Alluminio: Caratteristiche Tecniche Fisiche
L’ ALLUMINIO ED I SUOI ALLIGANTI
Effetti degli elementi alliganti
La presenza degli alliganti nelle leghe di alluminio determina il miglioramento delle caratteristiche meccaniche e tecnologiche adattandole alle molteplici necessità di utilizzo.
Secondo la definizione UNI 3565, per la lega leggera di alluminio da lavorazione plastica si intende una lega, comunque complessa, che abbia come consuetudine ponderale prevalente l’alluminio a peso specifico non maggiore a 3 Kg/dm³.
Le leghe leggere da lavorazione plastica quando sono suscettibili ad un significativo miglioramento delle caratteristiche fisico-meccaniche a seguito di trattamento termico, sono definite “leghe da bonifica”.
Se invece, non subiscono l’effetto del trattamento termico, bensì aumentano le caratteristiche solo a seguito della trasformazione subita, sono chiamate “leghe da incrudimento”.
Leghe di Incrudimento
Le leghe leggere da incrudimento sono costituite da alluminio puro o da leghe ottenute per alligazione dell’alluminio puro con particolari elementi, più o meno solubili al sodio, ma comunque inattivi agli affetti di un trattamento di bonifica.
Nella pratica tali elementi di aligazione sono: Silicio, Manganese o magnesio oppure Magnesio e Manganese o Magnesio e Cromo. I prodotti da laminazione ottenuti per incrudimento e di ricristallizzazione, che può essere completo per lo stato ricotto e parziale per gli stati semicrudi.
Un’altra caratteristica dei semilavorati da incrudimento è la possibilità di incremento della loro durezza, mediante le lavorazioni a freddo a cui vengono successivamente sottoposti: quali ad esempio la piegatura, sagomatura, imbutitura e ulteriori riduzione di spessore per rilamazione.
Al Serie 1000
Prodotti di laminazione in alluminio di vario titolo in funzione delle diverse percentuali di Fe Si presenti (dallo 0,001 a 1,0% considerati impurezze).
La mancanza di alliganti accentua le proprietà specifiche dell’alluminio e cioè la resistenza alla corrosione, il potere riflettente, l’attitudine alla anodizzazione, la conducibilità termica ed elettrica, la plastica e la deformabilità.
Al oppure Mn+Mg Serie 3000
Il manganese solo (a composto intermetallico Mn AI6 in tenori fino al 1,5%) o unitamente al Magnesio (in tenori fino all’1,3%), conferisce all’alluminio maggiori caratteristiche meccaniche rispetto all’alluminio puro, mantenendo buona resistenza alla corrosione, buona lavorabilità, elevata plasticità ed ottima saldabilità.
Mg Serie 5000 Peraluman
Il magnesio, presenta una notevole solubilità nell’alluminio (17,4% alla temperatura eutettica di 449°C) ed è ancora rilevante a temperatura ambiente.
Per questo motivo il Magnesio è un alligante fra i più impiegati. Nei prodotti di laminazione il Magnesio è più efficace del manganese nell’indurimento della lega, normalmente è previsto in lega fino al 5% unitamente a tenori ridotti di Manganese e Cromo. Le leghe di questa serie PERALUMAN possiedono elevata resistenza alla corrosione anche in atmosfera marina; elevata plasticità unitamente a buona saldabilità ed a buone caratteristiche
Il ferro, sempre presente nell’alluminio come impurità, è un elemento in genere indesiderato; in questo caso, però, in tenori massimi fino all’1,5% costituisce un elemento di alligazione conferente ai laminati una elevata malleabilità ed isotropia delle deformazioni. Queste caratteristiche peculiari della Serie 8000 sono particolarmente importanti nella lavorazione di profondità imbutitura.
Fe Serie 8000
Il ferro, sempre presente nell’alluminio come impurità, è un elemento in genere indesiderato; in questo caso, però, in tenori massimi fino all’1,5% costituisce un elemento di alligazione conferente ai laminati una elevata malleabilità ed isotropia delle deformazioni.
Queste caratteristiche peculiari della Serie 8000 sono particolarmente importanti nella lavorazione di profondità imbutitura.
Leghe di bonifica
Per bonifica si intendono quei processi di trasformazione metallurgica ottenuti con trattamenti termici che consentono la solubilizzazione in solido dei composti di alligazione e la successiva loro riprecipitazione (per invecchiamento naturale o artificiale) in dimensioni e distribuzione tali da indurre un significativo aumento delle caratteristiche meccaniche.
Gli elementi attivi di alligazione impiegati attualmente per ottenere leghe leggere da bonifica sono:
- Cu AI2 e i complessi (Al-Cu-Mg-Si) - Mg2 Si - (Zn-Mg-Al-Cu)
Mg+Si Serie 6000 Anticorodal
Note come leghe ANTICORODAL per la loro elevata resistenza alla corrosione ed attitudine all’ossidazione anodica.
La presenza del composto Mg2 Si di facile solubilità consente operazioni di bonifica in tempi molto brevi e conferisce ai laminati elevate caratteristiche meccaniche con buona formabilità allo stato T4.
Zn+Mg oppure Zn+Cu+Mg Serie 7000
Conosciute anche con il nome di leghe autotempranti, hanno la proprietà di temprarsi dopo il riscaldamento naturale. grazie alla buona solubilità del composto Mg Zn2.
Per questa loro peculiarità dette leghe recuperano nella zona si saldatura l’80:85% delle caratteristiche iniziali; ciò le rendono interessanti per costruzioni fortemente sollecitate dove si facciano largo uso della saldatura come metodo di montaggio, ovviamente tendono presenti le preoccupazioni e le tecniche di applicazione necessarie per evitare i problemi di corrosione e tenso-corrosione.
I Trattamenti Termici e Meccanici sulle Leghe di Alluminio
Stabilita la composizione di lega, l’altro fattore fondamentale che influenza le caratteristiche meccaniche e tecnologiche delle leghe dialluminio è costituito dai trattamenti termici e meccanici a cui esse vengono sottoposte; in relazione a questo le leghe di alluminio si dividono in due gruppi principali: leghe da tempra o da incrudimento strutturale, (2000, 6000, 7000) e leghe da incrudimento per deformazione plastica (1000, 3000, 5000, 8000).
L’incrudimento strutturale
L’incrudimento strutturale delle leghe di alluminio è costituito da tre fasi distinte: solubilizzazione, durante la quale gli elementi di lega entrano in soluzione nell’alluminio (ca.500°C); tempra, ovvero rapido raffreddamento con acqua o getti d’aria; invecchiamento, fase durante la quale si formano i precipitati degli elementi di lega responsabili dell’aumento delle caratteristiche meccaniche.
Invecchiamento che può essere naturale, cioè avvenire a temperatura ambiente nel corso anche dei mesi successivi alla tempra, oppure artificiale (detto anche rinvenimento), attraverso un riscaldamento per alcune ore a temperature intermedie (100-200°C).
L’incrudimento per Deformazione Plastica
L’incrudimento per deformazione plastica è determinato dalla modifica della struttura cristallina derivante da una deformazione plastica,essa si ottiene con la laminazione o la trafilatura, ma anche in fase di lavorazione con la piegatura, imbutitura, la svasatura o la martellatura.
L’incrudimento comporta un aumento della resistenza meccanica, della durezza e una diminuzione dell’allungamento. La durezza provoca dall’incrudimento può essere eliminata o ridotta con il trattamento termico di ricottura.
Designazione degli Stati di Fornitura
Verranno indicati con Hxxx gli stati di incrudimento delle leghe che acquisteranno le caratteristiche meccaniche per deformazione a freddo (gruppi 1-2-5) - verranno indicati con Txxx gli stati relativi a leghe che acquisteranno le caratteristiche meccaniche con opportuni trattamenti
termici (trattamento termico di soluzione, seguito da tempera ed invecchiamento naturale e artificiale) - (gruppi 2-6-7-8).
