(1) מאפיינים של סגסוגות אלומיניום 5xxx
סגסוגות אלומיניום 5xxx הן סגסוגות אלומיניום עם Mg כאלמנט הסגסוג העיקרי והן סגסוגות אלומיניום שאינן ניתנות לטיפול בחום. לסדרה זו של סגסוגות יש צפיפות נמוכה וחוזק גבוה יותר מסגסוגות אלומיניום 1xxx ו-3xxx. הן סגסוגות אלומיניום בחוזק בינוני עד גבוה עם תכונות עייפות וריתוך טובות ועמידות טובה בפני קורוזיה ימית ואטמוספרית. על מנת למנוע קורוזיה במתח של סגסוגות עתירות מגנזיום, יש לייצב את המוצרים הסופיים לעבודה קרה, או לשלוט בכמות העבודה הקרה הסופית, ולשלוט בטמפרטורת השימוש (לא תעלה על 65 מעלות). סדרת סגסוגות זו משמשת בעיקר לייצור חלקי מבנה מרותכים ומשמשת בתחום הספינות.
(2) יסודות סגסוגת וטומאה עיקריים ותפקידיהם
המרכיב העיקרי של סגסוגת האלומיניום מסדרת 5XXx הוא Mg, בתוספת כמות קטנה של Mn, Cr, Ti ואלמנטים אחרים, בעוד שמרכיבי הטומאה הם בעיקר Fe, Si, Cu, Zn וכן הלאה.
Mg: Mg קיים בעיקר במצב תמיסה מוצקה ובשלב (Mg2Al3 או Mg5Al8). למרות שהמסיסות של Mg בסגסוגת יורדת במהירות עם ירידה בטמפרטורה, לסגסוגת יש אפקט מחזק התיישנות נמוך בשל הקושי בגרעין משקעים, מספר קטן של ליבות ושלב משקעים גס. הוא משמש בדרך כלל במצב חישול או עבודה קרה. לכן, סדרת סגסוגות זו נקראת גם סגסוגות אלומיניום שאינן מחזקות. החוזק של סדרת סגסוגות זו עולה עם העלייה בתכולת Mg, בעוד שהפלסטיות פוחתת בהתאם, וביצועי העיבוד שלה מתדרדרים בהתאם. לתכולת Mg יש השפעה רבה על טמפרטורת ההתגבשות מחדש של הסגסוגת. כאשר תכולת ה-Mg היא פחות מ-5%, טמפרטורת ההתגבשות מחדש יורדת עם העלייה בתכולת ה-Mg; כאשר תכולת ה-Mg עולה על 5%, טמפרטורת ההתגבשות מחדש עולה עם העלייה בתכולת ה-Mg. לתכולת Mg יש גם השפעה משמעותית על ביצועי הריתוך של הסגסוגת. כאשר תכולת ה-Mg היא פחות מ-6%, נטיית הסדקים לריתוך של הסגסוגת פוחתת עם העלייה בתכולת ה-Mg; כאשר תכולת Mg עולה על 6%, ההיפך הוא הנכון; כאשר תכולת ה-Mg היא פחות מ-9%, חוזק הריתוך גדל באופן משמעותי עם העלייה בתכולת ה-Mg. בשלב זה, למרות שהפלסטיות ומקדם הריתוך יורדים מעט בהדרגה, השינוי אינו גדול. כאשר תכולת Mg גדולה מ-9%, החוזק, הפלסטיות ומקדם הריתוך שלו מופחתים באופן משמעותי.
Mn: סגסוגות אלומיניום מסדרת 5XXX מכילות בדרך כלל פחות מ-1.0% Mn. חלק מה-Mn בסגסוגת מומס במטריצה, והשאר קיים במבנה בצורה של שלב MnAls. Mn יכול להגביר את טמפרטורת ההתגבשות מחדש של הסגסוגת כדי למנוע התגבשות גרגרים, ולהגדיל מעט את חוזק הסגסוגת, במיוחד את חוזק התפוקה. בסגסוגות Mg גבוהות, הוספת Mn יכולה להפחית את המסיסות של Mg במטריצה, להפחית את הנטייה לסדקים בריתוך ולהגביר את חוזק הריתוך והמתכת הבסיסית.
Cr: ל-Cr ול-Mn יש השפעות דומות, שיכולות להגביר את חוזק המתכת הבסיסית והריתוך, להפחית את הנטייה של פיצוח ריתוך ולשפר את העמידות בפני קורוזיה במתח, אך להפחית מעט את הפלסטיות. ניתן להשתמש ב-Cr במקום ב-Mn בסגסוגות מסוימות. מבחינת אפקט חיזוק, Cr אינו טוב כמו Mn. אם שני האלמנטים מתווספים בו-זמנית, ההשפעה גדולה מזו של תוספת בודדת.
Be: הוספת כמות קטנה של Be ({{0}}.0001%~0.005%) לסגסוגת Mg גבוהה יכולה להפחית את נטיית הסדקים של מטיל ולשפר את איכות פני השטח של לוחות מגולגלים, תוך הפחתת אובדן השריפה. של Mg במהלך ההתכה, ויכול גם להפחית את התחמוצות הנוצרות על פני החומר במהלך החימום.
Ti: הוספת כמות קטנה של Ti לסגסוגות Mg גבוהות היא בעיקר כדי לעדן את הדגנים.
Fe: Fe יכול ליצור תרכובות בלתי מסיסות עם Mn ו-Cr, ובכך להפחית את התפקיד של Mn ו-Cr בסגסוגת. כאשר נוצרות יותר תרכובות קשות ושבירות במבנה המטיל, סדקים בעיבוד נוטים להתרחש. בנוסף, Fe גם מפחית את עמידות הסגסוגת בפני קורוזיה, ולכן יש לשלוט על תכולת ה-Fe בדרך כלל מתחת ל-{{0}}.4%, ולגבי חומר חוט F לריתוך, עדיף להגביל אותו למטה 0.2%.
Si: Si היא טומאה מזיקה (חוץ מסגסוגת 5A03). Si ו-Mg יוצרים שלב Mg2Si. בשל תכולת ה-Mg העודפת, המסיסות של שלב Mg2Si במטריקס מופחתת, כך שלא רק השפעת החיזוק אינה גדולה, אלא גם הפלסטיות של הסגסוגת מצטמצמת. במהלך הגלגול, ל-Si יש השפעה שלילית גדולה יותר מ-Fe, כך שתוכן ה-Si צריך להיות מוגבל בדרך כלל לפחות מ-0.5%. סגסוגת 5A03 מכילה 0.5%~0.8% Si, מה שיכול להפחית את הנטייה של סדקי ריתוך ולשפר את ביצועי הריתוך של הסגסוגת.
Cu: כמות קורוזיה של Cu יכולה להחמיר את עמידות הקורוזיה של הסגסוגת, ולכן יש להגביל את תוכן Cu לפחות מ-0.2%, וסגסוגות מסוימות מוגבלות יותר.
Zn: כאשר תוכן ה-Zn קטן מ-{{0}}.2%, אין לו השפעה משמעותית על התכונות המכניות ועמידות הסגסוגת בפני קורוזיה. הוספת כמות קטנה של Zn לסגסוגות Mg גבוהות יכולה להגביר את חוזק המתיחה ב-10~20MPa. יש להגביל את הטומאה Zn בסגסוגת לפחות מ-0.2%.
Na: זיהום עקבות Na יכול לפגוע מאוד בתכונות הדפורמציה החמות של הסגסוגת, וכתוצאה מכך "שבריריות נתרן", הבולטת יותר בסגסוגות Mg גבוהות. הדרך להעלים את שבירות הנתרן היא להמיר את ה-Na החופשי המועשר בגבול הדגן לתרכובת. ניתן להשתמש בשיטת הכלור להפקת נתרן כלורי ולהסיר אותו עם הסיגים, או להשתמש בשיטה של הוספת עקבות Sb.