
6063鋁合金廣泛用于建筑鋁門窗、幕墻的框架,為了**門窗、幕墻具有高的抗風壓性能、裝配性能、耐蝕性能和裝飾性能,對鋁合金型材綜合性能的要求遠遠**工業型材標準。
概述
① 鋁合金材料。主要合金元素為鎂與硅,具有加工性能較佳、優良的可焊接性、擠出性及電鍍性、良好的抗腐蝕性、韌性,易于拋光、上色膜,陽極氧化效果優良,是典型的擠壓合金。6063鋁合金型材以其良好的塑性、適中的熱處理強度、良好的焊接性能以及陽極氧化處理后,表面華麗的色澤等諸多優點而被廣泛應用于建筑型材、灌溉管材、供車輛、臺架、家具、升降機、柵欄等用的管、棒、型材。
②屬低合金化的Al-Mg-Si系高塑性合金。具有諸多可貴特點:1.熱處理強化,沖擊韌性高,對缺口不敏感。2.有較好的熱塑性,可以高速擠壓成結構復雜、薄壁、中空的各種型材,或鍛造成結構復雜的鍛件。淬火溫度范圍寬,淬火敏感性低,擠壓和鍛造脫模后,只要溫度**淬火溫度,即可用噴水或穿水的方法淬火。薄壁件(δ<3mm)還可以實行風淬。3.焊接性能和耐蝕性優良,無應力腐蝕開裂傾向,在熱處理可強化型鋁合金中,Al-Mg-Si系合金是一沒有發現應力腐蝕開裂現象的合金。4.加工后表面十分光潔,且容易陽極氧化和著色。其缺點是淬火后,若在室溫停放一段時間,在時效上會對強度帶來不利影響(停放效應)。
折疊介紹
在國家標準GB/T3190中規定的6063鋁合金成分范圍內,對化學成分的取值不同,會得到不同的材質特性,當化學成分的范圍很大時,其性能差異會在很大范圍內波動,以致型材的綜合性能會無法控制。
6063鋁合金的化學成分成為生產優質鋁合金建筑型材的較重要的一環。
一、合金元素的作用及其對性能的影響
6063鋁合金是AL-Mg-Si系中具有中等強度的可熱處理強化合金,Mg和Si是主要合金元素,優選化學成分的主要工作是確定Mg和Si的百分含量(質量分數,下同)。
1.1Mg的作用和影響 Mg和Si組成強化相Mg2Si,Mg的含量愈高,Mg2Si的數量就愈多,熱處理強化效果就愈大,型材的抗拉強度就愈高,但變形抗力也隨之增大,合金的塑性下降,加工性能變壞,耐蝕性變壞。
1.2Si的作用和影響 Si的數量應使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在,以確保Mg的作用得到充分的發揮。隨著Si含量增加,合金的晶粒變細,金屬流動性增大,鑄造性能變好,熱處理強化效果增加,型材的抗拉強度提高塑性降低,耐蝕性變壞。
二、Mg和Si含量的選擇
2.1Mg2Si量的確定
2.1.1Mg2Si相在合金中的作用 Mg2Si在合金中能隨著溫度的變化而溶解或析出,并以不同的形態存在于合金中: (1)彌散相β''固溶體中析出的Mg2Si相彌散質點,是一種不穩定相,會隨溫度的升高而長大。 (2)過渡相β' 是β''由長大而成的中間亞穩定相,也會隨溫度的升高而長大。(3)沉淀相β是由β' 相長大而成的穩定相,多聚集于晶界和枝晶界。 能起強化作用Mg2Si相是當其處于β''彌散相狀態的時候,將β相變成β''相的過程就是強化過程,反之則是軟化過程。
2.1.2Mg2Si量的選擇 6063鋁合金的熱處理強化效果是隨著Mg2Si量的增加而增大。當Mg2Si的量在0.71%~1.03%范圍內時,其抗拉強度隨Mg2Si量的增加近似線性地提高,但變形抗力也跟著提高,加工變得困難。但Mg2Si量小于0.72%時,對于擠壓系數偏小(小于或等于30)的制品,抗拉強度值有達不到標準要求的危險。當Mg2Si量**過0.9%時,合金的塑性有降低趨勢。 GB/T5237.1-2000標準中要求6063鋁合金T5狀態型材的σb≥160MPa,T6狀態型材σb≥205MPa,實踐證明.該合金的 較高可達到260MPa。但大批量生產的影響因素很多,不可能確保都達到這么高。綜合的考慮,型材既要強度高,能確保產品符合標準要求,又要使合金易于擠壓,有利于提高生產效率。我們設計合金強度時,對于T5狀態交貨的型材,取200MPa為設計值。
2.1.3Mg含量的確定 Mg2Si的量一經確定,Mg含量可按下式計算: Mg%=(1.73×Mg2Si%)/2.73 2.1.4Si含量的確定 Si的含量必須滿足所有Mg都形成Mg2Si的要求。由于Mg2Si中Mg和Si的相對原子質量之比為Mg/Si=1.73 ,所以基本Si量為Si基=Mg/1.73。 但是實踐證明,若按Si基進行配料時,生產出來的合金其抗拉強度往往偏低而不合格。顯然是合金中Mg2Si數量不足所致。原因是合金中的Fe、Mn等雜質元素搶奪了Si,例如Fe可以與Si形成ALFeSi化合物。所以,合金中必須要有過剩的Si以補充Si的損失。合金中有過剩的Si還會對提高抗拉強度起補充作用。合金抗拉強度的提高是Mg2Si和過剩Si貢獻之和。當合金中Fe含量偏高時,Si還能降低Fe的不利影響。但是由于Si會降低合金的塑性和耐蝕性,所以Si過應有合理的控制。我廠根據實際經驗認為過剩Si量選擇在0.09% ~0.13%范圍內是比較好的。 合金中Si含量應是:Si%=(Si基+Si過)%
三、 合金元素控制范圍的確定
3.1Mg的控制范圍 Mg是易燃金屬,熔煉操作時會有燒損。在確定Mg的控制范圍時要考慮燒損所帶來的誤差,但不能放得太寬,以免合金性能失控。我們根據經驗和本廠配料、熔煉和化驗水平,將Mg的波動范圍控制在0.04%之內,
T5型材取0.47%~0.50%,
T6型材取0.57%~0.60%。
3.2Si的控制范圍 當Mg的范圍確定后,Si的控制范圍可用Mg/Si比來確定。
因為該廠控制Si過為0.09%~0.13%,所以Mg/Si應控制在1.18~1.32之間。
3.36063鋁合金T5和T6狀態型材化學成分的選擇范圍。若要變更合金成分時,比如想將Mg2Si量增加到0.95%,以便有利于生產T6型材時,可沿過Si上下限區間將Mg上移至0.6%左右的位置即可。
此時Mg約為0.46%,Si過為0.11%,Mg/Si為1.
3.4結束語 根據我廠的經驗,在6063鋁合金型材中Mg2Si量控制在0.75%~0.80%范圍內,已完**夠滿足力學性能的要求。在正常擠壓系數(大于或等于30)的情況下,型材的抗拉強度都處在200~240 MPa范圍內。而這樣控制合金,不僅材料塑性好,易于擠壓,耐蝕性高和表面處理性能好,而且可節約合金元素。但是還應特別注意對雜質Fe進行嚴格控制。若Fe含量過高,會使擠壓力增大,擠壓材表面質量變差,陽極氧化色差增大,顏色灰暗而無光澤,Fe還降低合金的塑性和耐蝕性。實踐證明,將Fe含量控制在0.15%~0.25%范圍內是比較理想的。
6063鋁合金的熔化溫度是655度以上,6063鋁型材擠壓溫度是棒溫490-510℃,擠壓筒420-450℃,一般來說,每個擠型材的溫度設計都不一樣的,但大概都是在這個范圍:模溫470-490℃,根據自身的狀況來設定!
折疊分類
他們是四位數字表示的以鎂和硅為主要合金元素并以Mg2Si相為強化相的鋁合金。 *一位是數字,用以區分組別。 后兩位用于區分同一組別系列內的材料牌號,沒有特殊意義。 四位數字體系和四位字符體系牌號*一個數字表示鋁及鋁合金的類別,其含義如下:
1)1XXX系列 工業純鋁;
2)2XXX系列 Al-Cu、Al-Cu-Mn合金
3)3XXX系列 Al-Mn、可加工純鋁;
4)4XXX系列 Al-Si合金;
5)5XXX系列 Al-Mg合金;
6)6XXX系列 Al-Mg-Si合金;
7)7XXX系列 Al-Zn-Mg-Cu合金;
折疊特性
屬于Al-Mg-Si系合金,使用范圍廣泛,特別是建筑業離不開此合金,是較有前途的合金。耐蝕性好,焊接性優良,冷加工性較好,并具有中等強度。
折疊用途
一、板帶的應用廣泛應用于裝飾、包裝、建筑、運輸、電子、航空、航天、兵器等各行各業。
二、航空航天用鋁材用于制作飛機蒙皮、機身框架、大梁、旋翼、螺旋槳、油箱、壁板和起落架支柱,以及火箭鍛環、宇宙飛船壁板等。
三、交通運輸用鋁材用于汽車、地鐵車輛、鐵路客車、高速客車的車體結構件材料,車門窗、貨架、汽車發動機零件、空調器、散熱器、車身板、輪轂及艦艇用材。
四、包裝用鋁材 全鋁易拉罐制罐料主要以薄板與箔材的形式作為金屬包裝材料,制成罐、蓋、瓶、桶、包裝箔。廣泛用于飲料、食品、化妝品、藥品、香煙、工業產品等包裝。
五、印刷用鋁材主要用于制作PS版,鋁基PS版是印刷業的一種新型材料,用于自動化制版和印刷。
六、建筑裝飾用鋁材鋁合金因其良好的抗蝕性、足夠的強度、優良的工藝性能和焊接性能,廣泛用于建筑物構架、門窗、吊頂、裝飾面等。如各種建筑門窗、幕墻用鋁型材、鋁幕墻板、壓型板、花紋板、彩色涂層鋁板等。
七、電子家電用鋁材主要用于各種母線、架線、導體、電氣元件、冰箱、空調、電纜等領域。 規格:圓棒、方棒
代表用途包括航天固定裝置、電器固定裝置、通訊領域,也廣泛應用于自動化機械零件、精密加工、模具制造、電子及精密儀器、SMT、PC板焊錫載具等等。
折疊化學成份
鋁 Al :余量
硅 Si :0.20~0.6
銅 Cu :≤0.10
鎂 Mg:0.45~0.9
鋅 Zn:≤0.10
錳 Mn:≤0.10
鈦 Ti :≤0.10
鉻 Cr:≤0.10
鐵 Fe: 0.000~ 0.350
注:單個:≤0.05;合計:≤0.15
折疊力學性能
抗拉強度 σb (MPa):≥205
條件屈服強度 σ0.2 (MPa):≥170
伸長率 δ5 (%):≥9
注 :棒材室溫縱向力學性能
試樣尺寸:棒材直徑(方棒、六角棒內切圓直徑)≤25
折疊現貨規格
6063板材現貨規格:0.3mm-350mm(厚度)
6063棒材現貨規格:3.0mm-500mm(直徑)
6063線材現貨規格:0.1mm-20mm(線徑)
折疊狀態簡介
鋁合金基本狀態代號:
F 自由加工狀態 適用于在成型過程中,對于加工硬化和熱處理條件特殊要求的產品,該狀態產品的力學性能不作規定(不常見)
O 退火狀態 適用于經完全退火獲得較低強度的加工產品(偶爾會出現)
H 加工硬化狀態 適用于通過加工硬化提高強度的產品,產品在加工硬化后可經過(也可不經過)使強度有所降低的附加熱處理(一般為非熱處理強化型材料)
W 固熔熱處理狀態 一種不穩定狀態,僅適用于經固溶熱處理后,室溫下自然時效的合金,該狀態代號僅表示產品處于自然時效階段(不常見)
T 熱處理狀態 (不同于F、O、H狀態) 適用于熱處理后,經過(或不經過)加工硬化達到穩定的產品。T代號后面必須跟有一位或多位阿拉伯數字(一般為熱處理強化型材料)
我們常見的非熱處理強化型鋁合金后面的狀態代號一般是字母H加兩位數字。 如1100 H14。 下面簡單介紹以下狀態代號的含義內容。
字母H后面一般跟兩位數字:
*一位數字表示的就是加工硬化處理的方法。 H后面的*一位數字有:1,2,3,4 即H1* H1*表示單純加工硬化處理 H2* H2*表示加工硬化及不完全退火 H3* H3*表示加工硬化及穩定化處理 H4* H4*表示加工硬化及涂漆處理 *二位數字表示的就是材料所達到的硬化程度。
H后面的*二位數字有:1,2,3,4,5,6,7,8,9 既H*1 0與2之間的硬度 H*2 1/4硬 H*3 2與4之間的硬度 H*4 1/2硬 H*5 4與6之間的硬度 H*6 3/4硬 H*7 6與8之間的硬度 H*8 全硬狀態 H*9 超硬狀態 (H后面跟三個數字的情況不多,只有幾個。H111表示較終退火后又進行了適量的加工硬化。H112表示適用于熱加工成型的產品。H116表示含鎂量≥4.0%的5***系合金制成的產品.)
我們常見的熱處理強化型鋁合金后面的狀態代號一般是字母T加添加一位或多位阿拉伯數字表示T的細分狀態 在T后面添加0-10的阿拉伯數字,表示細分狀態(稱作TX狀態)。
T后面的數字表示對產品的熱處理程序。
T0 固溶熱處理后,經自然時效再通過冷加工的狀態。 適用于經冷加工提高強度的產品。
T1 由高溫成型過程冷卻,然后自然時效至基本穩定的狀態。 適用于由高溫成型過程冷卻后,不再進行冷加工(可進行矯直、矯平,但不影響力學性能極限)的產品。
T2 由高溫成型過程冷卻,經冷加工后自然時效至基本穩定的狀態。適用于由高溫成型過程冷卻后,進行冷加工、或矯直、矯平以提高強度的產品。
T3 固溶熱處理后進行冷加工,再,經自然時效至基本穩定的狀態。適用于在固溶熱處理后,進行冷加工、或矯直、矯平以提高強度的產品。
T4 固溶熱處理后自然時效至基本穩定的狀態。適用于固溶熱處理后,不在進行冷加工(可進行矯直、矯平,但不影響力學性能極限)的產品。
T5 由高溫成型過程冷卻,然后進行人工時效的狀態。 適用于由高溫成型過程冷卻后,不經過冷加工(可進行矯直、矯平,但不影響力學性能極限),予以人工時效的產品。
T6 由固溶熱處理后進行人工時效的狀態。 適用于由固溶熱處理后,不再進行冷加工(可進行矯直、矯平,但不影響力學性能極限)的產品。
T7 由固溶熱處理后進行人工時效的狀態。 適用于由固溶熱處理后,為獲取某些重要特性,在人工時效時,強度在時效曲線上越過了較高峰點的產品。
T8 固溶熱處理后經冷加工,然后進行人工時效的狀態。 適用于經冷加工、或矯直、矯平以提高產品強度的產。
T9 固溶熱處理后人工時效,然后進行冷加工的狀態。 適用于經冷加工提高產品強度的產品。
T10 由高溫成型過程冷卻后,進行冷加工,然后進行人工時效的狀態。 適用于經冷加工、或矯直、矯平以提高產品強度的產品。
T狀態及TXXX狀態(消除應力狀態外) 在TX狀態代號后面再添加一位阿拉伯數字(稱作TXX狀態),或添加兩位阿拉伯數字(稱作TXXX狀態),表示經過了明顯改變產品特性(如力學性能、抗腐蝕性能等)的特定工藝處理的狀態。
T42 適用于自O或F狀態固溶熱處理后,自然時效達到充分穩定狀態的產品,也適用于需方對任何狀態的加工產品熱處理后,力學性能達到了T42狀態的產品。
T62 適用于自O或F狀態固溶熱處理后,進入人工時效的產品,也適用于需方對任何狀態的加工產品熱處理后,力學性能達到了T62狀態的產品。
T73 適用于固溶熱處理后,經過時效以達到規定的力學性能和抗應力腐蝕性能指標的產品
T74 與T73狀態定義相同。該狀態的抗拉強度大于T73狀態,但小于T76狀態。
T76 與T73狀態定義相同。該狀態的抗拉強度分別**T73、T74狀態,抗應力腐蝕斷裂性能分別低于T73、T74狀態,但其抗剝落腐蝕性能仍較好。
T7X2 適用于自O或F狀態固溶熱處理后,進行人工時效處理,力學性能及抗腐蝕性能達到了T7X狀態的產品。
T81 適用于固溶熱處理后,經1%左右的冷加工變形提高強度,然后進行人工時效的產品。
T87 適用于固溶熱處理后,經7%左右的冷加工變形提高強度,然后進行人工時效的產品。 消除應力狀態 在上述TX或TXX或TXXX狀態代號后面添加"51"、或"510"、或"511"或"52"或"54"表示經歷了消除應力處理的產品狀態代號。
TX51 TXX51 TXXX51 適用于固溶熱處理或自高溫成型過程冷卻后,按規定量進行拉伸的厚板、軋制或冷精整的棒材以及模鍛件、鍛環或軋制環,這些產品拉伸后不再進行矯直。 厚板的*變形量為1.5%~3%;軋制或冷精整棒材的*變形量為1%~3%;模鍛件鍛環或軋制環的*變形量為1%~5%。
TX510 TXX510 TXXX510 這些產品拉伸后不再進行矯直。
TX511 TXX511 TXXX511 適用于固溶熱處理或自高溫成型過程冷卻后,按規定量進行拉伸的擠制棒、型和管材,以及拉制管材,這些產品拉伸后可微略行矯直以符合標準公差。 擠制棒、型和管材的*變形量為1%~3%;拉制管材的*變形量為1.5%~3%。
TX52 TXX52 TXXX52 適用于固溶熱處理或自高溫成型過程冷卻后,通過壓縮來消除應力,以產生1%~5%,*變形量的產品。
TX54 TXX54 TXXX54 適用于在終鍛模內通過冷整形來消除應力的模鍛件。
T6,固溶處理(淬火),人工時效
T62,由退火或F狀態固溶處理,人工時效
T61是一種特殊熱處理狀態,要求其強度低于T6。
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