Wat is de ductiel-naar-bros overgangstemperatuur van 6061 aluminium?

Het is belangrijk om de ductiel-naar-bros overgangstemperaturen (DBTT) van metalen te begrijpen bij het overwegen welke materialen moeten worden gebruikt voor toepassingen die functioneren onder cryogene omgevingen. Sommige metalen die bij kamertemperatuur taaier zijn, kunnen bij lage temperaturen bros worden. Als gevolg hiervan ontwikkelen ze breuken en kan de structuur falen. De DBTT van het koolstofarme staal dat bij de bouw van de Titanic is gebruikt, kan bijvoorbeeld hebben bijgedragen aan het zinken van het schip in een omgeving van slechts -4 °F.

Is DBTT echter van toepassing op alle metalen, inclusief aluminium 6061? Hieronder duiken we dieper in DBTT en waarom er eigenlijk geen ductiel-naar-bros overgangstemperatuur van 6061 aluminium is.

De overgangstemperatuur van kneedbaar naar bros begrijpen

DBTT verwijst naar de temperatuur van het materiaal waarbij het vanuit de ductiele fase in de brosse fase komt. Op dit punt kan het materiaal de belastingskracht niet langer aan zonder een breuk te ontwikkelen.

Zuivere metalen hebben de neiging om een ​​bepaalde overgangstemperatuur te hebben, terwijl in legeringen deze overgangstemperatuur uniek gedefinieerd is - het kan over een eindig bereik gebeuren.

In dit verband wordt de Charpy Impact Test, ook bekend als de Charpy V-notch-test, uitgevoerd om de taaiheid van een materiaal te bepalen. Verrassend genoeg heeft aluminium echter geen DBTT.

Kneedbaar-naar-bros overgangstemperatuur van 6061 aluminium

Aluminium heeft een face-centered cubic (FCC) structuur. Face-centered kubieke materialen hebben geen taaie naar brosse overgang; ze hebben altijd de neiging om in een broze toestand te blijven.

Waarom? Daarvoor moeten we het slipsysteem van het materiaal begrijpen. Metalen vervormen langs de meest dicht opeengepakte richtingen op de meest dicht opeengepakte glijvlakken, ook wel slipsystemen genoemd. De dislocatie van een slip vindt plaats wanneer een hoekatoom naar het midden van de kubus springt.

Laten we eens kijken naar de eenheidscel van BCC- en FCC-materialen, zoals hieronder weergegeven.

Alt-tekst:FCC versus BCC-roosterstructuur 

Link

Beide constructies hebben hetzelfde aantal slipsystemen (12). In tegenstelling tot BCC heeft FCC echter dicht opeengepakte vliegtuigen die bij elk slipsysteem horen.

Bij hoge temperaturen hebben zowel FCC- als BCC-structuren mobiele dislocaties, wat betekent dat ze door plastische vervorming kunnen gaan zonder breuk te ondergaan. Bij lage temperaturen heb je echter een bepaalde hoeveelheid thermische energie nodig om dislocaties in BCC-structuren te activeren, maar dislocaties gebeuren in FCC onafhankelijk van de omgevingstemperatuur. Als gevolg hiervan blijft FCC zelfs bij lage temperaturen taai en vertoont het geen DBTT-fenomeen.

Dit is de reden waarom u geen gegevens kunt vinden over de overgangstemperatuur van ductiel naar bros van 6061 aluminium.

Unieke aluminium toepassingen bij lage temperaturen

In tegenstelling tot andere metalen is aluminium taaier en taaier bij lage temperaturen, dankzij de FCC-structuur van het metaal. Deze unieke eigenschap is een voordeel voor offshore-installaties op het noordelijk halfrond, die gemakkelijk -40 ° F bereiken.

Aluminiumlegeringen uit de 5000- en 6000-serie worden beschouwd als het meest geschikt voor cryogene toepassingen vanwege hun hoge kerfopbrengstverhouding, die een verhouding is tussen kerftreksterkte en trekvloeisterkte voor een kwaliteitscontroletest van materiaal tegen breuktesten.

Het is echter belangrijk op te merken dat niet alle aluminiumlegeringen zich hetzelfde gedragen bij lage temperaturen. De sterkte van 6061 neemt bijvoorbeeld toe naarmate de temperatuur daalt, terwijl deze voor 5456 aluminium bijna constant blijft.

Voor meer duidelijkheid toont de onderstaande grafiek de treksterkte bij 4K (ksi) kracht voor verschillende aluminiumlegeringen.

Sommige industrieën maken gebruik van vloeistoffen met een lage temperatuur om de gewenste werkomstandigheden te bereiken. In dit opzicht kunnen apparatuur en installaties gemaakt van aluminium uitzonderlijke sterkte en ductiliteit bieden, zelfs bij -320,8 ° F.

De onderstaande tabel geeft een overzicht van verschillende soorten aluminium die worden gebruikt bij een breed scala aan cryogene temperaturen.

Hoewel de afwezigheid van een ductiel-naar-bros overgangstemperatuur van 6061 aluminium gunstig is voor industrieën die werken met cryogene toepassingen, is het zachte karakter een uitdaging voor machinebedieners. Het lage smeltpunt van de legering kan resulteren in gomachtige opbouw rond de gereedschapsrand.

Koop hoogwaardig aluminium bij een gerenommeerde leverancier

Industrial Metal Services levert al meer dan twee decennia verschillende aluminiumlegeringen aan de San Francisco Bay Area en daarbuiten. We kunnen u 6061 aluminium platen, staven en ronden leveren, evenals andere aluminiumlegeringen, waaronder MIC-6, ALCA 5, ATP-5 en K100-S. Onze inventaris bevat ook andere populaire metalen, zoals ijzer, koper, staal en titanium, met nieuwe, uit de fabriek afkomstige materialen en geverifieerde overblijfselen die te koop zijn. Om u te behoeden voor het bewerken van uitdagende metalen zoals aluminium, hebben we ook een ultramoderne metaalzaaginfrastructuur die zelfs 12-inch dikke aluminiumplaten met gemak kan snijden.