Optymalizacja parametrów obróbki cieplnej wybranych odlewanych stopów AlZnMgCu(Mn)

• Autorzy: Gazda A. , Warmuzek M. , Czekaj E.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2014.04

Warianty tytułu

EN

The optimisation of heat treatment parameters for selected cast AlZnMgCu(Mn) alloys

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W publikacji przedstawiono wyniki optymalizacji parametrów złożonej obróbki cieplnej odlewanych stopów AlZnMgCu(Mn), polegającej na retrogresji (nawrocie) i powtórnym starzeniu (RRA, Retrogression and Reaging). Dla porównania, wykonano również analizę dwu rodzajów obróbki cieplnej – standardowej, typu T6 oraz obróbki typu T7 (wg PN-EN 515:1996), poprawiającej odporność na pękanie w warunkach korozji naprężeniowej (SCC, Stress Corrosion Cracking). Do optymalizacji parametrów obróbki cieplnej wykorzystano metodę analizy termicznej (TA, Thermal Analysis) – różnicową kalorymetrię skaningową (DSC, Differential Scanning Calorimetry) oraz pomiary przewodności elektrycznej i obserwacje mikrostruktury. Zrealizowano wybrane warianty obróbki cieplnej dla ustalonych w badaniach, optymalnych parametrów obróbki i wykonano badania wytrzymałościowe. Najwyższe wartości Rm otrzymano po obróbce RRA (200°C/20 min) – wyższe dla stopu o większej zawartości miedzi. Wyniki uzyskane w pracy świadczą o skuteczności procesów modyfikacji mikrostruktury stopów za pomocą obróbki RRA, potwierdzonej wynikami prób wytrzymałościowych i obserwacji powierzchni przełomów. Wyniki badań kalorymetrycznych materiału badawczego po poszczególnych etapach zaplanowanych wariantów obróbki cieplnej stanowią dobry punkt wyjścia do jakościowej analizy mechanizmu towarzyszących im przemian fazowych. Uzyskane rezultaty mogą być inspiracją do rozwoju badań nad odlewanymi stopami AlZnMgCu.

EN

The publication presents the results of optimisation of parameters of complex heat treatment of as-cast AlZnMgCu(Mn) alloys consisting in retrogression and reaging (RRA, Retrogression and Re-aging). For comparison purposes, the analysis of a standard T6 heat treatment and a T7 heat treat-ment (according to PN-EN 515:1996) which improve resistance to stress corrosion cracking (SCC) were carried out. To optimise the parameters of heat treatment the thermal analysis method – Differential Scanning Calorimetry (DSC), measurements of electrical conductivity and microstructural observations were conducted. Selected variants of heat treatment for optimal parameters determined in the study were realized and tensile tests were performed. The highest values of Rm were achieved after RRA (200°C/20 min) heat treatment and higher values for alloy with a higher content of copper were obtained. The results obtained in this study demonstrate the efficiency of the modification of the alloys’ microstructure by means of the RRA heat treatment, confirmed by the results of tensile tests and fracture surface observations. The results of DSC studies of material after various stages of the planned heat treatments may provide a starting point to study the mechanism of the associated phase transformations and can serve as inspiration for further research on the as-cast AlZnMgCu alloys.

Słowa kluczowe

PL

stopy AlZnMgCu; retrogresja (nawrót) i powtórne starzenie; różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC)

EN

ALZnMgCu alloys; Retrogression and Re-ageing (RRA); dilatometry; differential scanning calorimetry (DSC)

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 54, nr 1
• Strony: 33--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gazda A.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Warmuzek M.

• Instytut Odlewnictwa, Zespół Laboratoriów Badawczych, Laboratorium Badań Struktury i Właściwości, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Czekaj E.

• Instytut Odlewnictwa, Zakład Stopów Metali Nieżelaznych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Bibliografia

• 1. Sobczak J. (1993). Teoretyczne i praktyczne podstawy procesu prasowania w stanie ciekłym (squeeze casting) metali nieżelaznych. Prace Instytutu Odlewnictwa, 43(spec. 41).
• 2. Macchi C., Somoza A., Ferragut R., Dupasquier A., Polmear I.J. (2009). Ageing processes in Al-Cu-Mg alloys with different Cu/Mg ratios. Phys. Status Solidi C, (11), 2322–2325.
• 3. Embury J.D., Nicholson R.B. (1965). The nucleation of precipitates: The system Al-Zn-Mg. Acta Metall, 13(4), 403–417.
• 4. Ryum N. (1975). Further investigation on the precipitation kinetics in an Al-Zn-Mg-alloy. Z. Metallkd., 66(6), 344–346.
• 5. Mondolfo L. (1976). Aluminium and aluminium alloys, structure and properties. London−Boston: Butterworths.
• 6. Lendvai J.L. (1996). Precipitation and strengthening in aluminium alloys. Mater. Sci. Forum, 217–222, 43.
• 7. Ferragut R., Somoza A., Tolley A. (1999). Microstructural evolution of 7012 alloy during the early stages of articicial ageing. Acta Mater., 47(17), 4355–4364.
• 8. Jiang X.J., Noble B., Holme B., Waterloo G., Tafto J. (2000). Differential scanning calorimetry and electron diffraction investigation on low-temperature ageing in Al-Zn-Mg alloys. Met. Mater. Trans. A, 31A(2), 339–347.
• 9. Stiller K., Warren P.J., Hansen V. et al. (1999). Investigation of precipitation in an Al-Zn-Mg alloy after two-step aging treatment at 100 deg and 150 deg C. Mater Sci. Eng. A, A270(1), 55–63.
• 10. Cina B. (1974). U.S. Patent No. 3, 856, 584, Dec. 24, 1974.
• 11. Hall M.B., Martin J.W. (1994). The Effect of Retrogression Temperature on the Properties of an RRA (Retro-gressed and Re-Aged) 7150 Aluminum Alloys. Z. Metallkd., 85(2), 134–139.
• 12. Staley J.T., Byrne S.C., Colvin E.L., Kinnear K.P. (1996). Corrosion and Stress-Corrosion of 7XXX-W Products. Mater. Sci. Forum, 217–222, 1587–1592.
• 13. Islam M.U., Wallace W. (1984). Stress corrosion-crack growth behaviour of 7475 T6 retrogressed and reaged aluminium alloy. Met. Techn. 11(1), 320–322.
• 14. Clinch M.R., Harris S.J., Hepples W. et al. (2006). Influence of Zinc to Magnesium ratio and Total Solute Content on the Strength and Toughness of 7XXX Series Alloys. Mater. Sci. Forum, 519, 339–344.
• 15. Raganathar R., Rao D.R.P.R., Bhat D., Muralidhara D. (2011). Retrogression and Re-Ageing Treatment of AA 7049 Aluminum Alloy. Int. J. Eng. Sci., 3(7), 5646–5651.
• 16. Gazda A., Warmuzek M., Wierzchowski W. (1997). DTA Investigation of the Retrogression and Re-Ageing in Some AlZnMgCu Alloys. Thermochim. Acta, 303, 197–202.
• 17. Gazda A., Warmuzek M., Richert M. (2001). Investigation of Retrogression and Re-Ageing in Some Al-Zn-Mg-Cu Alloys. Proc. XVIth Physical Metallurgy and Material Science Conference on Advanced Materials and Technologies AMT ‘2001. Gdańsk-Jurata 16-20 Sept. 2001. Inż. Mat., 22(4), 337–334.
• 18. Zieliński A., Warmuzek M., Gazda A., Jezierska E., Chrzanowski J. (2002). Influence of Retrogression and Re-Aging (RRA) Heat Treatment on Microstructure, Mechanical and Chemical Behavior of an Al-Zn-Mg Alloy. Adv. Mater. Sci., 2(1), 33–42.
• 19. Zieliński A., Chrzanowski J., Warmuzek M., Gazda A., Jezierska E. (2004). Influence of Retrogression and Re-Aging on Microstructure, Mechanical Properties and Susceptibility to Stress Corrosion Cracking of Al-Zn-Mg Alloy. Mater. Corros., 55(2), 77–87.
• 20. Rana R.S., Purohit R., Das S. (2012). Reviews on the Influences of Alloying Elements on the Microstructure and Mechanical Properties of Aluminum Alloys and Aluminum Alloy Composites. Int. J. Sci. Res. Publ., 2(6), 1–7.
• 21. Wang Y., Xiong Y. (2000). Effects of beryllium in Al-Si-Mg-Ti cast alloy. Mater. Sci. Eng. A, 280(1), 124–127.