6 系鋁合金的主要合金元素有鎂、硅、銅,其作用如下:
(1)
鎂和硅
鎂、硅含量的變化對退火狀態(tài)的 Al-Mg-Si合金抗拉強度和伸長率的影響不明顯。
隨著鎂、硅含量的增加,Al-Mg-Si 合金淬火自然時效狀態(tài)的抗拉強度提高,伸長率降低。當鎂、硅總含量一定時,鎂、硅含量之比對性能也有很大影響。固定鎂含量,合金的抗拉強度隨著硅含量的增加而提高。固定
Mg2Si 相的含量,增加硅含量,合金的強化效果提高,而伸長率稍有提高。固定硅含量,合金的抗拉強度隨著鎂含量的增加而提高。含硅量較小的合金,抗拉強度的最大值位于α
(Al)-Mg2Si-Mg2Al
3
。三相區(qū)內(nèi)。Al-Mg-Si
合金三元合金抗拉強度的最大值位于α (Al)-Mg2Si-Si
三相區(qū)內(nèi)。
鎂、硅對淬火人工時效狀態(tài)合金的力學性能的影響規(guī)律,與淬火自然時效狀態(tài)合金的基本相同,但抗拉強度有很大提高,最大值仍位于α(Al)-Mg2Si-Si 三相區(qū)內(nèi),同時伸長率相應降低。
合金中存在剩余Si 和Mg2Si 時,隨其數(shù)量的增加,耐蝕性能降低。但當合金位于α(Al)-Mg2Si 兩相區(qū)以及Mg2Si 相全部固溶于基體的單相區(qū)內(nèi)的合金,耐蝕性最好。所有合金均無應力腐蝕破裂傾向。
合金在焊接時,焊接裂紋傾向性較大,但在α (Al)-Mg2Si
兩相區(qū)中,成分 ω(Si)=0.2%~0.4%,
ω(Mg)=1.2%~1.4 %的合金和在α(Al)-Mg2Si-Si 三相區(qū)中,成分ω(Si)=1.2%~2.0%
, ω(Mg)=0.8%~2.0%的合金,其焊接裂紋傾向較小。
(2)
銅
Al-Mg-Si 合金中添加銅后,銅在組織中的存在形式不僅取決于銅含量,而且受鎂、硅含量的影響。當銅含量很少,ω(Mg):ω(Si)=1.73:1 時,則形成Mg2Si 相,銅全部固溶于基體中;當銅含量較多,ω(mg):w(Si)
< 1.08時,可能形成
W(Al4CuMg5Si
4) 相,剩余的銅則形成CuAl2
;當銅含量多, ω(Mg):w(Si)>
1.73時,可能形成 S(Al2CuMg) 和CuAl2 相。W
相與 S相、
CuAl2 相和
Mg2Si 相不同,固態(tài)下只部分溶解參與強化,其強化作用不如
Mg2Si 相的大。
合金中加入銅,不僅顯著改善了合金在熱加工時的塑性,而且增加了熱處理強化效果,還能抑制擠壓效應,降低合金因加錳后所出現(xiàn)的各向異性。
6 系鋁合金中的微量添加元素有錳、鉻、鈦,而雜質(zhì)元素主要有鐵、鋅等,其作用如下:
(1)
錳
合金中加錳可以提高強度,改善耐蝕性、沖擊韌性和彎曲性能。在 AlMg0.7Si1.0合金中添加銅、錳,當
ω(Mn)<0.2%時,隨著錳含量的增加合金的強度提高很高。錳含量繼續(xù)增加,錳與硅形成 AlMnSi
相,損失了一部分形成Mg2Si 相所必須的硅,而AlMnSi
相的強化作用比 Mg2Si 相小。因而,合金強化效果下降。
錳和銅同時加入時,其強化效果不如單獨加錳的好,但可使伸長率提高,并改善退火狀態(tài)制品的晶粒度。
當合金中加入錳后,由于錳在α相中產(chǎn)生嚴重的晶內(nèi)偏析,影響了合金的再結(jié)晶過程,會造成退火制品的晶粒粗化。為獲得細晶粒材料,鑄錠必須進行高溫均勻化
(550℃ )
以消除錳偏析。退火時以快速升溫為好。
(2)
鉻
鉻和錳有相似的作用。鉻可抑制Mg2Si 相在晶界的析出,延緩自然時效過程,提高人工時效后的強度。鉻可細化晶粒,使再結(jié)晶后的晶粒呈細長狀,因而可提高合金的耐蝕性,適宜的ω(Cr)=0.15%~0.3% 。
(3)
鈦
6系鋁合金中添加 ω(Ti)=0.02%~0.1%
和 ω(Cr)=0.01%~0.2%,可以減少鑄錠的柱狀晶組織,改善合金的鍛造性能,并細化制品的晶粒。
(4)
鐵
含少量的鐵(ω(Fe)<0.4 %時)對力學性能沒有壞影響,并可以細化晶粒。ω(Fe)>0.7 %時,生成不溶的(AlMnFeSi) 相,會降低制品的強度、塑性和耐蝕性能。合金中含有鐵時,能使制品表面陽極氧化處理后的色澤變壞。
(5)
鋅
少量雜質(zhì)鋅對合金的強度影響不大,其ω(Zn)<0.3% 。