6061-T6, 7050-T74, 7075-T6, 7075-T73, 7075-T74, 7075-T76, 7175-T74. Tavallisia valuseoksia ovat A201-T7, A206-T7, C355-T6, A356-T6, A357-T6.

Prosessi tiedot

Erkautuskäsittely suoritetaan tavallisesti ilman lämpötilassa 450 – 575 °C (842 – 1067 °F), ja sitä seuraa nopea sammutus kylmässä vedessä, kuumassa vedessä, kiehuvassa vedessä (-T61-kovuusluokka), vesipolymeeri-(glykoli-) liuoksessa, vesisuihkussa tai paineilmassa. Luonnollinen vanhennus T4-kovuusluokkaan tapahtuu ympäristön lämpötilassa 2XXX-, 6XXX-, 2XX- ja 3XX-seoksille, joista suurin osa saavuttaa vakaan kovuusluokan 96 tunnin kuluttua. Keinotekoista vanhennus lämpötila-alueella 93 – 245 °C (199 – 473 °F) käytetään T6- ja T7X-kovuusluokkien saavuttamiseksi.

Välittömästi erkautuskäsittelyyn liittyvän sammutuksen jälkeen kaikki seokset ovat suhteellisen pehmeitä, ja niitä voidaan muotoilla tai suoristaa kohtalaisessa määrin muutaman tunnin sisällä. Nämä seokset kovettuvat luonnollisesti ympäristön lämpötilassa, jolloin niiden kovuus kasvaa asteittain sammutusta seuraavana aikana. Tämä voidaan estää jäähdyttämällä materiaali alle 0 °C:een (32 °F), mikäli materiaalia halutaan muotoilla tai suoristaa useamman tunnin kuluttua sammutuksen päättymisestä. Jäähdytys alle -23 °C:n (- 10 °F) lämpötilaan tai kylmempään on pakollista, jos halutaan säilyttää AQ-kovuusluokka (As-Quenched – kuin sammutettaessa) muutamaa päivää kauemmin.

Maksimaalista muotoilua varten ennen erkautuskäsittelyä ja vanhennuksella nämä seokset on täydellisesti hehkutettava, niin että ne muodostavat kuolleen, pehmeän O-kovuusluokan. Tämä saadaan aikaan kuumentamalla seos lämpötilaan 400 – 425 °C (752 – 797 °F) ja sen jälkeen jäähdyttämällä se hitaasti (28 °C tai 50 °F tunnissa tai hitaammin) alle 235 °C:n (455 °F) lämpötilaan, jonka jälkeen liuos käsitellään ja vanhennetaan.