(1) Характеристики на алуминиеви сплави 5xxx
Алуминиевите сплави 5xxx са алуминиеви сплави с Mg като основен легиращ елемент и са алуминиеви сплави, които не подлежат на термична обработка. Тази серия сплави има ниска плътност и по-висока якост от 1xxx и 3xxx алуминиеви сплави. Те са алуминиеви сплави със средна до висока якост с добри свойства на умора и заваряване и добра устойчивост на морска и атмосферна корозия. За да се избегне корозия под напрежение на сплави с високо съдържание на магнезий, крайните студено обработени продукти трябва да бъдат стабилизирани или крайното количество студено производство трябва да се контролира и температурата на използване трябва да се контролира (не надвишава 65 градуса). Тази серия сплави се използва главно за направата на заварени структурни части и се използва в областта на корабите.
(2) Основни легиращи и примесни елементи и тяхната роля
Основният компонент на алуминиевата сплав от серия 5XXx е Mg, с малко количество добавени Mn, Cr, Ti и други елементи, докато примесните елементи са главно Fe, Si, Cu, Zn и т.н.
Mg: Mg съществува главно в състояние на твърд разтвор и фаза (Mg2Al3 или Mg5Al8). Въпреки че разтворимостта на Mg в сплавта намалява бързо с понижаване на температурата, сплавта има слаб ефект на укрепване при стареене поради трудността на нуклеацията на утаяване, малък брой ядра и груба фаза на утаяване. Обикновено се използва в състояние на отгряване или студена обработка. Следователно тази серия сплави се нарича още неукрепващи алуминиеви сплави. Якостта на тази серия сплави се увеличава с увеличаване на съдържанието на магнезий, докато пластичността съответно намалява и нейните характеристики на обработка също се влошават съответно. Съдържанието на Mg оказва голямо влияние върху температурата на рекристализация на сплавта. Когато съдържанието на Mg е по-малко от 5%, температурата на прекристализация намалява с увеличаване на съдържанието на Mg; когато съдържанието на Mg надвишава 5%, температурата на прекристализация се повишава с увеличаването на съдържанието на Mg. Съдържанието на Mg също има значителен ефект върху заваръчните характеристики на сплавта. Когато съдържанието на магнезий е по-малко от 6%, тенденцията за напукване при заваряване на сплавта намалява с увеличаване на съдържанието на магнезий; когато съдържанието на Mg надвишава 6%, обратното е вярно; когато съдържанието на Mg е по-малко от 9%, якостта на заваръчния шев се увеличава значително с увеличаване на съдържанието на Mg. По това време, въпреки че пластичността и коефициентът на заваряване постепенно намаляват леко, промяната не е голяма. Когато съдържанието на Mg е по-голямо от 9%, неговата якост, пластичност и коефициент на заваряване са значително намалени.
Mn: алуминиевите сплави от серия 5XXX обикновено съдържат по-малко от 1.0% Mn. Част от Mn в сплавта е разтворена в матрицата, а останалата част съществува в структурата под формата на MnAls фаза. Mn може да повиши температурата на рекристализация на сплавта, за да предотврати загрубяването на зърното и леко да увеличи якостта на сплавта, особено границата на провлачване. В сплави с високо съдържание на Mg, добавянето на Mn може да намали разтворимостта на Mg в матрицата, да намали склонността към пукнатини по заваръчните шевове и да увеличи якостта на заваръчния шев и основния метал.
Cr: Cr и Mn имат подобни ефекти, които могат да увеличат здравината на основния метал и заваръчния шев, да намалят тенденцията за напукване на заваръчния шев и да подобрят устойчивостта на корозия под напрежение, но леко да намалят пластичността. Cr може да се използва вместо Mn в някои сплави. По отношение на укрепващия ефект Cr не е толкова добър, колкото Mn. Ако и двата елемента се добавят едновременно, ефектът е по-голям от този от едно добавяне.
Be: Добавянето на малко количество Be ({{0}}.0001%~0.005%) към сплав с високо съдържание на магнезий може да намали склонността към напукване на слитъците и да подобри качеството на повърхността на валцуваните плочи, като същевременно намали загубата при изгаряне на Mg по време на топене и може също така да намали оксидите, образувани на повърхността на материала по време на нагряване.
Ti: Добавянето на малко количество Ti към сплави с високо съдържание на Mg е главно за рафиниране на зърната.
Fe: Fe може да образува неразтворими съединения с Mn и Cr, като по този начин намалява ролята на Mn и Cr в сплавта. Когато в структурата на блока се образуват по-твърди и крехки съединения, има вероятност да се появят пукнатини при обработка. В допълнение, Fe също така намалява устойчивостта на корозия на сплавта, така че съдържанието на Fe обикновено трябва да се контролира под {{0}}.4%, а за материал за заваръчна тел F, най-добре е да се ограничи до под 0,2%.
Si: Si е вреден примес (с изключение на сплав 5A03). Si и Mg образуват Mg2Si фаза. Поради излишното съдържание на Mg, разтворимостта на Mg2Si фазата в матрицата е намалена, така че не само укрепващият ефект не е голям, но и пластичността на сплавта е намалена. По време на валцуване Si има по-голям отрицателен ефект от Fe, така че съдържанието на Si обикновено трябва да бъде ограничено до по-малко от 0.5%. 5A03 сплавта съдържа 0,5%~0,8% Si, което може да намали склонността към заваръчни пукнатини и да подобри заваръчните характеристики на сплавта.
Cu: Следи от Cu могат да влошат устойчивостта на корозия на сплавта, така че съдържанието на Cu трябва да бъде ограничено до по-малко от 0.2%, а някои сплави са по-строго ограничени.
Zn: Когато съдържанието на Zn е по-малко от {{0}}.2%, то няма значителен ефект върху механичните свойства и устойчивостта на корозия на сплавта. Добавянето на малко количество Zn към сплави с високо съдържание на Mg може да увеличи якостта на опън с 10~20MPa. Примесът Zn в сплавта трябва да бъде ограничен до по-малко от 0,2%.
Na: Следи от примеси Na могат силно да увредят свойствата на горещата деформация на сплавта, което води до "натриева крехкост", която е по-забележима при сплави с високо съдържание на Mg. Начинът за премахване на натриевата крехкост е да се превърне свободният Na, обогатен в границата на зърното, в съединение. Методът на хлориране може да се използва за получаване на натриев хлорид и отстраняването му със шлаката или може да се използва методът на добавяне на следи от Sb.