Tấm nhôm hàng hải: Lựa chọn nhiệt độ 5083-H111 so với 5083-H321

Tại sao 5083 là tấm nhôm tiêu chuẩn hàng hải

5083 là hợp kim Al-Mg không-có thể xử lý nhiệt{2}}mg thuộc dòng 5xxx và là vật liệu tham chiếu cho lớp mạ thân tàu, boong và cấu trúc thượng tầng trong nhiều thập kỷ. Giới hạn thành phần được đưa ra trong tiêu chuẩn ASTM B209 là 4,0-4,9% magie, 0,40-1,00% mangan và 0,05-0,25% crom, cân bằng nhôm. Magiê giúp tăng cường dung dịch rắn, mangan kiểm soát cấu trúc hạt kết tinh và crom làm chậm sự phát triển của hạt trong quá trình cán nóng, do đó tấm kết hợp độ bền vừa phải với khả năng chống nước biển tuyệt vời và giữ khả năng chống chịu đó trong điều kiện hàn. Mật độ khoảng 2,66 g/cm3, gần bằng 1/3 so với thép cacbon.

Bởi vì hợp kim không thể được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt nên các đặc tính của nó đến từ nhiệt độ - lượng gia công nguội được áp dụng và quá trình xử lý ổn định sau đó. Đó là lý do tại sao hai tấm có cùng thành phần hóa học, 5083-H111 và 5083-H321, hoạt động rất khác nhau trong một xưởng chế tạo.

H111 và H321 thực sự có ý nghĩa gì trong hệ thống nhiệt độ

Trong ký hiệu nhiệt độ H, H1x có nghĩa là chỉ biến dạng cứng lại, H2x có nghĩa là biến dạng cứng lại và được ủ một phần, và H3x có nghĩa là biến dạng cứng lại và ổn định. Các chữ số theo sau chữ cái mô tả lượng phôi nguội còn lại trong sản phẩm. Bức thư duy nhất này giải thích gần như mọi sự khác biệt giữa hai vật liệu:

5083-H111- căng nhẹ và cứng lại sau khi ủ, đến mức dưới mức tối thiểu H11. Mật độ trật khớp vẫn ở mức thấp, do đó độ giãn dài và khả năng tạo hình nguội cao và tấm uốn cong và cuộn theo bán kính chặt chẽ mà không bị nứt.

5083-H321- nguội đến độ cứng khoảng một phần tư-và sau đó ổn định ở nhiệt độ thấp. Bước ổn định kết tủa pha beta (Al3Mg2) ở dạng không liên tục, được kiểm soát dọc theo ranh giới hạt thay vì dưới dạng màng liên tục, giúp tăng cường độ và cải thiện khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất và tấn công giữa các hạt.

Để tiếp xúc lâu dài với nước biển và đối với các kết cấu hàn không thể-ủ lại sau khi chế tạo, H321 và H116 là các loại nhiệt độ được yêu cầu theo thông số kỹ thuật hàng hải; H111 là tính khí định hình hơn là tính khí ngâm.

So sánh đặc tính cơ học của 5083-H111 và 5083-H321

Các số liệu bên dưới là các giá trị-nhiệt độ phòng điển hình cho tấm có độ dày từ 4 đến 40 mm. Kiểm tra sức căng tuân theo tiêu chuẩn ASTM E8/E8M và các đặc tính cung cấp tối thiểu được xác định trong tiêu chuẩn ASTM B209 và ASTM B928.

Nước biển, ăn mòn ứng suất và tấn công giữa các hạt

Cả hai loại nhiệt độ này đều chống lại sự tấn công đồng đều trong khí quyển biển và trong nước biển chảy, và cả hai đều tạo thành màng oxit bảo vệ giống nhau. Sự khác biệt xuất hiện khi vật liệu trở nên nhạy cảm. Hợp kim 5xxx chứa hơn 3 % magie sẽ kết tủa Al3Mg2 dọc theo các ranh giới hạt nếu nó được giữ trong thời gian dài ở khoảng 50{11}}150 C và lớp màng ranh giới liên tục làm cho kim loại dễ bị ăn mòn giữa các hạt. Thử nghiệm tổn thất khối lượng axit nitric của ASTM G67 là phương pháp tăng tốc được chấp nhận để đo độ nhạy đó, trong khi ASTM G47 và ASTM G110 bao gồm thử nghiệm ăn mòn ứng suất và ăn mòn giữa các hạt của các sản phẩm nhôm có độ bền cao.

Tấm H321 được ổn định để pha beta hình thành theo hình thái không liên tục, ít gây hại hơn và các thông số kỹ thuật của tấm biển yêu cầu nhiệt độ ổn định trong đó khả năng chống ăn mòn do ứng suất là yêu cầu thiết kế.

Tấm H111 thường được tạo hình trước và bảo vệ sau; nó phù hợp với cấu trúc-nước bắn tung tóe và trên-nước tốt hơn là ngâm chìm vĩnh viễn.

Không nên tiếp xúc với dịch vụ nhiệt độ cao sau khi giao hàng vì điều đó sẽ-gây ra sự nhạy cảm bất kể nhiệt độ ban đầu là bao nhiêu.

Ghi chú hàn, tạo hình và chế tạo

hàn- cả hai loại nhiệt độ đều được hàn bằng chất độn 5183, 5356 hoặc 5556 trong quy trình TIG và MIG. Không cần làm nóng trước và các mối nối sẽ phục hồi độ bền bằng quá trình lão hóa tự nhiên sau khi hàn. H321 duy trì độ bền sau{7}}mối hàn dễ dự đoán hơn vì vùng chịu ảnh hưởng nhiệt của nó đã ổn định.

Uốn và lăn- H111 chấp nhận bán kính uốn chặt, kéo sâu và tạo hình cuộn; H321 phát triển đàn hồi hơn, cần bán kính rộng và không được tạo hình nguội nhiều sau khi giao hàng.

Gia công- cả hai máy đều được tôi luyện một cách sạch sẽ với công cụ cào-cao và sắc bén; H321 giữ độ ổn định kích thước chặt chẽ hơn vì ứng suất dư được giảm bớt một phần nhờ xử lý ổn định.

Ủ- nếu một bộ phận đã định hình phải được làm mềm, quá trình ủ nhiệt độ O sẽ loại bỏ sự cứng lại do biến dạng, nhưng khi đó bộ phận đó sẽ mất đi lợi ích về sức mạnh của cả hai quá trình tôi luyện.

Hướng dẫn tuyển chọn theo đơn đăng ký

Trong thực tế, sự lựa chọn chỉ còn một câu hỏi thiết kế duy nhất: bộ phận đó có đạt được hình dạng cuối cùng bằng cách uốn và hàn hay nó chịu ứng suất cao trong môi trường ẩm ướt và năng động? Khả năng định hình chi phối trường hợp đầu tiên và độ bền ổn định chi phối trường hợp thứ hai.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: 5083-H111 hay 5083-H321 tốt hơn cho thân thuyền?
Bên dưới mực nước và trong lớp mạ đáy cấu trúc, nhiệt độ H321 ổn định được ưu tiên vì nó chống lại sự ăn mòn do ứng suất và sự tấn công giữa các hạt khi ngâm vĩnh viễn. Phía trên mực nước, nơi các tấm được uốn cong và hàn, H111 thường được chọn vì khả năng tạo hình vượt trội.

Hỏi: 5083-H321 có thể uốn cong sau khi giao hàng không?
Nó có thể uốn cong nhưng có bán kính uốn cong lớn hơn và độ đàn hồi cao hơn H111. Nên tránh tạo hình nguội nặng vì cấu trúc ổn định có độ dẻo còn lại ít hơn.

Hỏi: Sự khác biệt giữa H116 và H321 là gì?
Cả hai đều thuộc họ chất ổn định được sử dụng cho tấm biển và đều đáp ứng các yêu cầu về ăn mòn của ASTM B928. H116 mang các giới hạn chấp nhận ăn mòn bổ sung nhằm mục đích cụ thể là phục vụ hàng hải và nó thường được chỉ định cho thân tàu và tấm boong.

Hỏi: Hai loại nhiệt độ này có cần vật liệu hàn khác nhau không?
Không. Cả hai đều được hàn bằng chất độn 5183, 5356 hoặc 5556. Sự khác biệt nằm ở sức mạnh được giữ lại trong vùng ảnh hưởng nhiệt, phù hợp hơn ở nhiệt độ ổn định.

Hỏi: Các đặc tính có bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ bảo quản không?
Đúng. Việc bảo quản kéo dài ở nhiệt độ trên khoảng 50 C có thể làm hợp kim 5xxx bị nhạy cảm và làm giảm khả năng chống ăn mòn bất kể nhiệt độ như thế nào, vì vậy, cuộn dây và tấm phải được bảo quản ở kho có nhiệt độ-khô, vừa phải.

Hỏi: Tính khí nào mang lại giá trị tốt hơn cho chế tạo thông thường?
Đối với-các bộ phận không nhúng được tạo hình trên phanh ép, 5083-H111 mang lại chi phí chế tạo thấp nhất vì cần ít thao tác tạo hình hơn và ít bù đàn hồi hơn. H321 biện minh cho chi phí của nó khi độ bền, tuổi thọ mỏi hoặc khả năng chống ăn mòn thúc đẩy thiết kế.