Oplosgloeien en verouderen: Aluminiumlegeringen

Veel kneed- en gietaluminiumlegeringen kunnen worden gehard door oplosgloeien en verouderen, tot een verscheidenheid van sterktes.

Voordelen

De mechanische eigenschappen van hardbare legeringen kunnen worden geoptimaliseerd door de keuze van een geschikte oplosgloei- en verouderingsprocesparameters. Voor bepaalde legeringen kan bijvoorbeeld de corrosievastheid worden verbeterd ten koste van sterkte en vice versa.

Afhankelijk van de legering en materiaaldikte op het moment van  oplosgloeien kunnen verschillende afkoelmethoden worden gebruikt om de door de warmtebehandeling veroorzaakte vervorming te beperken.

Applicaties en materialen

Kneedlegeringen in de 2XXX (Al-Cu), 6XXX (Al-Mg-Si), 7XXX (Al-Zn-Mg-Cr) en 8XXX (Al-Li) reeksen en gietlegeringen in de 2XX (Al-Cu) 3XX (Al-Mg-Si-Cu) en 7XX (Al-Zn) reeksen kunnen door oplosgloeien en veroudering gehard worden.

Eindtoestanden  zoals  T4X, T5X, T6X en T7X zijn alleen bereikbaar als functie van legering en warmtebehandeling. De eindtoestanden  T3X en T8X zijn alleen bereikbaar met een combinatie van thermische en thermomechanische behandelingen, zoals het uitrekken of comprimeren van materiaal in basisvormen tussen oplosgloeien  en verouderen.

Veel gebruikte combinaties van kneedlegeringen en toestanden zijn 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. Veelvoorkomende combinaties van gietlegeringen en toestanden zijn A201-T7, A206-T7, C355-T6, A356-T6, A357-T6.

Procesdetails

Oplosgloeien wordt meestal uitgevoerd tussen 450 tot 575°C in luchtovens, gevolgd door snelle afschrikken in koud water, heet water, kokend water (-T61 harding), water-polymeer (glycol)-oplossing, waternevel of ingeblazen lucht. Natuurlijke veroudering naar de T4 toestand vindt plaats op omgevingstemperatuur voor de legeringen 2XXX, 6XXX, 2XX en 3XX, waarbij de meeste na 96 uur een stabiele harding bereiken. Kunstmatige veroudering tussen 93 en 245°C wordt gebruikt om tot de T6 en T7X toestanden te voldoen.

Onmiddellijk na het afschrikken vanuit de oplosgloeibehandeling zijn alle legeringen relatief zacht en kunnen deze redelijke gemakkelijk gevormd of gericht gemaakt worden wanneer dit binnen een paar uur wordt uitgevoerd. Deze legeringen harden op een natuurlijke manier op omgevingstemperatuur waarbij de hardheid geleidelijk toeneemt vanaf het afschrikken. Dit kan worden onderdrukt door afkoelen onder ongeveer 0°C wanneer het materiaal meer dan een paar uur na het afschrikken gevormd of gericht moet worden. Om de As-Quenched (AQ) ofwel afschriktoestand voor een opslagtijd van langer dan een paar dagen te behouden is afkoelen tot onder minus 23°C nodig.

Voor maximale vervormbaarheid vóór het oplosgloeien en verouderen moeten deze legeringen volledig uitgegloeid worden. Deze stabiele zachte, zgn. O-toestand wordt bewerkstelligd door verwarming tussen 400 en 425°C , gevolgd door langzame afkoeling (28°C per uur of langzamer) tot onder 235°C, dan vormgeven en daarna oplosgloeien en verouderen.