铝金属的韧度
采用合金的方式,可以改变金属本身的特性,使其变成另外一种物理特性完全不同的材质。而除了合金外,另外一种可以用来提高金属整体强度的方式,就是所谓的“热处理”。一般我们常听到的“淬火”就是“热处理”的一种,它是让金属在经由高温加热后,再进行急速冷却的方式来增加其强度。而一般用来说明金属在经由“热处理”后的特性,就是所谓的“韧度(Temper)”。
一般描述金属“韧度”的方式,是采用不同的英文字母缩写来表示。在此我们列出几种常见的英文字母所代表的意义供你参考:
F:表示金属在经过加工处理后(包括:冷加工、热加工或铸造成形)就不再施以特别处理。
O:表示金属再经过“退火(Annealed)”的处理过程,至最低要求的强度水准。而一般经由“退火”的目的,是希望能使加工硬化的机件再度软化,并回复到要求的韧性,以增加材质的延展性与安定性,方便做更进一步的加工。
W:指使用“固溶热处理(Solution Treatment)”并经由“自然时效(Natural Aging)”的方式,来达到金属硬化的目的。而此热处理的方式,一般是使用在7XXX系列的铝合金,以提高其硬度。
H:表示经过加工变形的成品,这是一种不需要再经过额外热处理的过程,而能够提高材质本身强度的一种方式。
T:比上述的“F”、“O”或“H”等,更能强化材质韧性的一种热处理方式。而一般再“T”的字母后,都会再跟一个或一个以上的数字。如我们常听到的“T6”就是其中一种。
上述中的“固溶热处理”与“自然时效”都是硬化热处理的一种,而一般实用的析出硬化热处理程序,通常都会包括:固溶热处理、淬火与时效处理(Aging Treatment)三种步骤。所谓的“固溶热处理”是指将合金内的材料完全升温到金属熔解,以便让所有溶质全部溶入在一起的过程;而“淬火”则是指将“固溶热处理后”的材料,迅速冷却以便获得更大的硬度的过程。而“时效处理”则将“淬火”处理后的物体,放置在恒温的状态下,使其内部结构逐渐发生变化,并产生细致的析出物,而造成性质上的变化。此恒温若是在室温的状态下,则称为“自然时效”;而若在高温炉中进行,则称之为“人工时效”。
在所有的遥控模型的应用上,我们常可看到采用“T6”热处理的铝合金。如果是使用“T6061-T6”热处理的铝合金,甚至可以让原本6061的材质,拥有比7075铝合金更高的“屈服力”与“张力”(参考下表),不过在“剪贴力方面,则比7075还低。因此,在采用“T6”热处理后,将可大幅度提升铝合金的“屈服力”与“张力”,但相对在“剪切力”的增加幅度则较小,而这种热处理的的技术,同样都适用在6061与7075的材质上。
铝合金代号 屈服力(Yield) 剪切力(Shear) 张力(Tensile)
6061 7KSI 10KSI 13KSI
7075 15KSI 22KSI 33KSI
6061—T6 31KSI 17KSI 35KSI
7075--T6 73KSI 48KSI 83KSI
表三:在采用“T6”级热处理后,所得到的各种衡量强度的数据。
更进一步了解7075――T6
在上述中,我们说明了将6061铝合金材质,在使用“T6”级热处理后所得到的各种强度测量数据,而对于采用“T6”级热处理的7075而言,又会有怎样惊人的表现呢?
如上列的表三所示,对于7075――T6而言,在“屈服力”上提升到将近原本未经热处理前的五倍(15KSI→73KSI),而“张力”也提升了约二倍半(33KSI→83KSI),二更令人惊讶的则是在“剪切力”方面。对于6061-T6而言,仅提升了7KSI(10KSI→17KSI),为原本的70%;而在7075-T6上,则是从22KSI提升到48KSI,整整提升了二倍多。