5083 铝合金属于 5xxx 系列,以优异的耐腐蚀性、良好的可焊性和中高强度著称,广泛应用于船舶、交通运输和结构件领域。通过不同的状态(退火 O 态和轻度加工硬化 H111 态)可对其性能进行调节。了解 5083-O 与 5083-H111 的差异对于工程应用的材料选择至关重要。
在 O 态下,5083 铝合金经过完全退火处理,获得软化且具有极佳塑性的材料。该工艺通过将合金加热至再结晶温度以上并控制冷却,实现等轴晶组织且内部应力极低。O 态的 0.2% 屈服强度约为 110 MPa,抗拉强度接近 190 MPa,断后伸长率往往超过 25%,适合深冲和复杂成形操作。但由于强度较低,不适用于高载荷结构件。
而在 H111 态下,合金在退火后进行轻度冷加工,使位错密度和加工硬化程度提高。此部分加工硬化使屈服强度提升至约 165 MPa,抗拉强度约为 285 MPa,同时保持适度塑性(断后伸长率为 12%–15%)。H111 态在成形性和强度之间取得平衡,适用于大部分焊接结构件和中等载荷部件。硬度也随之上升(布氏硬度约 75–85 HB),相比 O 态的 35–45 HB,机械加工性略有降低。
成本和加工工艺也是选择状态时需考虑的因素。O 态的退火工艺简单,但在承载能力不足时可能需要增加材料厚度或机械加劲。H111 态增加了冷加工步骤,但常可减少材料厚度,实现轻量化设计。两种状态的可焊性均良好,但 H111 的热影响区强度略有下降,通常通过焊后消除应力处理恢复性能。
力学性能对比表
性能指标 | 符号 | 单位 | 5083-O 典型值 | 5083-H111 典型值 |
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0.2% 屈服强度 | σ₀.₂ | MPa | 110 | 165 |
抗拉强度 | σᵤ | MPa | 190 | 285 |
断后伸长率 | A | % | >25 | 12–15 |
布氏硬度 | HB | HB | 35–45 | 75–85 |
密度 | ρ | g/cm³ | 2.66 | 2.66 |
杨氏模量 | E | GPa | 70 | 70 |
疲劳极限 (R = 0.1) | σ_f | MPa | ≈100 | ≈130 |
典型应用 | — | — | 深冲件、船舶面板 | 压力容器、船体板 |
5083 铝合金在 O 态和 H111 态之间的选择取决于对强度、塑性和成形性的需求。O 态提供最大塑性,适合复杂成形;H111 态则在强度和塑性之间取得平衡,适用于承受中高载荷和疲劳应力的部件。两种状态皆具有优异的耐腐蚀性和可焊性,确保在苛刻环境下的长寿命。工程师需综合考虑力学性能、制造难度和材料厚度,以优化部件设计和使用寿命。