Due famiglie di-leghe ad alta resistenza a confronto
2014 e 7075 appartengono al piccolo gruppo di leghe di alluminio che possono essere trattate termicamente con resistenze a trazione superiori a 450 MPa, il che le colloca in una classe diversa dalle famiglie 5xxx e 6xxx. Entrambi sono forniti come fogli e piastre secondo ASTM B209/B209M ed entrambi rispondono al trattamento termico di solubilizzazione, tempra e invecchiamento artificiale per raggiungere lo stato fisico T6. I loro percorsi di rafforzamento, tuttavia, sono diversi e tale differenza determina il modo in cui ciascuno di essi si comporta in termini di corrosione, fatica e produzione.
2014 è una lega di Al-Cu rinforzata principalmente con aggiunte di rame e magnesio. 7075 è una lega di Al-Zn-Mg-Cu rinforzata principalmente con zinco e magnesio. I costituenti ricchi di rame-nella struttura del 2014 gli conferiscono un buon mantenimento della resistenza a temperature moderatamente elevate; i precipitati ricchi di zinco-nel 7075 gli conferiscono la maggiore resistenza a temperatura ambiente.
Composizione e dati sulle proprietà
| Elemento,% | 2014 | 7075 |
|---|---|---|
| Rame | 3.9-5.0 | 1.2-2.0 |
| Zinco | 0,25 massimo | 5.1-6.1 |
| Magnesio | 0.20-0.80 | 2.1-2.9 |
| Silicio | 0.50-1.20 | 0,40 massimo |
| Manganese | 0.40-1.20 | 0,30 massimo |
| Cromo | 0,10 massimo | 0.18-0.28 |
| Ferro | 0,70 massimo | 0,50 massimo |
| Titanio | 0,15 massimo | 0,20 massimo |
| Proprietà, temperamento T6 | 2014-T6 | 7075-T6 |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione minima, MPa | Circa 483 | Circa 538 |
| Resistenza alla trazione tipica, MPa | Circa 483 | Circa 572 |
| Sollecitazione di prova minima dello 0,2%, MPa | Circa 414 | Circa 469 |
| Sollecitazione di prova tipica dello 0,2%, MPa | Circa 414 | Circa 503 |
| Allungamento,% | Circa 8-13 | Circa l'11 settembre |
| Densità, g/cm³ | 2.80 | 2.81 |
| Modulo di elasticità, GPa | Circa 73 | Circa 71,7 |
Densità e rigidità sono simili, quindi le decisioni di sostituzione si basano su resistenza, corrosione e temperatura di servizio piuttosto che sul peso.
Corrosione, fatica e comportamento alla lavorazione
Entrambe le leghe sono inferiori alla 6061 in termini di resistenza generale alla corrosione poiché le loro aggiunte di lega formano fasi costituenti che promuovono attacchi localizzati, in particolare in ambienti contenenti cloruro.
2014-T6: suscettibile alla corrosione intergranulare e alla tensocorrosione sotto carico di trazione sostenuto in condizioni umide, quindi protezione e progettazione attenta sono essenziali.
7075-T6: più comunemente noto per la sensibilità alla tensocorrosione in servizio con cloruro, motivo per cui sono stati sviluppati gli stati T73 e T7351; riducono la forza di circa il 10-15% migliorando notevolmente la resistenza.
Protezione: rivestimento, anodizzazione secondo EN ISO 7599, rivestimento di conversione o verniciatura senza cromati-sono standard per entrambe le leghe, con particolare attenzione ai bordi tagliati e ai fori di fissaggio.
Assemblaggio: l'isolamento tra le parti in alluminio e gli elementi di fissaggio in acciaio o inossidabile impedisce l'attacco galvanico.
Il 7075 ha la maggiore resistenza alla fatica nel carico di tipo cellula-, che è uno dei motivi per cui domina le applicazioni nella struttura delle ali e della fusoliera,. 2014 mantiene meglio la sua resistenza all'aumento della temperatura ed è la scelta più comune in servizio moderatamente caldo e in componenti forgiati come ruote, mozzi e raccordi pesanti, dove il suo comportamento alla forgiatura è superiore.
Entrambe le leghe si lavorano bene con utensili affilati e configurazioni rigide, producendo trucioli duri che necessitano di una rottura controllata del truciolo. 7075 è leggermente più difficile e più abrasivo sugli utensili, mentre il 2014 tende ad essere più incline al tagliente di riporto-se le velocità di taglio sono troppo basse. Nessuna delle due leghe è adatta alla saldatura ad arco strutturale; i progetti utilizzano giunti imbullonati, rivettati o incollati e le parti lavorate vengono solitamente alleviate dallo stress selezionando stati di tipo T651 prima della rimozione di materiale pesante.
Applicazioni
2014-T6: ruote di aerei e componenti di freni, pezzi fucinati pesanti, telai di camion e rimorchi, parti strutturali di missili e razzi, raccordi idraulici, elementi di fissaggio ad alta resistenza.
7075-T6: longheroni e longheroni alari, telai e paratie della fusoliera, componenti del carrello di atterraggio, accessori per aerei, piastre per stampi, telai per biciclette ad alte prestazioni, hardware per arrampicata.
O: componenti di macchine e utensili di precisione dove l'elevata resistenza con un peso ridotto è il requisito fondamentale.
Guida alla selezione e verifica della qualità
Laddove la massima resistenza statica e prestazioni alla fatica a temperatura ambiente sono la priorità e la finitura protettiva è accettabile, 7075-T6 è la scelta con prestazioni-più elevate; laddove la parte è forgiata, funziona a temperature moderatamente elevate o richiede la migliore combinazione disponibile di resistenza e tenacità in una forgiatura, generalmente si preferisce 2014-T6. Laddove coesistono sollecitazione di trazione prolungata ed esposizione al cloruro, è necessario specificare gli stati resistenti alle cricche di entrambe le leghe anziché T6.
Composizione e proprietà meccaniche verificate per calore e lotto rispetto a ASTM B209/B209M.
Ispezione ad ultrasuoni per discontinuità interne su lamiera spessa.
Indagini sulla durezza per confermare la condizione di temperamento ove concordato.
Protezione documentata delle superfici lavorate prima della spedizione.
Certificato di prova del mulino EN 10204 3.1 con numero di colata, temperamento e risultati del test.
Marcatura di tracciabilità che identifica lega, stato fisico, numero di colata e calibro.
Domande frequenti
D: Qual è il più potente: 2014-T6 o 7075-T6?
A: 7075-T6, con resistenza alla trazione tipica vicina a 572 MPa contro circa 483 MPa per 2014-T6 e valori minimi delle specifiche di circa 538 MPa e 483 MPa rispettivamente.
D: Le due leghe sono intercambiabili?
R: Non direttamente. La decisione dipende dall'esposizione alla corrosione, dalla temperatura di servizio, dai requisiti di forgiatura e dalla necessità di uno stato-resistente alle crepe.
D: Quale lega resiste meglio alla corrosione?
R: Nessuno dei due è buono come il 6061. Entrambi necessitano di protezione e il 7075-T6 è particolarmente sensibile alla tensocorrosione in condizioni di cloruro.
D: È possibile saldare entrambe le leghe?
R: Nessuno dei due è adatto alla saldatura ad arco strutturale. Gli assemblaggi sono imbullonati, rivettati o incollati e la saldatura è limitata a situazioni non-critiche.
D: Quando è preferibile il 2014-T6 rispetto al 7075-T6?
R: Per forgiati e per servizio a temperature moderatamente elevate, dove il 2014 mantiene meglio la resistenza e forgia in modo più prevedibile.
D: Quali temperamenti riducono il rischio di fessurazione?
R: Per 7075, T73 e T7351 migliorano notevolmente la resistenza alla tensocorrosione con un costo di resistenza modesto; per entrambe le leghe, gli stati di distensione-come il T651 migliorano la stabilità della lavorazione.
