Vpliv toplotne predelave in specifične deformacije na preoblikovalno trdnost zlitine AlMg3 pri predelavi v hladnem stanju
Influence of Heat Treatment and Heat Working and Deformation an Yield Stress of the AIloy AIMg3 by Cold Working
Trajanka Vasevska, Impol, SI. Bistrica
Raziskave so pokazale, da preoblikovalne lastnosti zlitin, pri predelavi v hladnem stanju z valjanjem in vlečenjem, so odvisne od tipa predhodne tople predelave (valjanje, stiskanje ali žarjenje). Dobljeni rezultati so se potrdili v praksi.
Ključne besede: preoblikovalnost, topla in hladna predela\>a, parcialna redukcija, skupna redukcija, raztržna (natezna) trdnost, raztezna trdnost (meja plastičnosti)
Research showed that cold working properties of alloys by cold rolling and drawing depend on the type of alloy, previous heat working and heat treatment (rolling, extrusion or annealing). Results of this researches are confirmed in the practical work.
Key words; deformability, hot and cold working, partial reduction, total reduction, tensile strength, yield strength.
1 Uvod
V okviru raziskav aluminijskih zlitin, ki so zanimive za tržišče, so bile opravljene tudi obsežnejše raziskave lastnosti zlitine AlMg3.Ta zlitina predstavlja standardni proizvodni program IMPOL-a.
V prispevku je prikazan vpliv toplote predelave in specifične deformacije na preoblikovalno trdnost zlitine AlMg3 pri predelavi z valjanjem in vlečenjem. Za začetno stanje in različne parcialne redukcije £ s hladno obdelavo.
standard	DIN 1725	Int. Reg. Record	IMPOL
oznaka	AlMg3	5754	P30 (P31; P33)
Kemijska sestava
elementi	Si max.	Fe max.	Cu max.	Mn max.	Mg	Cr max.	Zn max.	Ti max	Al	Mn+Cr	drugo
	0,4	0,4	0,1	0,5	od 2,6 do 3,6	0,3	0,2	0,15	ost.	od 0,1 do 0,6	posamezno 0,05 skupno 0,15
2.2 Fizikalne lastnosti [5]
Specifična teža	2,66	Kg/dm3
Tališče	593 - 645	°C
Modul elastičnosti E	6800 - 7200 67088 - 70607	kp/mm2 N/mm2
-	toplo valjana pločevina za s = 0,1;0,2;0.3 ter = 0,8
-	toplo valjana in mehko žaljena pločevina za e= 0,1;0,2;0,3 terssk=0,9
-	stiskane palice za K = 0,1 ;0,2 ter Ksk = 0,5
Cilj prispevka je prikazati uporabnikom lastnosti zlitine AlMg3 in možnosti uporabe polizdelkov (pločevine, palice) iz teh zlitin.
2 Značilnosti zlitine AlMg3
2.1 Oznaka in kemijska sestava [5]
Modul torzije	2700	kp/mm2
G	26477	N/mm2
Toplotna prevodnost pri 20 °C	1,25	J' K"1 cnr1
Linearni toplotni razteznostni	*10"6	
koeficijent	23	cm/cm
20 - 100 °C	24-25	cm/cm
20 - 200 °C	25,7	cm/cm
20 - 300 °C		
Električna upornost pri 20 °C	za stanje 0	
	5,5	p.Q x cm2/cm
Električna prevodnost pri 20 °C	za stanje 0	
	18	MS./m'1
2.3 Mehanske lastnosti
standard	stanje	Rm	Rpo,2 N/mm2	As	Aio	HB
		N/mm2	min.	%	%	2,5/62,5
				min	min	«
DIN 1745 za	W19 (0)					
valjane izdelke	odžarjeno F19	190 -230	80	20	17	50
	top. valj.					
		min 190	80	10	-	60
DIN 1747	W18 (0)					
za stiskane	odžaijeno	min. 180	80	16	14	45
palice	F18					
	stiskano	min. 180	80	14	12	45
Z hladno obdelavo se lahko dosežejo večje mehanske lastnosti. Ta zlitina ne spreminja mehanskih lastnosti pri temperaturah do -200 °C [3].
2.4 Korozijska obstojnost
Čeprav te zlitine niso primerne za toplotno utrjevanje, se velikokrat po hladni deformaciji uporablja žarjenje za odpravo napetosti, ki so nastale pri hladni deformaciji. Pri izbiri temperature moramo paziti na to, da se izognemo temperaturnemu intervalu od 100-200°C, ker se v tem območju po mejah zrn izloča faza Mg2Al3, ki je anoda glede na osnovo in povzroča napetostno korozijo.
AlMg3 je zlitina, ki v primeijavi z drugimi zlitinami kaže zelo veliko korozijsko obstojnost v podeželski, obmorski, industrijski in tropski atmosferi ter v morski vodi [2].
Njena korozijska obstojnost se poveča s površinsko zaščito z:
-	navadnim anodiziranjem z debelino plasti do 25 p.m
-	trdim anodiziranjem z debelino plasti (57; 93 ; 157) pm in trdoto po Vickers(15g) (489;532;404) in Vickers(50g)
(493,522,407) [4].
2.5	Spaj anj e zlitine AlMg3
Pomembna značilnost tega materijala je, da se uporablja pri spajanju konstrukcij iz aluminijskih zlitin:
-	kot varilni materijal S-AlMg3 za naslednje zlitine:
AlMg3; AlMgMn; AlMgl; AlMg2; (AlMgSi0,5; AlMgSiO,8) neanodizirani G-AlMg3; G-AlMg3(Cu); G-AIMg3Si z uporabo postopkov WIG (TIG), MIG in plamenskega
valjenja [5].
-	posebej če je potreben trdnejši in proti koroziji obstojni lot.
-	kot kovice AlMg3 za zlitine:
AlMg3; AMg5; AlMg2MnO,8; AlMg4,5Mn; AlMgSiO,5; AlMgSiO, 7 Strižne sile so po viru [5]:
za AlMg3 (W18) 115 (N/mm2) m /a AlMg3 (G26) 135 (N/mm1)
2.6	Tehnološke značilnosti [l;n,ni]
Zlitina AlMg3 se lahko predeluje (preoblikuje) z:
-	litjem v kokilah in pesek
-	valjanjem
-	stiskanjem
-	kovanjem v utopih in prosto
-	vlečenjem
-	globokim vlekom
S primerno predelevo se dobijo izdelki kot so: pločevina, trakovi, rondele, palice, žice,...
Z njihovo fmalizacijo dobimo široko paleto proizvodov.
Elektrodni potencijal (V)	trdna raztopina ali osnova
[1; i]	
- 1,24	Mg2Al3 (faza)
-0,87	A1+ 3Mg (trdna raztopina)
-0,85	A199.95
3	Predelava
3.1	Predelava v toplem stanju
Karakteristično za to zlitino je, da načm predelave določa temperaturni interval predelave. Pri valjanju v toplem stanju ima zlitina širši temperaturni interval od temperaturnega intervala pri stiskanju.
AT Tmax — Tmin	(1)
AT je za oba načina predelave majhen v primerjavi s čistim Al in povzroča nerealno oceno o preoblikovalnih lastnostih te zlitine. Zakonitosti, ki veljajo pri predelavi čistega Al, se ne morejo v celoti uporabiti za zlitino AlMg3.
V literaturi se velikokrat navaja, da se ta zlitina zelo težko predeluje v toplem stanju. To je sicer res, a le v primeru, ko niso določeni pravi pogoji predelave. To navaja k temu, da se mnogi uporabniki izogibajo te zlitine in si z uporabo drugih zlitin povečajo stroške za izdelke.
3.2	Predelava v hladnem stanju
Zlitina AlMg3 spada v skupino materij alov, katerim z določeno redukcijo zvišamo trdnost. Plastičnost zlitine v hladnem je odvisna od načina tople predelave. V hladnem se predeluje z valjanjam, vlečenjem... Vsak postopek obdelave ima svojo funkcijo utrjevanja materijala. Za pravilno vodenje proizvodnje moramo spoznati to funkcijo.
4	Rezultati raziskav
Podani so rezultati, ki so povprečje preizkusov zelo številnih mehanskih preizkusov ter metalografskih in kemijskih analiz. Raziskana sta bila dva načina hladne predelave: valjanje in vlečenje.
360
1 340
l 320
I 300 rž 1 280 ir
| 260
Sf 240 o• || 220
|H 200
180
Slika 1: Primerjava spremembe natezne trdnosti Rm za vhodno kvaliteto PT V in PTVO z S = 0,1; 0,2; 0,3 za enako Csk Picture 1: Comparison of tensile strength between hot rolled (PTV), cold rolled and annealed (PTVO) strip with e = 0,1; 0,2; 0,3 for equal esk
4.1 Valjana zlitina AlMg3
Prikazan utrjevanja toplo valjanega (PTV) in toplo valjanega in dodatno odžarjenega (PTVO) materijala. Daje v materijalu po toplem valjanju ostalo še nekaj napetosti, vidimo iz spremembe vrednosti meje plastičnosti po žaijenju (Slika 2).
340 320 300 | 280 ^ 260 Z 240
J 220 g 200
160 | 140 120 100 80 60
0 0.1 0.2 0.3 0 4 0.5 0 6 0.7 0 8 0.9 1
Stopnja redukcije £SK —e— Reduetion step
Slika 2: Primerjava spremembe meje plastičnosti Rp0,2 23 vhodno kvaliteto PTV in PTVO z£=0,l;0,2;0,3za enako Picture 2: Comparison of yield strength between hot rolled (PTV), cold rolled and annealed (PTVO) strip with 6 = 0,1; 0,2; 0,3 for equal esk
Na sliki 1 in sliki 2 so rezultati za natezno trdnost in mejo plastičnosti za meterijal (PTV) in (PTVO) po različnih parcialnih deformacijah 8=0,1; 0,2,0,3 pri hladni predelavi za enako
fi= = (0,1; 0,2; 0,3)	(2)
K
h - debelina pločevine (mm) n - število prevlekov pri hladni obdelavi n = 1,2,3.... (n=0 za PTV in PTVO) e- parcialna redukcija Esk - skupna redukcija
Iz slike 1 in slike 2 je očitno, da način predelave oz. stopnja parcialne redukcije za enako stanje (PTV) ali (PTVO) zelo malo vpliva na vrednosti natezne trdnosti za enako skupno redukcijo
Rm(max) - Rm(min)=cca 7 N/rtim2,
medtem, ko je razlika minimalnih vrednosti Rm za (PTV) in (PTVO) večja.
Mejo plastičnosti se hitro poveča pri majhni stopnji redukcije. To pomeni, da pri tej zlitini ni dolge poti do večje trdnosti.
PTV	E-0.1------	— PTVO E-0.1---
PTV	e-o.2-----	— PIVO £-0 2-----
PTV	£-0.3	PTVO £-0.3 - — -
—i-1-1-1-1-1-1-1-1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Stopnja redukcije £SK —e-Reduetion step
Očitno je, da ni vseeno kakšno vhodno stanje materijala (PTV) in (PTVO) imamo pri hladni predelavi in da so končni rezultati za Rm in Rpo,2 močno odvisni od vhodnega materijala za dani s^.
4.2 Predelava zlitine AlMg3 s stiskanjem in vlečenjem
Na sliki 3 so prikazani rezultati sprememb natezne trdnosti in meje plastičnosti pri vlečenju palic s parcialno redukcije od ene do druge dimenzije K=0,1,0,2 za enako skupno redukcijo
J 2
K = 1—— = (0,1; 0,2)	(4)
di
d - premer palic (mm)
m - zaporedna številka prevleka m=l,2,3...(m=0 za stiskano kvaliteto)
K - parcialna redukcije od enega do drugega prevleka Ksk - skupna redukcija
300 280 J 260
„ „ 240
M	(N
i i 220
ŽE I 200
rž S Vi 5 180
| f | | 160
g • I« 140
s!
o t- .S.J 120 z ©
2 100 80 60
0 0 1 0.2 0.3 0.4 0 5 0 6 0 7 0.8 0 9 1 Stopnja redLkcije Ksk —
Reduclion step
Slika 3: Primerjava spremembe natezne trdnosti Rm in meje plastičnosti
RpO,2 za PS z K=0,1; 0,2 za enaki Ksk. Picture 3: Comparison of tensile strength Rm and yield strength Rpo i for extruded rod (PS) with K=0,1; 0,2 for equal K^.
Ne glede na način hladne predelave (valjanje ali vlečenje) je zakonitost utrjevanja materijala pri obeh enaka, s tem, da z manjšo stopnjo skupne redukcije dosežemo večje vrednosti za Rm in Rpo,2 pri vlečenju.
5 Zaključek
Iz rezultatov v poglavlju 4.1 in 4.2 je očitno, da moramo biti pri hlani predelavi zlitine AlMg3 vedno pozorni na predhodno toplo predelavo (valjanje, stiskanje,... in odžarjenje), saj je njen vpliv na končne vrednosti Rm in Rpo,2 velik.
Če upoštevamo določene pogoje pri predelavi te zlitine, so lastnosti konstantne.
Zlitina AlMg3 je pri predelavi pokazala izjemno
plastičnost. Lahko prenaša velike stopnje redukcije e, e^, K in
K^), kar je razvidno iz množice dragih podatkov, ki zaradi
omejenosti prostora niso predstavljeni.
6 Literatura
1	Kent R.Van Hom, ALUMINIUM; Vol.I Properties, Phisical Metallurgy and Phase Diagrams; Vol.D Design and Aplication; Vol.m Fabrication and Finishing; - ASM International Matals Park, Ohio, USA 1967
2	Leopold Vehovar, Korozija kovin in korozijsko preizkušanje; samozaložba - Ljubljana 1991
3	Čedomir Petrovič, Osnove tehnologije elektrotehničkog materiala; Naučna Knjiga - Beograd 1970
4	S.Wemick, R.Pinter and P.G.Sheasby, The Surface Treatment and Finishing of Aluminium and its Alloys; fifth edition vol.2;- ASM International Matals Park, Ohio, U.S.A.; Finishing Publications LTD.-Teddington, Medd-lesex, England 1980.
5	W. Nufnegel, unter Mitarbeit zahlreich Fachkollegen; ALUMINIUM-Taschenbuch; 3., datenaktualisierter Druck; Aluminium Zenrale, Diisseldorf, 1988.