Деформируемые алюминиевые сплавы

Литейные алюминевые сплавы

Наиболее распространенные классификации этих сплавов по химическому составу Al-Si, Al-Cu, Al-Mg, многокомпонентные сплавы.

Наилучшими литейными свойствами обладают силумины. Они обладают высокой жидкотекучестью, малой усадкой, не склонны к образованию горячих трещин, хорошей герметичностью. Это объясняется наличием эвтектики в этих сплавах АК12, АЛ2, АК7. Эти сплавы имеют хорошую коррозионную стойкость и свариваемость однако плохо обрабатывается резанием. Силумины легированные в небольшом количестве Mg и Cu могут быть упрочены с помощью термической обработки - закалка от 500 °С в воде и искусственное старение 150-180 °C.

Сплавы Al-Cu обладают плохими литейными свойствами, коррозионной стойкостью но имеют хорошие прочностные свойства и жаропрочность АМ5(АЛ19). Применяются для небольших отливок простой конфигурации для средних нагрузок. Сплавы системы Al-Mg АМТ4К1,5М обладают высокой коррозионной стойкостью, прочностью, вязкостью и хорошей обрабатываемостью резанием. Однако вместе с тем имеют плохие литейные свойства. Улучшается термообработкой - закалкой в воде с искусственным старением. Эти сплавы применяют для деталей работающих в условиях высокой влажности, судо- самолето- ракетостроении.

Сплавы повышенной пластичности Амц и Амг имеют хорошую пластичность, свариваемость, и высокую коррозионную стойкость. Это сплавы системы Al-Mn, Al-Mg которые не упрочняются термической обработкой dв= 11 кг/мм d=30%. Применяют для деталей получаемых глубокой вытяжкой, сваркой от которых требуется хорошая коррозионная стойкость.

Сплавы, упрочняемые термообработкой

Сплавы нормальной прочности. Типичные представители этой группы сплавы дюралюминия относятся к сплавам системы Al-Cu-Mg. Марганец вводят в небольших количествах для повышения коррозионной стойкости и устранения вредного влияния железа. Это сплавы обозначаются Д1, Д16. В литом состоянии интерметаллидные фазы располагаются по границам зерен в виде грубых включений снижающих прочность и пластичность сплавов. Поэтому слитки проходят гомогенизацию при температуре 480-500 °С.

Упрочняющая термообработка заключается в закалке в воде с последующим естественным старением в течение 5-7 суток. Сразу после закалки в течении инкубационного периода 20-40 минут сплав продолжает сохранять высокую пластичность и позволяет проводить такие операции как вытяжка, правка, клепка. Затем прочность сплава начинает возрастать за счет появления зон Гинье-Престона, прочность при этом снижается. Дюралюмин обладает пониженной коррозионной стойкостью во влажном воздухе, речной и морской воде. Для защиты от коррозии дюралюмин подвергают планированию (покрытию) и анодной поляризации чистым алюминием. Дюралюмин выпускается в виде деформированных листов, труб, профилей. Применяют в самолетостроении, для различных конструкций, заклепок.

К этой же группе относятся сплавы:

• типа авиаль АД31, АД33, АВ, суммарное содержание в них легирующих элементов не превышает 1 – 2%. По прочности эти сплавы уступают дуралюминам, но более пластичны. Из них изготавливают трубы, листы, лопасти вертолетов и другие изделия, требующие высокой пластичности в холодном и горячем состояниях;
• высокопрочные алюминиевые сплавы В95, В96, применяемые в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих при 100 – 120°С работающих в условиях напряжения сжатия. Упрочняющая термообработка их состоит из закалки и искусственного старения. К недостаткам этих сплавов относятся склонность к коррозии под напряжением, растрескивание при знакопеременных нагрузках, чувствительность к концентрации напряжений, анизотропия свойств;
• сплавы для ковки и штамповки АК6, АК8. Это сплавы системы Al – Cu –Mg с повышенным содержанием кремния. Они обладают хорошей пластичностью и отсутствием склонности к образованию трещин при горячей пластической деформации. Из этих сплавов изготавливают средненагруженные детали сложной конфигурации;
• жаропрочные алюминиевые сплавы (АД20, АК4 – 1) работают при более высоких температурах (до 300°С). Они легированы элементами Fe, Ni, Cu которые образуют упрочняющие фазы. Из этих сплавов изготавливают штамповки сложной формы, листы, нагруженные детали работающие при температуре 200 – 300°С, лопатки и диски осевых компрессоров, поршни двигателей.

К деформируемым сплавам, не упрочняемым термической обработкой, относятся бинарные сплавы алюминия с марганцем или магнием АМц (с 1,0 – 1,6% марганца), либо АМг2, АМг3, АМг5, АМг6 (содержат от 2 до 6% магния).

Из этих сплавов изготавливают детали реактивных и турбовинтовых двигателей самолетов, детали конструкций ракет и искусственных спутников. В продовольственном машиностроении из алюминиевых сплавов делают цистерны, различные емкости, детали холодильных агрегатов. Из сплавов АД, АД1, АМц изготавливают различные сварные конструкции технологического оборудования. Сплав АМг-3 и другие сплавы этой системы используют для транспортных систем в сахарной промышленности, для труб теплообменных аппаратов в выпарных установках.

Высокопрочные сплавы. Сплавы В95 отличаются высоким пределом прочности 60-70 кг/мм. Относятся к сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu, содержат добавки Mn и Cr. Zn,Cu,Mg образует с Al фазы переменной растворимости. Упрочняющая термообработка состоит из закалки и искусственного старения. К недостаткам этого сплава относятся склонность к коррозии под напряжением, растрескивание при знакопеременных нагрузках, чувствительность к концентрации напряжений, анизотропия свойств. Листовой материал защищают от коррозии путем плакирования сплавом алюминия с содержанием Zn 1%. Сплав В95 применяют для высоконагруженных деталей работающих в условиях напряжения сжатия.

Жаропрочные сплавы. Сплавы могут использоваться для деталей работающих при температурах до 300 °С. Они легированы элементами Fe, Ni, Cu которые образуют упрочняющие фазы. Термообработка заключается в закалке в воде и искусственном старении. Из этих сплавов изготавливают штамповки сложной формы, листы, нагруженные детали работающие при температуре 200-300 °С - лопатки и диски осевых компресоров, поршни двигателей.

Ковочные сплавы. Это сплавы обладающие хорошей пластичностью и отсутствием склонности к образованию трешин при горячей пластической деформации. Это сплавы системы Al-Cu-Mg с повышенным содержанием кремния (АК6, АК8). Сплавы подвергают закалке с искусственным старением, после этого прочность их dв=42-48 кг/мм. Из этих сплавов изготавливают средненагруженные детали сложной конфигурации.

Спеченные порошковые алюминиевые сплавы. Спеченные порошковые алюминиевые сплавы (САП1, САП2 и др.) состоят из алюминиевой матрицы, в которой распределены частицы оксида алюминия Al₂O₃. В различных САПах размер частиц изменяется от 10 до 50 мкм, а их объемная доля от 6 – 7 до 8 – 22%. Прочность сплавов возрастает с увеличением объемной доли оксида.

Существуют различные способы получения изделий из порошковых материалов, но общая их суть заключается в том, что порошки заданного состава компактируют и спекают в регулируемых атмосферах. Это может быть холодной прессование, после которого проводят последующее спекание в вакууме, либо горячее прессование, горячая штамповка или экструзия. Уплотнение заготовок позволяет получать материалы с минимальной пористостью, кроме того, в процессе уплотнения происходит термомеханическое упрочнение материалов. Поэтому свойства порошковых материалов по некоторым показателям превосходят свойства самих алюминиевых сплавов.

Направленно-закристаллизованные алюминиевые эвтектики Al + Al₃Ni, Al + Al₆Mn, Al + СuAl₂ обладают более высокой температурной стабильностью структуры, это расширяет возможности их применения в условиях высоких температур. Упрочняющими фазами в них являются интерметаллиды. Эти сплавы обладают более высокой жаропрочностью по сравнению с другими алюминиевыми сплавами.

1.3. СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ

Магний - металл серебристо-белого цвета. В чистом виде применяется в пиротехнике, химической промышленности, в металлургии как раскислитель и модификатор.

Основные легирующие элементы Mn,Al,Zn,Ce,Nd. Термическая обработка позволяет достигать значительного увеличения прочности этих сплавов. Однако вследствии малых скоростей диффузии необходимы длительные выдержки как при закалке так и старении (16-30 ч), закалка производится на воздухе.

Магниевые сплавы имеют невысокую коррозионную стойкость, плохие литейные свойства, склонность к газонасыщению и воспламенению.

По технологии магниевые сплавы подразделяются на литейные ГОСТ 2856-79 и деформируемые ГОСТ 14957076, по механическим свойствам на сплавы невысокой и средней прочности, высокопрочные и жаропрочные, по склонности к упрочнению на сплавы упрочняемые и неупрочняемые ТО.

Дата добавления: 2014-01-07