(1) Značilnosti aluminijevih zlitin 5xxx
5xxx aluminijeve zlitine so aluminijeve zlitine z Mg kot glavnim legirnim elementom in so aluminijeve zlitine, ki jih ni mogoče toplotno obdelati. Ta serija zlitin ima nizko gostoto in večjo trdnost kot aluminijeve zlitine 1xxx in 3xxx. So aluminijeve zlitine srednje do visoke trdnosti z dobrimi lastnostmi proti utrujenosti in varjenju ter dobro odpornostjo proti morski in atmosferski koroziji. Da bi se izognili napetostni koroziji zlitin z visoko vsebnostjo magnezija, je treba končne hladno obdelane izdelke stabilizirati ali nadzirati končno količino hladne obdelave in nadzorovati temperaturo uporabe (ne preseči 65 stopinj). Ta serija zlitin se uporablja predvsem za izdelavo varjenih strukturnih delov in se uporablja na področju ladij.
(2) Glavne zlitine in nečistoče ter njihove vloge
Glavna sestavina aluminijeve zlitine serije 5XXx je Mg z dodano majhno količino Mn, Cr, Ti in drugih elementov, medtem ko so nečistoče večinoma Fe, Si, Cu, Zn in tako naprej.
Mg: Mg večinoma obstaja v stanju trdne raztopine in (Mg2Al3 ali Mg5Al8) fazi. Čeprav se topnost Mg v zlitini hitro zmanjšuje z nižanjem temperature, ima zlitina nizek učinek utrjevanja s staranjem zaradi težav pri nukleaciji padavin, majhnega števila jeder in grobe faze padavin. Na splošno se uporablja v stanju žarjenja ali hladnega dela. Zato se ta serija zlitin imenuje tudi aluminijeve zlitine brez ojačitve. Trdnost te serije zlitin se z večanjem vsebnosti Mg povečuje, medtem ko se plastičnost ustrezno zmanjšuje, temu primerno se slabša tudi njena obdelovalna zmogljivost. Vsebnost Mg ima velik vpliv na temperaturo rekristalizacije zlitine. Ko je vsebnost Mg manjša od 5 %, se temperatura prekristalizacije znižuje s povečanjem vsebnosti Mg; ko vsebnost Mg preseže 5 %, se temperatura rekristalizacije zvišuje s povečanjem vsebnosti Mg. Vsebnost Mg prav tako pomembno vpliva na varilno zmogljivost zlitine. Ko je vsebnost Mg manjša od 6 %, se nagnjenost zlitine k varilnim razpokam zmanjša s povečanjem vsebnosti Mg; ko vsebnost Mg presega 6 %, je ravno obratno; ko je vsebnost Mg manjša od 9 %, se s povečanjem vsebnosti Mg močno poveča trdnost zvara. V tem času, čeprav se plastičnost in varilni koeficient postopoma nekoliko zmanjšata, sprememba ni velika. Ko je vsebnost Mg večja od 9%, se njegova trdnost, plastičnost in varilni koeficient znatno zmanjšajo.
Mn: Aluminijeve zlitine serije 5XXX običajno vsebujejo manj kot 1.0 % Mn. Del Mn v zlitini je raztopljen v matriksu, preostanek pa obstaja v strukturi v obliki faze MnAls. Mn lahko zviša temperaturo rekristalizacije zlitine, da prepreči grobost zrn in rahlo poveča trdnost zlitine, zlasti mejo tečenja. V zlitinah z visoko vsebnostjo Mg lahko dodajanje Mn zmanjša topnost Mg v matrici, zmanjša nagnjenost k razpokam zvarov in poveča trdnost zvara in osnovne kovine.
Cr: Cr in Mn imata podobne učinke, ki lahko povečajo trdnost osnovne kovine in zvara, zmanjšajo nagnjenost k razpokanju zvara in izboljšajo odpornost proti koroziji, vendar nekoliko zmanjšajo plastičnost. Cr se lahko uporablja namesto Mn v nekaterih zlitinah. Kar zadeva učinek krepitve, Cr ni tako dober kot Mn. Če oba elementa dodamo hkrati, je učinek večji kot pri enem dodatku.
Be: Dodajanje majhne količine Be ({{0}}.0001%~0,005%) zlitini z visoko vsebnostjo Mg lahko zmanjša nagnjenost ingotov k pokanju in izboljša kakovost površine valjanih plošč, hkrati pa zmanjša izgubo pri gorenju Mg med taljenjem in lahko tudi zmanjša okside, ki nastanejo na površini materiala med segrevanjem.
Ti: Dodajanje majhne količine Ti zlitinam z visoko vsebnostjo Mg je namenjeno predvsem rafiniranju zrn.
Fe: Fe lahko tvori netopne spojine z Mn in Cr, s čimer se zmanjša vloga Mn in Cr v zlitini. Ko se v strukturi ingota tvorijo bolj trde in krhke spojine, se lahko pojavijo razpoke pri obdelavi. Poleg tega Fe zmanjša tudi odpornost zlitine proti koroziji, zato je treba vsebnost Fe na splošno nadzorovati pod {{0}},4 %, za material varilne žice F pa je najbolje, da jo omejite pod 0,2 %.
Si: Si je škodljiva primes (razen zlitine 5A03). Si in Mg tvorita fazo Mg2Si. Zaradi presežne vsebnosti Mg je topnost faze Mg2Si v matrici zmanjšana, zato ni le močan učinek utrjevanja, zmanjšana je tudi plastičnost zlitine. Med valjanjem ima Si večji negativni učinek kot Fe, zato mora biti vsebnost Si na splošno omejena na manj kot 0,5 %. Zlitina 5A03 vsebuje 0,5 % ~ 0,8 % Si, kar lahko zmanjša nagnjenost k varilnim razpokam in izboljša učinkovitost varjenja zlitine.
Cu: sled bakra lahko poslabša korozijsko odpornost zlitine, zato mora biti vsebnost bakra omejena na manj kot 0,2 %, nekatere zlitine pa so strožje omejene.
Zn: Če je vsebnost Zn manjša od {{0}},2 %, to nima pomembnega vpliva na mehanske lastnosti in korozijsko odpornost zlitine. Dodajanje majhne količine Zn zlitinam z visoko vsebnostjo Mg lahko poveča natezno trdnost za 10 ~ 20 MPa. Nečistoča Zn v zlitini mora biti omejena na manj kot 0,2 %.
Na: Nečistoče v sledovih Na lahko močno poškodujejo lastnosti vroče deformacije zlitine, kar povzroči "natrijevo krhkost", ki je bolj izrazita pri zlitinah z visoko vsebnostjo Mg. Način za odpravo natrijeve krhkosti je pretvorba prostega Na, obogatenega na meji zrn, v spojino. Za proizvodnjo natrijevega klorida in njegovo odstranitev z žlindro se lahko uporabi metoda kloriranja ali pa se lahko uporabi metoda dodajanja sledi Sb.