Om Aluminium 3.5 Utskiljningshärdning

3.5 Utskiljningshärdning

Hållfastheten hos vissa aluminiumlegeringar kan väsentligt höjas genom utskiljningshärdning.

Skriv ut
Innehållsförteckning

    3.5.1 Utskiljningshärdning

    Om aluminium legeras med några procent koppar till en halt som är högre än vad aluminium kan lösa vid rumstemperatur, får man inte den struktur som Figur 40 visar, utan det bildas i stället genom värmebehandling utskiljningar i materialet, Figur 43. Dessa består av mycket små partiklar av koppar och aluminium, (Al2Cu), vilka har stor inverkan på hållfastheten. Denna ökas kraftigt därför att dessa små utskiljningar förhindrar dislokationernas rörelse.

    Figur 43. Utskiljning efter härdning. Blå ring = Aluminiumatom, Rosa punkt = Legeringsatom, till exempel koppar.

    Aluminium-koppar är exempel på en utskiljningshärdande eller härdbar legering. Den vanligaste härdbara typen är dock aluminium-magnesium-kisel (AlMgSi), där utskiljningarna består av magnesium och kisel (Mg2Si).

    Härdningen erhålls genom värmebehandling i tre steg, upplösning, kontrollerad kylning och åldring. Upplösningen innebär att materialet värms till 465–530ºC, beroende på legering. Då löses tidigare utskilda faser upp och går i fast lösning. Lösligheten ökar när temperaturen höjs varför högre upplösningstemperatur krävs vid ökad legeringshalt, Figur 44. Upplösningen avslutas med en snabb kylning i vatten, vattendimma eller luft. Därefter vidtar åldringen, under vilken de härdande
    utskiljningarna bildas och växer till.

    Figur 44. Principbild som visar att lösligheten av koppar i aluminium ökar med temperaturen.

    Åldringen kan utföras på två sätt, kallåldring eller varmåldring. När utskiljningsförloppet sker vid rumstemperatur talar man om kallåldring.

    Sker åldringen vid förhöjd temperatur talar man om varmåldring. Denna utförs vid 120–200ºC beroende på legering. Vid varmåldring uppnås högre hållfasthet än vid kallåldring. Figur 45 visar utskiljningar i en AlMgSi-legering som varmåldrats.

    Figur 45. Utskiljningar av nålformade Mg2Si-partiklar i en AlMgSi-legering efter varmåldring. Bilden är tagen i ett transmissionselektronmikroskop (TEM). 1 cm på bilden motsvarar 0,25 µm.

    Figur 46 ger några exempel på hur hållfastheten påverkas av temperatur och tid vid kall- och varmåldring av AlMgSi-legeringar.

    Figur 46. Inverkan av temperatur och tid vid åldring av en AlMgSi-legering.