Твердость экструдированного алюминиевого сплава
Как выражается твердость алюминиевых сплавов
Твердость алюминиевого сплава может быть выражена с помощью Rockwell, Вебстер, Бринелль, или Vickers весы.
Виккерс (HV): Широко используется в производстве, особенно для тонких профилей. Он охватывает широкий диапазон твердости с одной геометрией индентора.
Бринелль (HBW): Обычно используется для толстых профилей и отливок.
Rockwell (например, HRF/HRB): Реже применяется для тонких экструзий.
Вебстер (HW): Часто используется в алюминиевой промышленности для быстрой, портативной проверки экструзии.
Как измеряется твердость в производстве
На производстве твердомер Вебстера часто используется для быстрых измерений на месте. экструдированные профили. Этот портативный прибор прикладывает контролируемое усилие к индентору и считывает твердость непосредственно по шкале HW, обеспечивая быструю сортировку и проверку закалки с минимальной подготовкой поверхности.
Основные факторы, влияющие на твердость алюминиевых сплавов
Состав сплава: Усиливающие элементы (Cu, Mg, Si, Zn) повышают твердость через твердый раствор и осадки. 2xxx/6xxx/7xxx закаливаются в основном за счет осадков; 5xxx полагается на твердый раствор и рабочее упрочнение. Избыток примесей (например, Fe) может нарушить баланс твердости и пластичности.
Термическая обработка (отпуск): Растворение-закалка-старение задают тип/размер/распределение осадка. Недостаточное старение дает более низкую твердость при лучшей пластичности; пиковое старение максимизирует твердость; избыточное старение огрубляет осадок, снижая твердость, но повышая стабильность. Температура/время раствора, скорость закалки, температура/время старения и толщина профиля контролируют конечную твердость и однородность.
Холодная обработка (деформационное упрочнение): Прокатка, волочение, растяжение и правка повышают плотность дислокаций и твердость как термически обрабатываемых, так и нетермически обрабатываемых сплавов. Такие температуры, как H12-H18 и T8/T9, отражают намеренную холодную обработку. Последующее восстановление/отжиг может уменьшить эту закалку, поэтому последовательность процессов имеет значение.
Твердость алюминия 6061
Алюминий 6061, Сплав Al-Mg-Si, обычно проверяется твердомером Вебстера на производственных линиях из-за его тонкостенного экструзионного применения и необходимости быстрой неразрушающей проверки. Показания зависят от отпуска, толщины профиля, эффективности закалки и графика старения.
6061-T5: примерно HW 11-13
Искусственно состаренная после экструзии без полной термической обработки в растворе; умеренная твердость с хорошей пластичностью.
6061-T6: примерно HW 12-16
Термообработка, закалка и искусственное состаривание до прочности, близкой к пиковой; повышенная твердость и грузоподъемность.
Твердость может меняться в зависимости от химического состава заготовки, толщины профиля, скорости экструзии, скорости закалки и конкретного графика старения.
Алюминий 7075 Твердость
7075 это высокопрочный сплав Al-Zn-Mg-Cu. По шкале Вебстера (HW) он обычно имеет более высокие показатели, чем сплавы серии 6xxx при сопоставимых значениях за счет более сильного закаливания осаждением. Фактические значения HW зависят от отпуска, толщины, степени закалки и графика старения.
7075-T6 / T651: приблизительно HW 17-20
- Состояние пиковой прочности; высокая твердость за счет тонкой η″/η′ (MgZn2) выпадает в осадок.
7075-T73 / T7351: примерно HW 15-18
- Слегка пониженная твердость за счет чрезмерного старения для повышения коррозионной стойкости и вязкости.
7075-O (отожженный): приблизительно HW 5-8
- Мягкое состояние для формоустойчивости перед окончательной термообработкой.
Твердость алюминия 6082
Алюминий 6082 это высокопрочный сплав Al-Mg-Si, похожий на 6061, но с более высоким содержанием Mn для контроля зерен. По шкале Вебстера (HW) его показатели сильно зависят от отпуска, толщины профиля, скорости закалки и графика старения.
6082-T5: примерно HW 12-14
- Искусственно состаренный после экструзии; умеренная твердость с хорошей стабильностью размеров.
6082-T6/T651: приблизительно HW 13-17
- Термообработанная в растворе, закаленная и искусственно состаренная до пиковой или близкой к пиковой прочности; T651 включает растяжение для снятия напряжения с аналогичной твердостью.
Твердость алюминия 2024
Алюминий 2024 - это высокопрочный сплав Al-Cu-Mg. По шкале Вебстера (HW) он обычно имеет более высокие показатели, чем обычные сплавы 6xxx при сопоставимых температурах, что отражает его прочную матрицу, закаленную осаждением. Показатели зависят от температуры, толщины, степени закалки и графика старения.
2024-T3/T351: примерно HW 14-17
- Холодная обработка и естественное состаривание; широко используется для изготовления аэрокосмической обшивки и структурных компонентов.
2024-T4: примерно HW 13-16
- Термообработанный раствор и естественная выдержка; немного ниже HW, чем у T3, из-за меньшего деформационного упрочнения.
2024-T6/T651: приблизительно HW 16-19
- Искусственно состаренная для повышения прочности; T651 добавляет растяжение для снятия напряжения при аналогичной твердости.
2024-O (отожженный): приблизительно HW 6-9
- Мягкое состояние для формирования перед старением.
Алюминий 6063 Твердость
Алюминий 6063 это экструзионный сплав Al-Mg-Si, оптимизированный для обработки поверхности и сложных профилей. По шкале Вебстера (HW) он обычно имеет более низкие показатели, чем 6061/6082 при сопоставимых температурах, что обусловлено его химическим составом и уровнем прочности. Значения зависят от температуры, толщины стенок, эффективности закалки и графика старения.
6063-T5: примерно HW 8-11
- Искусственное состаривание после экструзии; приоритет отдается формуемости и качеству анодирования.
6063-T6/T66: примерно HW 10-13
- Термообработанный раствором, закаленный и искусственно состаренный; T66 обозначает специально контролируемую обработку, обеспечивающую более высокие минимальные механические свойства при аналогичном диапазоне HW.
Твердость чистого алюминия
Коммерчески чистый алюминий (например, серии 1xxx, такие как 1050, 1100, 1200) обладает низкой твердостью из-за почти чистой матрицы Al с минимальным усилением за счет осадков. По шкале Вебстера она значительно ниже, чем у сплавов, поддающихся термообработке.
O/H111 (отжиг/легкая деформационная закалка): примерно HW 2-5
- Очень мягкий; используется там, где требуется высокая пластичность.
H12-H14 (четверть/полутвердая): примерно HW 4-7
- Умеренное упрочнение в результате холодной редукции; все еще относительно мягкий.
H18 (полный хард): примерно HW 6-9
- Максимальное деформационное упрочнение для чистых сортов; твердость увеличивается, но остается ниже уровня 5xxx/6xxx.
Твердость оксида алюминия
Анодный оксидный слой на алюминии представляет собой преимущественно аморфный или микрокристаллический Al₂O₃-xH₂O с тонким барьерным слоем и пористым внешним слоем. Его собственная твердость значительно выше, чем у алюминиевой подложки. Полученные данные о микротвердости анодных пленок зависят от типа процесса, электролита, температуры и уплотнения.
Тип II (декоративные, ~5-25 мкм): ≈ 200-350 HV
- Образуется в серной кислоте при умеренных температурах; после горячего запечатывания твердость немного снижается из-за гидратации.
Тип III (твёрдое анодирование, ~25-100 мкм): ≈ 350-550 HV
- Производится при низкой температуре и высокой плотности тока; более плотная микроструктура обеспечивает более высокую твердость.
Специальные электролиты (щавелевая, смешанные кислоты): может достигать ≈ 400-600 HV в зависимости от сплава и управления процессом.
