Дюралюміній

Сплави, потрійної системи: алюміній - мідь - магній з добавками марганцю, кремнію, називають сплавами дюралюміній. Ці сплави зміцнюються термообробкою та добре поєднують міцність і пластичність. Головними легувальними елементами дуралюмінів є мідь і магній. Зі зниженням температури від евтектичної з a-твердого розчину виділяється хімічна сполука СuAl (Q-фаза), твердість якої 49 HRC. Наявність магнію приводить до виділення S-фази Аl2(CuMg) твердістю 52 HRC. Зі збільшенням до певної межі концентрації магнію міцність сплаву зростає. Марганець підвищує корозійну стійість. З метою додаткового підвищення корозійної стійісті листи

дуралюмінів плакують тобто наносять на їх поверхню тонкий шар чистого алюмінію. Кремній в дуралюмінах слід розглядати як домішку. Структура дуралюмінів у рівноважному стані складається із a-твердого розчину й різних інтерметалевих твердих фаз у тому числі Q і S -фаз. Дуралюміни широко застосовують в авіації, автомобілебудуванні, будівельних конструкціях.

Марки дуралюмінів позначають літерою Д і числом, що означає умовний номер сплаву, наприклад Д16 (табл. 18.4). Зміцнюючими фазами, що розчиняються в алюмінії при нагріванні, можуть бути q (А12Сu), S (А12СuМg), Т (А16СuМg4), Мg2Sі, Мg2Аl3. Наявність тієї або іншої зміцнюючої фази в сплаві залежить від вмісту міді і магнію в сплаві та від їх кількісного співвідношення. Дюралюміній є багатокомпонентним сплавом, але наближено його можна розглядати як сплави системи Аl-Сu-Мg. Дюралюміній зміцнюють термічною обробкою - загартуванням і старінням. Температура загартування вибирається дуже близькою (трохи нижчою) до температури плавлення евтектики. Проводиться природне старіння з витримкою до 7 діб. Структура сплаву після відпалювання подібна до структури, отриманої після лиття: a - твердий розчин з включеннями вище

перерахованих фаз. Після загартування у воді від 500 °С з діапазону температур a - твердого розчину сплав набуває такої будови: a - твердий розчин і включення різних нерозчинних в алюмінії при нагріванні фаз (сполуки заліза і марганцю). Після старіння сплав Д16 не відрізняється від сплаву Д1 і складається з зерен a-твердого розчину і включень нерозчинних фаз.

87.а)Термічна обробка дюралюмінію

Зміцнюючою термічною обробкою алюмінієвих сплавів є загартування і подальше старіння. У рівноважному (відпаленому) стані при кімнатній температурі структура алюмінієво-мідних сплавів, що зміцнюються термічною обробкою, буде складатися з твердого розчину міді (магнію, марганцю та інших елементів) в алюмінії і великої кількості надлишкових кристалів другої фази. При нагріванні q - фаза та інші вторинні фази розчинятимуться в твердому розчині і при досягненні температури 500° С вся q - фаза перейде у твердий розчин (інші фази, наприклад Мg2Sі, перейдуть у твердий розчин при більш низьких температурах). Внаслідок розчинення вторинних фаз алюміній збагатиться міддю та іншими елементами. При швидкому охолодженні з цієї температури (загартуванні) мідь не встигне виділитися з твердого розчину, і при кімнатній температурі отримаємо структуру однорідного пересиченого твердого розчину міді (магнію, марганцю) в алюмінії. Недогрівання до цієї температури призводить до того, що вторинні фази не повністю переходять у твердий розчин і міцність з пластичністю після загартування будуть нижчими.

Перегрівання вище вказаної температури більш небезпечне. Воно пов'язане з інтенсивним ростом зерен твердого розчину, окисленням границь зерен і навіть розплавленням легкоплавких евтектичних домішок. Перепалений сплав володіє низькими механічними властивостями і є непоправним браком термічної обробки.

Пересичені тверді розчини цих сплавів мають меншу міцність порівняно зі сплавом після старіння.

Пересичені тверді розчини метастабільні (нестійкі). Надлишкові елементи прагнутимуть виділитися з пересиченого твердого розчину. На цьому явищі грунтується процес старіння алюмінієвих сплавів. У процесі старіння (дисперсного твердіння) міцність сплавів росте, пластичність падає. Алюмінієві сплави типу дюралюмінію при загартуванні необхідно охолоджувати у холодній воді, тому що дифузійні процеси, що приводять до розпаду пересиченого розчину, у них протікають дуже швидко. Всі дюралюміни, крім Д18, зміцнюються при природному старінні; тривалість витримки становить 4-10 діб. Дюралюміній можна піддавати і штучному старінню при температурі нагрівання до 175 °С, але при цьому спостерігається деяке зниження корозійної стійкості. Процес старіння при високих температурах (штучне старіння) протікає значно швидше і крім, того, іде в три стадії. Перша стадія, як і у разі природного старіння, полягає в утворенні зон Гин’є - Престона. Друга стадія старіння це і є утворення проміжної q-фази. Третя стадія старіння завжди пов'язана з розміцненням.

Отже, для досягнення максимальної міцності час старіння при штучному старінні необхідно обмежувати.

Дата добавления: 2015-05-07