Деформируемые алюминиевые сплавы

Введение

Металловедение – наука,. Изучающая строение и свойства металлов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами.

В данном реферате приведены общие и теоретические сведения по деформируемым алюминиевым сплавам и дополнены конкретными данными справочного характера о составе и свойствах.

Все алюминиевые сплавы делятся на две группы, применяемые в деформированном виде (прессованном, катаном, кованом ) и на применяемые в литом виде. Границу между этими двумя группами сплавов определяет предел насыщения твердого раствора при эвтектической температуре.

Классификация деформируемых алюминиевых сплавов

По физико-химическим и технологическим свойствам все деформируемые алюминиевые сплавы можно разделить на следующие группы:

1. малолегированные и термически не упрочненные сплавы;

2. Сплавы, разработанные на базе систем: Al-Mg-Si, : Al-Mg-Si-Cu-Mn (АВ, АК6, АК8);

3. Сплавы типа дуралюмин (Д1, Д6, Д16 и др);

4. Сплавы, разработанные на базе системы: Al-Mg-Ni-Cu-Fe (АК2, АК4, АК4-1);

5. Сплавы типа В95, обладающие наибольшей прочностью при комнатной температуре.

Малолегированные и термически не упрочненные сплавы

Наиболее типичными сплавами, отнесенными к этой группе, являются сплавы группы магналий и АМц.

Эти сплавы отличаются наиболее высокой коррозионной стойкостью и пластичностью.

Упрочнение этих сплавов достигается нагартовкой. Они нашли наиболее широкое применение в виде листового материала, используемого для изготовления сложных по конфигурации изделий, получаемых путем горячей штамповки, глубокой вытяжке и прокатки.

Из этих же сплавов путем прессования изготовляются трубы. Листовые материалы типа магналия обычно подвергаются точечной электросварке, тогда как для марганцовистых материалов можно применять любой вид сварки.

Эти сплавы характеризуются сравнительно невысокой прочностью ( не намного превосходящей прочность алюминия.

Марганец, в отличие от остальных элементов не только не ухудшает коррозионной стойкости алюминиевого сплава, но даже несколько повышает ее. Магний является полезным легирующим элементом. Не считая повышения коррозионного сопротивления, магний уменьшает удельный вес алюминиевого сплава ( так как он легче алюминия), повышает прочность, не снижая пластичности. Поэтому алюминиевые сплавы получили рспространение ка более прочные и легкие, чем чистый алюминий.

Сплавы, разработанные на базе систем: Al-Mg-Si, : Al-Mg-Si-Cu-Mn

Приведенные ниже таблицы показывают , что группа сплавов АВ, АК6, АК8 по химическому составу значительно отличается как от сплавов типа дуралюмин, , так и сплавов типа АК2 иАК4.

Сплавы АВ относятся к малолегированным сплавам , но применяются в термообработанном состоянии. Основным упрочнителем их является фаза Mg₂Si, а также фаза CuAl₂.

Добавка марганца и хрома способствует измельчению структуры и некоторому повышению температуры рекристаллизации.

По прочности сплавы АВ несколько уступают сплавам типа дуралюмин и сплавам АК6, АК8 , а по пластичности превосходят последние.

Сплавы типа авиаль нашли наиболее широкое применение для изготовления различных весьма сложных по форме полуфабрикатов, получаемых путем горячей штамповки, ковки, глубокой вытяжки и прокатки.

Сплавы типа дуралюмин

Наиболее типичным представителем сплавов типа дуралюмин является сплав Д1.

К этой же группе относятся сплавы Д6, Д16 и др. Следует отметить, что сплавы Д6 и Д16 обладают более высокой прочностью , чем сплав Д1. Большинство сплавов типа дуралюмин применяется в закаленном и естественно состаренном состоянии. Все эти сплавы имеют наибольшее распространение для изготовления труб, прутков, профилей и листов.

По своей природе сплавы ДЗП и Д18П также относятся к числу сплавов типа дуралюмин , но они менее легированы и отличаются весьма высокой пластичностью. Поэтому сплавы Д3П и Д18П нашли широкое применение в основном, для изготовления заклепок.

Сплавы, разработанные на базе системы: Al-Mg-Ni-Cu-Fe

К этой группе относятся прежде всего сплавы АК3, АК4, АК4-1, которые по фазовому составу, следовательно и по свойствам, резко отличаются от сплавов типа дуралюмина.

Эти сплавы нашли наиболее широкое применение для ковки штамповки поршней, картеров и др. деталей, работающих при повышенных температурах.

Из сплавов АК4, АК4-1 изготавливают детали колес компрессоров, воздухозаборников, крыльчатки мощных вентиляторов, лопасти и другие детали, работающие при повышенных температурах.

Сплавы типа В95, обладающие наибольшей прочностью при комнатной температуре.

Из всех деформируемых сплавов наибольшую плотность имеют сплавы В95, хотя этим сплавам присущи следующие недостатки:

1. Пониженная пластичность;

2. Повышенная чувствительность к коррозии под напряжением;

3. Большая чувствительность к повторным нагрузкам и действию острых надрезов, чем у сплава типа дуралюмин;

4. Склонность к резкому снижению прочностных характеристик с повышением температуры выше 140⁰С.

Сплав В95 применяется в виде прессованных профилей, прутков, различных штамповок. Все эти полуфабрикаты поставляются как в отожженном, так и в закаленном и искусственно состаренном состояниях.

Сплавы типа В95 путем термической обработки получают упрочнение в большей мере, чем другие алюминиевые сплавы.

Время выдержки как при температуре закалки, так и при искусственном старении может резко изменяться в зависимости от толщины и структуры сплава.

Эти сплавы после закалки получают значительное упрочнение, но еще сохраняют достаточно высокую пластичность, благодаря чему поддаются хорошей деформации. Поэтому способом штамповки или выколотки из полуфабрикатов свежезакаленного состояния можно получать детали за одну операцию.

Необходимо учитывать, что деформирование, выполненное в процессе естественного старения, у многих сплавов вызывает снижение предела прочности на 2 кГ/мм² по сравнению с пределом прочности, получаемым при старении сплавов после деформирования. Поэтому рекомендуется производить деформирование сплавов Д1 только в свежезакаленном состоянии в течение 2 час. После закалки, а сплавов Д6 и Д16 в течение 30 мин.

Таблица 1.

Типичный химический состав и области применения алюминиевых деформируемых сплавов

Марка сплава	Номинальный химический состав в % (алюминий – остальное)	Состояние поставки	Типичные полуфабрикаты и области применения
Cu	Mg	Mn	Ni	Fe	Si	Ti
АМц	-	-	1,4	-	-	-	-	Отожженные и полу-нагартованные	Листы, трубы, прутки и другие полуфабрикаты, применяемые в сварных конструкциях
АМг	-	2,5	0,25 или Cr	-	-	-	-	Отожженные и полу-нагартованные, нагартованные	То же
АМг3	-	3,5	0,45	-	-	0,65	-	То же	-
Амг5	-	5,0	0,45	-	-	-	-	Отожженные и полу-нагартованные, нагартованные, горячепрессованные	Листы, трубы, прутки, профили
Д1	4,3	0,6	0,6	-	-	-	-	Отожженные , закаленные и естественно состаренные	То же
Д6	4,9	0,8	0,8	-	-	-	-	То же	-
Д16	4,4	1,5	0,6	-	-	-	-	-	-
В95	1,7	2,2	0,4	Zn 6,0	Cr 0,2	-	-	Отожженные , закаленные и естественно состаренные	Листы, трубы, прутки, профили и шпамповки
АК8	4,4	0,6	0,6	-	-	0,9	-	Закаленные и искусственно состаренные	Штамповки и поковки
В94	2,2	1,4	-	Zn 6,4	-	-	0,05	Закаленные	Заклепки
Д3П	3,1	0,5	0,5	-	-	-	-	-	-
Д18П	2,6	0,35	-	-	-	-	-	Закаленные и состаренные	-
В65	4,2	0,22	0,4	-	-	-	-	То же	-
ВД17	2,9	2,2	0,55	-	-	-	-	Закаленные и искусственно состаренные	Полосы, прутки
Д20	6,5	-	0,4	-	-	-	0,15	То же	Листы, трубы, прутки и другие полуфабрикаты, применяемые в сварных конструкциях
АК2	4,0	0,6	-	2,0	0,75	0,75	-	-	Поковки и шпамповки
АК4	2,2	1,6	-	1,2	1,3	0,9	0,1	-	Крыльчатки, лопасти и другие детали, работающие при повышенных температурах
АК4-1	2,2	1,6	-	1,2	1,3	0,35	0,1
АВ	0,4	0,7	0,25 или Cr	-	-	0,9	-	-	Листы, профили
АК6	2,2	0,6	0,6	-	-	0,9	-	-	Штамповки и поковки

Таблица 2.

Механические свойства листов из алюминиевых сплавов

Марка сплава	Химический состав в % (алюминий-остальное)	Состояние поставки листов	Толщина листов в мм	Механические свойства (не менее)
Предел прочности при растяжении ВР в кГ/мм2	Предел текучести т в кГ/мм2	Относительное удлинение  в%
АД	Примесей не более 0,5 Fe: 0,55 Si;0,1 Сu :0,1 Mg:,0,1 Mn: (Fe+Si); сумма прочих примесей 0,1; сумма примесей 1,2	Отожженные	До 0,5 > 0,5-0,9 > 0,9-10	11 11 11	- - -	20 25 28
Нагартованные	До 4,0 > 4-10	15 13	- -	4 5
АД1	Примесей не более 0,3 Fe: 0,35 Si;0,05 Сu: 0,6 (Fe+Si); сумма прочих примесей 0,1; сумма примесей 0,7	Отожженные	До 0,5 > 0,5-0,9 > 0,9-10	11 11 11	- - -	20 25 28
Нагартованные	До 4,0 > 4-10	15 13	- -	4 5
Амц	1,0-1,6 Mn. Примесей не более 0,7 Fe: 0,6 Si;0,2 Сu :0,05 Mg:,0,1 Zn: сумма прочих примесей 0,1;	Отожженные	0,3-3,0 > 3-6	11-15 11-15	- -	20 18
Полунагартованные	0,3-3,0	15-22	-	6
Нагартованные	0,3-0,5 > 0,5-0,8 > 0,8-1,2 1,2-4	19 19 19 19	- - - -	1 2 3 4
Амг	2-2.8 Mg; 0,15-0,4.Mn(лил Cr) Примесей не более 0,4 Fe: 0,4 Si;0,1 Сu :0,05 0,6 (Fe+Si); сумма прочих примесей 0,1	Отожженные	0,3-3,0	Не более 23	-	16
Полунагартованные	0,3-3,0	24	-	4
Нагартованные	0,3-0,8 > 0,8-4,0	27 27	- -	3 4

Амг3	3,2-3,8 Mg; 0,3-0,6; 0,5-0,8Mn(или Cr) 0,5-0,8 Si. Примесей не более 0,5 Fe:;0,05 Сu :0,2 Zn сумма прочих примесей 0,1	Отожженные Горячекатаные	0,3-10,0 0,5-4,5* 5-10	18 20 18	8 10 10	15 15 15
Амг5	4-5,5 Mg; 0,3 0,6 Mn. Примесей не более: 0,5 Fe; 0,5 Si; 0,05 Cu; 0,2 Zn	Отожженные Полунагартованные	До 6,0 До 6,0	22 25	9 15	15 8
Амг7	6-7,5 Mg; 0,3-0,6 Mn. Примесей не более: 0,5 Fe; 0,5 Si; 0,05 Cu; 0,2 Zn	Отожженные Полунагартованные	До 6,0 До 6,0	30 34	15 20	15 8

Список используемой литературы

1. Гуляев А. П. Металловедение: М., « Государственное научно-техническое издательство ОБОРОНГИЗ» 1963

2. Справочник металлиста М., « Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы» 1959

3. Краткий справочник по машиностроительным материалам М., «Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы» 1963