Литейные алюминиевые сплавы

Наибольшее распространение имеют сплавы алюминия с кремнием (силумин), содержащие также и другие элементы (медь, магний).

Эти сплавы подвергают модифицированию (добавка натрия или его фтористой соли), вследствие чего они приобретают мелкокристаллическую структуру и более высокие механические свойства.

Согласно ГОСТ 2685—53 алюминиевые литейные сплавы маркируются: АЛ1, АЛ2 и т.д. до АЛ18В (алюминиевый — литейный сплав).

Наиболее широкое применение для изготовления отливок в моторостроении имеют сплавы АЛ4 и АЛ5, подвергаемые упрочняющей термической обработке (закалке до температуры 520—530° в воде и искусственному старению при температуре 170—180°).

Наибольшее распространение получили сплавы Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Si, Al-Mg-Si, а так же Al-Zn-Mg-Cu. В равновесном состоянии эти сплавы представляют собой низколегированный твердый раствор и интерметаллидные фазы CuAl2 (θ-фаза), Mg2Si, Al2CuMg (S-фаза), Al6CuMg4 и Al2Mg3Zn3(Т-фаза), Al3Mg2 и др.

Все сплавы алюминия можно разделить на 3 группы: 1) деформируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков, профилей труб и т.д.), а так же поковок и штамповок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки; 2) литейные, предназначенные для фасонного литья; 3) получаемые методом порошковой металлургии (САП – спеченные алюминиевые порошки, САС – спеченные алюминиевые сплавы).

Литейные алюминиевые сплавы - общая характеристика: для изготовления фасонных деталей применяют литейные алюминиевые сплавы, которые имеют низкую плотность (2.7 г/ ) и высокую удельную прочность.

По назначению конструкционные литейные алюминиевые сплавы можно условно разбить на следующие группы:

1) сплавы, отличающиеся высокой герметичностью [АЛ2, АЛ4, АЛ9, ВАЛ8, АЛ9-1, АЛ34 (ВАЛ5), АЛ4М, АЛ32];

2) высокопрочные жаропрочные сплавы [АЛ 19, АЛЗ, АЛ5, АЛ5-1, АЛ33 (ВАЛ 1)];

3) коррозионно-стойкие сплавы (АЛ8, АЛ22, АЛ24, АЛ27, АЛ27-1).

Прочность большинства литейных алюминиевых сплавов можно повысить термической обработкой. Механические свойства литейных алюминиевых сплавов зависят не только от содержания легирующих компонентов, но и от содержания примесей. Важное значение в технологии приготовления и в повышении свойств сплавов на основе системы А1—Si имеет процесс модифицирования, вызывающий повышение прочностных и особенно пластических свойств сплавов.

Качество литейных алюминиевых сплавов определяется не только механическими свойствами, но и технологическими характеристиками: жидкотекучестью, степенью изменения механических свойств в зависимости от сечения отливки, герметичностью, склонностью к горячим трещинам и др.

Так, дюралюминий обозначается буквой «Д» с последующим указанием процентной чистоты сплава в процентах. Металл под маркировкой Д1 – это обыкновенный дюраль для широкого использования, алюминий Д16 и Д6 отличается более высоким содержанием меди и магния соответственно. Для поковки и штамповки используют стандартный дюралюминий, обозначаемый АК1, и аналогичные алюминиевые сплавы, маркируемые аббревиатурой АК5, АК6 и АК8. Дюралюминиевые сплавы повышенной прочности маркируют буквой «В», например, В95, В96, В93 и активно используют в самолётостроении. В этих металлах преобладают цинковые включения (до 7% от общего объёма), что обеспечивает необходимый запас твёрдости внутренней структуры и поверхности.

Литейные сплавы имеют маркировку «АЛ» с последующей цифрой, обозначающей номер марки в ГОСТе. АЛ2 – это нормальные силумины, АЛ4 и АЛ9 – это литейные сплавы с минимальным количеством кремния и повышенным содержанием магния и марганца. Аббревиатурами АЛ3, АЛ5, АЛ6 обозначаются алюминиевые сплавы, легированные медью, которые характеризуются слабыми литейными свойствами, но одновременно выгодно отличаются отличной способностью к любой механической обработке. Маркировкой АЛ11 обозначают литейный сплав с цинковой присадкой, который используют при отливке деталей сложной конфигурации. Литейный алюминиевый сплав АЛ7 применяется для изготовления небольших деталей путём литья, которые впоследствии подвергаются активной механической обработке. Сплав АЛ12 имеет ярко выраженную склонность к точному фасонному литью, однако механическая обработка деталей из этого металла нецелесообразна. Обозначением АЛ8 маркируют заготовки из алюминиевого сплава, созданного на основе химической пары AL-Mg, так называемого магналия, отличающегося высокой прочностью, плотностью и химической пассивностью.

Антифрикционные сплавы на основе алюминия и меди обозначаются буквой «А» с последующим указанием дополнительных легирующих элементов и процентного состава меди через дефис, например АН-2,0 означает, что данный антифрикционный сплав содержит никель и 2% меди. Из него изготавливают профильные алюминиевые трубы и другой металлопрокат, а также конструкции промышленного назначения.

В зависимости от производителя алюминиевые сплавы могут маркироваться по аналогии с нержавеющим прокатом с указанием сокращений названий легирующих элементов. Например, маркировка АК6М1 указывает, что данный металл включает в себя 6% кремния и 1% меди. В этом случае таблица обозначения металлов в российской маркировке полностью соответствуют общепринятым стандартам – «Ц» - цинк, «Т» - титан, «Н» - никель, «К» - кремний и т.д. Технический деформируемый алюминий без примесей маркируется двумя буквами «АД» с указанием степени очистки, выражаемой в двух маленьких буквах («оч» - очень чистый и т.д.). В аббревиатуру технического алюминия могут включаться обозначения легирующих элементов. Цифры после маркировки АД также обозначают процентную чистоту сплава в процентах. Например марка АД31 соответствует алюминию с чистой 31%.

Для сплавов прошедших термическую обработку используют следующие буквенно-цифровое обозначение после основной маркировки:

· П - полуфабрикат (сплавы для холодной штамповки из проволоки);

· Р - рафинированный (содержание натрия < 0.0015%);

· М - мягкий отожженный;

· Н - нагартованный;

· Н1 - нагартованный на одну четверть;

· Н2 - нагартованный на одну вторую;

· Н3 - нагартованный на три четверти;

· Т - закаленный и естественно состаренный;

· Т1 - закаленный и искусственно состаренный на максимальную прочность;

· Т2, Т3 - режимы искусственного старения, обеспечивающие перестаривание материала (режимы смягчающего искусственного старения);

· Т5 - закалка полуфабрикатов с температуры окончания горячей обработки давлением и последующее искусственное старение на максимальную прочность;

· T7 - закалка, усиленная правка растяжением (1,5-3 %) и искусственное старение на максимальную прочность.

Буква «Ш» указывает на алюминиевые сплавы для пищевой промышленности, а «АВ» - на авиали, группа авиационных сплавов системы алюминий-магний-кремний.

Старая маркировка предусматривает цифровое четырехзначное обозначение. Первая цифра указывает на основу сплава. Алюминий и материалы на его основе маркируются цифрой 1. Вторая цифра обозначает основные легирующие элементы. Различным маркам алюминия соответствует цифра 0, добавкам из меди и магния – цифра 1, только меди – цифра 2, примесям магния и кремния – цифра 3, литию и малорастворимым компонентам – цифра 4, магнию (магналии) – цифра 5, элементам цинк и магний (+медь) – цифра 9. Последние две цифры обозначают порядковый номер алюминиевого сплава. Дополнительная информация последней цифры – четная для литейных сплавов, а нечетная для деформируемых.

Некоторые алюминиевые сплавы по прочности и износостойкости вполне сопоставимы с аналогичными характеристиками высоколегированной нержавеющей стали. А природные антикоррозийные свойства и низкий удельный вес являются серьёзными конкурентными преимуществами литейных и деформированных алюминиевых сплавов. Наличие внушительной номенклатуры этой группы металлов, некоторые позиции которой были перечислены выше, позволяет подбирать оптимальный материал для решения конкретных задач.

Дата добавления: 2015-04-23