Сплавы алюминия список – Общая информация о Алюминий и его сплавы от металло-торгующих компаний в Украине. Цены на покупку металла в прайс-листе металлоторгующей площадки 1metal.com.

Содержание

Алюминий и его сплавы | Учебные материалы

Алюминий — металл серебристо-белого цвета, порядковый номер в Периодической системе Д.И. Менделеева — 13, атомный вес 26,97. Кристаллическая решетка ГЦК с периодом а = 4,0414 Å, атомный радиус 1,43 Å. Плотность — 2,7 г/см3, температура плавления 660 0С. Имеет высокую тепло- и электропроводность. Удельное электросопротивление 0,027 мкОм×м. Предел прочности sв = 100 МПа, относительное сужение y = 40 %.

В зависимости от чистоты различают алюминий особой чистоты А999 (99,999 % Аl), высокой чистоты: А995,А99, А97, А95 и технической чистоты: А85, А8, А7, А6, А5 (99,5 % Аl), АО (99,0 % Аl).

Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью вследствие образования на его поверхности тонкой прочной пленки Аl2О3. Алюминий легко обрабатывается давлением, обработка резанием затруднена, сваривается всеми видами сварки.

Ввиду низкой прочности алюминий применяют для ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда от металла требуется легкость, высокая электропроводность. Из него изготовляют трубопроводы, фольгу, цистерны для перевозки нефти и нефтепродуктов, посуду теплообменники, провода, кабели. Алюминий имеет большую усадку затвердевания (6 %).

Как конструкционный материал значительно чаще применяются алюминиевые сплавы. Они характеризуются высокой удельной прочностью, способностью сопротивляться инерционным и динамическим нагрузкам, хорошей технологичностью. Предел прочности достигает 500…700 МПа. Большинство обладают высокой коррозионной стойкостью (за исключением сплавов с медью). Основными легирующими элементами алюминиевых сплавов являются Сu, Mg, Si, Mn, Zn, реже Li, Ni, Ti. Многие образуют с алюминием твердые растворы ограниченной переменной растворимости и промежуточные фазы СuAl2, Mg2Si и др. Это дает возможность подвергать сплавы упрочняющей термической обработке. Она состоит из закалки на пересыщенный твердый раствор и естественного или искусственного старения.

По технологическому признаку алюминиевые сплавы подразделяются на две группы (рисунок 52): деформируемые, литейные.

  1. деформируемые: а — не упрочняемые ТО; б — упрочняемые ТО;
  2. литейные

Рисунок 52 — Диаграмма состояния сплавов алюминий — легирующий элемент

Сплавы левее точки F имеют структуру однофазного a — твердого раствора, который имеет высокую пластичность и не упрочняются термической обработкой. Упрочнить эти сплавы можно холодной пластической деформацией (наклепом). На участке FD’ сплавы имеют предельную растворимость легирующего элемента в алюминии и поэтому упрочняются термической обработкой. Сплавы правее точки D’ имеют в структуре эвтектику, которая придает сплавам высокую жидкотекучесть. Поэтому эти сплавы относятся к литейным.

Старение закаленных сплавов. После закалки алюминиевые сплавы подвергаются старению, которое приводит к дополнительному повышению прочности сплава при некотором снижении пластичности и вязкости.

В зависимости от условий проведения, различают два вида старения:

  1. естественное, при котором сплав выдерживают при нормальной температуре несколько суток;
  2. искусственное, при котором сплав выдерживается при повышенной температуре в течение 10…24 ч.

В процессе старения происходит распад пересыщенного твердого раствора, в решетке которого атомы меди располагаются статистически равномерно. В зависимости от температуры и продолжительности, старение протекает в несколько стадий.

Так, например, в сплавах Аl — Сu при естественном или низкотемпературном искусственном старении (ниже 100…150 0С) образуются зоны Гинье-Престона 1 (ГП-1). На начальной стадии в пересыщенном a — твердом растворе образуются объемы (сегрегации), обогащенные атомами меди. Они представляют собой пластинчатые или дисковые образования диаметром 4…6 нм и толщиной несколько атомных слоев.

При более высоких температурах нагрева образуются крупные зоны ГП-2. Выдержка в течение нескольких часов приводит к образованию в зонах ГП-2 дисперсных частиц q — фазы (СuAl2). Образование зон ГП-1, ГП-2 и q- фазы приводит к повышению прочности и твердости закаленных алюминиевых сплавов.

Деформируемые сплавы, не упрочняемые термообработкой. Эти сплавы отличаются высокой пластичностью, хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью. Пластическая деформация упрочняет сплавы почти в 2 раза.

К этой группе сплавов относятся марки АМц (1,1…1,6 % Мn), АМг2, АМг3, АМг5, АМг6 (цифра показывает содержание магния в процентах).

Они применяются для сварных элементов конструкций, испытывающих сравнительно небольшие нагрузки и требующие высокого сопротивления коррозии. Из сплавов АМц, АМг2, АМг3 изготовляют емкости для хранения нефтепродуктов, трубопроводы для масла и бензина, палубные надстройки, в строительстве — витражи, перегородки, двери, оконные рамы и др. Сплавы АМг5, АМг6 применяются для средненагруженных деталей и конструкций: рамы и кузова вагонов, перегородки зданий переборки судов, кабины лифтов.

Деформируемые сплавы, упрочняемые термообработкой. Наиболее распространенными представителями группы алюминиевых сплавов, применяемыми в деформированном виде и упрочняемыми термической обработкой, являются дуралюмины (от французского dur- твердый). К ним относятся сплавы системы Al — Cu – Mg — Mn. Типичными дуралюминами являются марки Д1 и Д16. Их химический состав приведен в таблице 18.

Таблица 18 — Химический состав дуралюминов, %

Марка Cu Mn Mg Si Fe
Д1
Д16
3,8…4,8
3,8…4,5
0,4…0,8
0,3…0,9
0,4…0,8
1,2…1,8
<0,7
<0,5
<0,7
<0,5

Предел прочности Д1 sв = 410 МПа и d = 15%, у Д16 sв = 520 МПа и d= 11 %. Они хорошо деформируются в холодном и горячем состояниях. Для закалки сплав Д1 нагревается до 495…510 0С, а Д16 — до 485…503 0С. Нагрев до более высоких температур вызывает пережог. Охлаждение производится в воде.

Дуралюмины после закалки подвергают естественному старению, т.к. при этом обеспечивается более высокая коррозионная стойкость. Время старения 4…5 суток. Иногда применяют искусственное старение при температуре 185…195 0С. Из сплава Д16 изготовляют обшивки, силовые каркасы, строительные конструкции, кузова грузовых автомобилей, шпангоуты, стрингера, лонжероны самолетов и т.д.

Сплавы авиаль (АВ) уступают дуралюминам по прочности, но обладают лучшей пластичностью в холодном и горячем состояниях, хорошо свариваются и сопротивляются коррозии, имеют высокий предел усталости. Упрочняющей фазой является соединение Мg2Si.

Авиаль закаливается при 515…525 0С с охлаждением в воде, а затем подвергается естественному старению (АВТ) или искусственному при температуре 160 0С в течение 12 часов (АВТ1). Изготовляют листы, трубы, лопасти винтов вертолетов, кованые детали двигателей, рамы, двери.

Высокопрочные алюминиевые сплавы. Прочность этих сплавов достигает 550…700 МПа, но при меньшей пластичности, чем у дуралюминов. Они, кроме Сu и Mg содержат Zn. К ним относятся сплавы В95, В96. Упрочняющими фазами являются MgZn2, Al3Mg3Zn3, Al2CuMg. С увеличением содержания цинка прочность повышается, но снижается пластичность и коррозионная стойкость.

Сплавы закаливают при 465…475 0С с охлаждением в воде и подвергают искусственному старению при 135…145 0С в течение 16 ч. Они более чувствительны к концентратам напряжений и имеют пониженную коррозионную стойкость под напряжением. Применяются там же, где и дуралюмины.

Ковочные алюминиевые сплавы отличаются высокой пластичностью при температурах ковки и штамповки (450…475 0С) и удовлетворительными литейными свойствами. Закалка проводится при 515…525 0С с охлаждением в воде, старение при 150…160 0С в течение 4…12 ч. Упрочняющими фазами являются Mg2Si, CuAl2.

Сплав АК6 используют для деталей сложной формы и средней прочности (sв = 360 МПа) — крыльчатки, качалки, крепежные детали.

Сплав АК8 с повышенным содержанием Сu хуже обрабатываются давлением, но более прочный и применяется для изготовления подмоторных рам, лопастей винтов вертолетов и др.

Жаропрочные сплавы. Эти сплавы применяются для деталей, работающих до 300 0С (поршни, головки цилиндров, обшивка самолетов, лопатки и диски осевых компрессоров, крыльчатки и т.д.). Эти сплавы дополнительно легируют Fe, Ni, Ti.

Сплав АК4-1 закаливают при 525…535 0С, а сплав Д20 — при 535 0С в воде и подвергают старению при 200…220 0С. Упрочняющими фазами являются СuAl2, Mg2Si, Al2CuMg, Al9FeNi. При частичном распаде твердого раствора они выделяются в виде дисперсных частиц, устойчивых к коагуляции, что обеспечивает повышенную жаропрочность.

Литейные алюминиевые сплавы. Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлением коррозии.

Высокие литейные свойства имеют сплавы, содержащие в структуре эвтектику. Содержание легирующих элементов в этих сплавах больше предельной растворимости их в алюминии и больше, чем в деформируемых. Чаще применяют сплавы Al — Si, Al — Cu, Al — Mg. Для измельчения зерна, а следовательно улучшения механических свойств, в сплавы вводят модифицирующие добавки (Ti, Zr, B, V, Na и др.). Многие отливки из алюминиевых сплавов подвергают термической обработке. Например: отжиг при 300 0С в течение 5…10 ч; закалка и естественное старение tзак = 510…520 0С и охлаждение в горячей воде (40…100 0С) выдержка до 20 часов.

Сплавы Al — Si (силумины) содержат много эвтектики, поэтому обладают высокими литейными свойствами отливки, более плотные. К ним относятся сплавы АЛ2, АЛ4, АЛ9.

АЛ2 содержит 10-13% Si и является эвтектическим сплавом, упрочняющей термической обработке не подвергается.

АЛ4, АЛ9 — доэвтектические и дополнительно легированы Мg. Могут упрочняться термообработкой. Упрочняющей фазой служат Mg2Si. Эти сплавы применяют для изготовления крупных нагруженных деталей: корпуса компрессоров, картеры и блоки цилиндров двигателей.

Сплавы Al — Cu. Эти сплавы (АЛ7, АЛ19) имеют более низкие литейные свойства, чем силумины. Поэтому их применяют, как правило, для отливок небольших деталей простой формы (арматура, кронштейны и т.д.). Имеют большую усадку, склонность к образованию горячих трещин и к хрупкому разрушению.

Сплавы Аl — Mg. Эти сплавы (АЛ8, АЛ27) имеют низкие литейные свойства, так как не содержат эвтектики. Характерной особенностью этих сплавов является хорошая коррозионная стойкость, повышенные механические свойства и обрабатываемость резанием. Они предназначены для отливок, работающих во влажной атмосфере. Сплавы марок АЛ13 и АЛ22 имеют более высокие литейные свойства в результате образования тройной эвтектики.

Жаропрочные сплавы. Наибольшее применение получил сплав АЛ1, из которого изготовляют поршни, головки цилиндров и другие детали, работающие при температуре 275…300 0С. Структура литого сплава АЛ1 состоит из a- твердого раствора, содержащего Cu, Mg, Ni, и избыточных фаз Al2CuMg, Al6CuNi.

Более жаропрочными являются сплавы АЛ19 и АЛ33. Это достигается добавками в сплавы Mn, Ti, Ni, Zn, Ce и образованием нерастворимых интерметаллидных фаз Al6Cu3, Al2Ce, Al2Zr и др.

Для крупногабаритных деталей работающих при 300…350 0С применяют сплав АЛ21.

dprm.ru

Алюминий и его сплавы: все об этом металле

На сегодняшний день практическое применение нашли почти все известные человеку металлы и их сплавы. У каждого из них есть свои специфические особенности, которые и определяют сферу их использования в тех или иных отраслях промышленности. Наибольшее распространение получили железо и всевозможные соединения на его основе, а также алюминий и его сплавы. Это можно объяснить, прежде всего, большими природными запасами, а также прекрасными химическими, физическими и механическими характеристиками.

Немного истории

Согласно древней легенде, описанной в трактате «Естественная история» Гая Плиния Старшего, составленной примерно в 77 году н.э., однажды к императору Рима Тиберию подошел незнакомый мастер и сделал ему подарок в виде чаши из серебристого и очень легкого металла. Когда Тиберий спросил его, из чего он ее сделал, тот ответил, что из глины. Удивившись, император приказал умертвить невинного ремесленника и уничтожить его мастерскую, чтобы это изобретение не привело к обесцениванию металлов римской казны. Жаль, что он в то время не смог оценить все перспективы открытия, ведь алюминий и его сплавы в будущем совершили прямо-таки настоящий прорыв.

Почему алюминий и его сплавы так популярны?

Содержание алюминия в земной коре составляет примерно 8,8%, и потому он лидирует в перечне наиболее распространенных металлов. В число его достоинств входит малая плотность (2,7 г/см3), прекрасная коррозийная стойкость, технологичность, хорошая электро- и теплопроводность, довольно высокие прочностные характеристики. Алюминий и его сплавы широко используются в авиации, судостроении, железнодорожном транспорте, автомобилестроении, строительстве, химической и нефтяной промышленности и т.д. Сплавы алюминия характеризуются пластичностью, ковкостью, высокой скоростью обработки. Все это дает отличную возможность применять их почти в любом виде производства.

Основные сплавы на основе алюминия

Соединяя алюминий с легирующими добавками, можно добиться большей прочности и улучшить прочие свойства этого металла. В качестве добавок чаще всего применяют кремний, медь, марганец, цинк и магний. Рассмотрим основные сплавы.

Дюралюмин (дюралюминий, или просто дюраль)

Название этого соединения произошло от слова Дюрен – именно так назывался немецкий город, в котором в 1911г. начали производить этот сплав в промышленных масштабах. Получают его добавлением к алюминию меди (2,2 – 5,2 %), магния (0,2 – 2,7%) и марганца (0,2 – 0,1%). После термообработки металл становится очень прочным (статическая прочность достигает 450-500 МПа). Для того чтобы повысить антикоррозийную стойкость, его нередко плакируют алюминием. Используют в качестве конструкционного материала в транспортном и авиационном машиностроении.

Магналии

Это различные сплавы алюминия с магнием и прочими элементами (содержание магния – 1-13%). Для них характерна высокая пластичность, хорошая свариваемость и коррозийная стойкость. Используются для изготовления фасонных отливок, проволоки, листов, заклепок и т.д.

Силумин

Это соединение получают, соединяя алюминий с кремнием (содержание кремния – 4-13%). Порой в него добавляют и другие добавки: Be, Ti, Zn, Mg, Mn, Cu. Данный сплав применяется для производства деталей сложной конструкции, в основном в авиа- и автостроении.

Алюминий и его сплавы еще долго будут служить на благо человечества. Доказательство тому новое изобретение – пеноалюминий или, как его еще называют, «металлический поролон». Многие эксперты считают, что у пористого алюминия есть отличные перспективы.

fb.ru

8.1.2. Алюминий и его сплавы.

Алюминий
отличают низкая плотность, высокие
тепло- и электропроводность, хорошая
коррозионная стойкость во многих средах
за счет образования на поверхности
металла плотной оксидной пленки Al2O3.
Отожженный технический алюминий (σВ
= 80 МПа,δ= 35%.) упрочняется холодной пластической
деформацией. Свойства нагартованного
(Н) технического алюминияσВ
= 150 МПа,δ= 6%. Алюминий высокопластичен и легко
обрабатывается давлением, однако при
обработке резанием возникают осложнения
из-за налипания металла на инструмент.

Маркировка
и классификация алюминиевых сплавов.

В
настоящее время одновременно существуют
две маркировки сплавов: старая
буквенно-цифровая, и новая – цифровая.
(К новой маркировке
я отношусь скептически, поэтому давать
не буду, изучите сами).

Алюминиевые сплавы
подразделяются (в основном) на деформируемые
и литейные.

Деформируемые
алюминиевые сплавы
.

Коррозионностойкие
сплавы повышенной пластичности
разделяют на две основные группы:

А) сплавы с добавлением
марганца или магния (АМц и АМг6), не
упрочняемые термической обработкой.
Их используют в отожженном (М), нагартованном
(Н), или полунагартованном (П) состояниях.
Эти сплавы хорошо свариваются. Их
применяют для изготовления коррозионностойких
изделий, получаемых методами глубокой
вытяжки и сварки (например, сварных
бензобаков, топливных, маслянных и
воздушных трубопроводов и т.п.).

Б) сплавы системы
Al-Mg-Si(АВ, АД31, АД33), упрочняемые закалкой
(520…530) и искуственным старением (150…170
С, 10…12 часов). Эти сплавы не склонны к
коррозионному растрескиванию под
напряжением. В закаленном и состаренном
состоянии они удовлетворительно
обрабатываются резанием, а также
свариваются с помощью точечной, шовной
и аргонодуговой сварки. Сплав АВ из
данной группы отличается большей
прочностью.

Из этих сплавов
изготавливают лопасти вертолетов,
барабаны колес гидросамолетов, элементы
кабин вертолетов.

Сплавы системы
AlCug
– дуралюмины
Д1, Д16, Д18, Д19, ВД17.
Свариваются точечной сваркой,
обрабатываются резанием (в термоупрочненном
состоянии). Однако склонны к
межкристаллической коррозии после
нагрева. Значительное повышение
коррозионной стойкости сплавов
достигается плакированием. Работают
до температур 220 С (сплавы Д19 и ВД17 до
250).

В авиации дуралюмины
находят самое широкое применение:
элементы силового каркаса крыла и
фюзеляжа, обшивка дозвуковых самолетов,
лопасти воздушных винтов (Д1).

Высокопрочные сплавы
системы
AlZnMgCu(В93, В95, В96Ц) благодаря закалке и старению
характеризуются большими значениями
временного сопротивления (доσВ=700Мпа). Однако они сильно боятся
концентраторов напряжений. Используют
для изготовления высоконагруженных
элементов конструкции работающих на
сжатие. Рабочая температура высокопрочных
сплавов не превышает 120 С.

Ковочные сплавыАК6 и АК8 (системыAl-Si-Mg-Cu)
обладают высокой пластичностью при
горячей обработке давлением.
Удовлетворительно свариваются. Хорошо
обрабатываются резанием. Для повышения
коррозионной стойкости элементы
конструкции анодируют (электрохимически
оксидируют) или наносят лакокрасочные
покрытия.

Из ковочных сплавов
изготавливают ковкой и штамповкой
детали самолетов, работающие под
нагрузкой (лонжероны, рамы, пояса,
кронштейны). Эти сплавы способны работать
и при криогенных температурах.

Жаропрочные
алюминиевые сплавыAl-Cu-Мn(Д20, Д21), и

Al-Cu-Mg-Fe-Ni(AK4-1) применяют для
изготовления деталей, работающих при
температурах до 330 С (поршни, головки
цилиндров, диски и лопатки компрессоров).
Легирование достигается за счет
легирования никелем и железом, образующие
сложнолегированные мелкодисперсные
упрочняющие фазы (при закалке с 530 С,
старение при 190 С, 8-12ч).

Литейные
алюминиевые сплавы.

Основные требования
– это сочетание хороших литейных свойств
(высокой жидкотекучести, небольшой
усадки, малой склонности к образованию
горячих трещин и пористости) с оптимальными
механическими и химическими свойствами.

Конструкционные
герметичные сплавы
системAl-Si(AЛ-2)Al-Si-Mg(АЛ4, АЛ9, АЛ34). Силумины обладают хорошими
литейными свойствами, удовлетворительной
обрабатываемостью резанием и коррозионной
стойкостью. В то же время структура
сплава АЛ2, представляющая собой
игольчатую грубую эвтектику с включениями
кристаллов первичного кремния, не
обеспечивает требуемых механических
свойств. Термической обработкой этот
сплав не упрочняется.

Легированные силумины
АЛ4, АЛ9, АЛ34 упрочняются термической
обработкой. Эти сплавы используют для
изготовления средних и крупных литых
деталей (корпусов компрессоров, картеров
двигателей внутреннего сгорания). Сплав
АЛ34 применяется для отливок, получаемых
литьем под давлением (блоков цилиндров
автомобильных двигателей), и отличается
хорошим комплексом технологических
свойств.

Высокопрочные и
жаропрочные литейные сплавы
.

В эту
группу входят сплавы системы Al-Cu-Mn(АЛ19),Al-Cu-Mn-Ni(АЛ33). Легирование сплава АЛ19 титаном
обеспечивает ему высокие механические
свойства (в том числе и динамическое
нагружение) при комнатной и низких
температурах, а дополнительное легирование
церием и цирконием – жаропрочность
при температурах до 350 С. Сплав отличается
хорошей обрабатываемостью резанием и
свариваемостью, но пониженной коррозионной
стойкостью и имеет пониженные литейные
свойства. Сплав упрочняется закалкой
с 545 С (12ч) и старением при 175 С (3…6ч). Сплав
широко используется для литья
крупногабаритных отливок в песчаные
формы.

Коррозионностойкие
литейные алюминиевые сплавы

Сплавы
системы Al-Mg(АЛ8, АЛ27) иAl-Mg-Zn(АЛ24) обладают высокой коррозионной
стойкостью во многих агрессивных средах,
обрабатываются резанием и свариваются.
Сплавы (АЛ8, АЛ27) подвергаются закалке
в масле без старения. Имеют плохие
литейные свойства и низкую (до 80 С)
жаропрочность. Жаропрочность сплава
АЛ24 сохранияется до 150 С.

Сплавы способны
работать в условиях коррозии морской
воды вместо дефицитных бронз, латуней
и нержавеющих сталей.

Спеченные
алюминиевые сплавы
(порошковые
и гранулированные) характеризуются
повышенными механическими и физическими
свойствами.

Спеченный
алюминиевый порошок (САП)

– это материал, полученный холодным, а
затем горячим брикетированием (
прессованием под давлением 700 МПа при
500…600 С) предварительно окисленной
алюминиевой пудры. Затем из брикетов
ковкой, прокаткой или прессованием
изготавливают изделия или полуфабрикаты.
Поскольку каждая частичка пудры покрыта
тонким слоем оксида алюминия, то чем
тоньше пудра, тем больше в САПе иоксида
алюминия, выше его прочность, но ниже
пластичность. В САПе содержится от 6 до
22% Al2O3
. САП характеризуется высокой прочностью
и жаропрочностью при повышенных
температурах (350…500 С).

Разновидностью
САПа является сплав СПАК-4 (системы
Al-Cu-Mg-Al2O3),
в котором впервые использовано совместное
упрочнение алюминиевой матрицы оксидами
(Al2O3)
и интерметаллидами (например Al9FeNi)
и др.). Обладая высокой длительной
прочностью при 350 С (в 2…2,5 раза большей,
чем у сплава АК4-1), сплав СПАК4 может
применяться для работающих на форсированных
режимах поршней.

studfiles.net

Характеристики, свойства и применение алюминиевых сплавов

Алюминий имеет колоссальное значение в промышленности вследствие повышенной пластичности, высокого уровня тепло- и электропроводности, низкой коррозии, поскольку образующаяся на поверхности пленка Al2O3 выступает защитником от окисления. Из алюминия получается отличный тонкий прокат, фольга, любой формы профиль при помощи прессования и других видов обработки давления. Из него создают разного типа провода, применяемые в электроаппаратуре.
Алюминий, как и железо очень редко применяется в чистом виде. Чтобы придать им заданные полезные качества на производстве добавляют небольшие количества (не больше 1 %) иных элементов, называемых легирующими. Таким образом получают сплавы железа, алюминия и других металлов.

Физические параметры алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы имеют плотность, которая незначительно отличается от плотности чистого металла (2.7 г/см3). Она колеблется от 2.65 г/см3 для сплава АМг6 до 2.85 г/см3 для сплава В95.
Процедура легирования почти не оказывает влияния на величину модуля упругости и модуля сдвига. К примеру, модуль упругости упрочненного дюралюминия Д16Т почти такой же, как модуль упругости чистого металла А5 (Е=7100 кгс/мм2). Тем не менее, за счет того, что максимум текучести сплавов на несколько единиц превышает максимум текучести чистого алюминия, сплавы алюминия уже можно использовать в качестве конструкционного материала с различным уровнем нагрузок (все зависит от марки сплава и его состояния).
Вследствие низкого показателя плотности удельное значение максимума прочности, максимума текучести и модуля упругости (соответствующие параметры, разделенные на величину плотности) для прочных алюминиевых сплавов можно сравнить с такими же показателями удельных величин для стали и титановых сплавов. Это дает возможность алюминиевым сплавам с высокой прочностью вы ступать конкурентами для стали и титана, однако исключительно до температур не выше 200 С.
Большая часть алюминиевых сплавов отличается худшей электро- и теплопроводностью, коррозионной стойкостью и свариваемостью в сравнении с чистым алюминием.
Известно, что сплавы с более высокой степенью легирования характеризуются существенно меньшей электро- и теплопроводностью. Эти показатели находятся в непосредственной зависимости от состояния сплава.
Самые лучшие коррозионные свойства алюминиевых сплавов наблюдаются у сплавов АМц, АМг, АД31, а худшие – у высоко-прочных сплавов Д16, В95, АК. Помимо этого, коррозионные показатели термоупрочняемых сплавов в значительной степени зависят от режима закалки и старения. К примеру, сплав Д16 чаще всего используется в естественно-состаренном состоянии. Тем не менее, при температуре более 80оС его коррозионные показатели существенно снижаются и для использования в условиях более высоких температур зачастую применяют искусственное старение.
Хорошо поддаются всем видам сварки сплавы АМц и Амг. В процессе сварки нагартованного проката в области сварочного шва осуществляется отжиг, по этой причине прочность шва приравнивается к прочности основного материала в отожженном состоянии.

Виды алюминиевых сплавов

Сегодня очень развито производство алюминиевых сплавов. Существует два типа алюминиевых сплавов:

  • деформируемые, из которых создают листы, трубы, профиль, паковки, штамповки
  • литейные, из которых осуществляется фасонное литье.

Широкое применение алюминиевых сплавов обусловлено их свойствами. Такие сплавы очень популярны в авиации, автомобилестроении, судостроении и прочих сферах народного хозяйства.
Неупрочняемые сплавы Al – Mn (АМц) и Al – Mg (АМг) являются коррозионностойкими материалами, из которых изготавливают бензобаки, маслобаки, корпуса судов.
Упрочняемые сплавы Al -Mg – Si (АВ, АД31, АД33) применяются для создания лопастей и деталей кабин вертолетов, барабанов колес гидросамолетов.
Сплав алюминия и меди – дюралюминий или дюраль. Сплав с кремнием называют силумином. Сплав с марганцем – АМц имеет повышенную коррозионную стойкость. Такие элементы, как Ni, Ti, Cr, Fe в сплаве способствуют повышению жаропрочности сплавов, затормаживанию процесса диффузии, а присутствие лития и бериллия повышают модуль упругости.
Жаропрочные алюминиевые сплавы системы Al – Cu – Mn (Д20, Д21) и Al – Cu – Mg – Fe – Ni (АК – 4 – 1) используют для создания поршней, головок цилиндров, дисков, лопаток компрессоров и прочих деталей, которым предстоит функционировать при температурах до 300°С. Жаропрочности можно достичь легированием Ni, Fe, Ti, (Д20, Д21, АК – 4 – 1).
Литейные алюминиевые сплавы используют для создания литых заготовок. Это сплавы Al – Si (силумины), Al – Cu (дюрали), Al – Mg (Амг). В числе силуминов стоит отметить сплавы Al – Si (AЛ – 2), Al – Si – Mg (АЛ – 4, АЛ – 9, АЛ – 34), упрочняемые при помощи термообработки. Силумины отлично поддаются литью, а также обработке резанием, свариванием, также их можно анодировать и даже пропитывать лаками.
Высокопрочные и жаропрочные литейные сплавы систем Аl – Cu – Mn (АЛ – 19), Al – Cu – Mn – Ni (АЛ – 33), Al – Si – Cu – Mg (АЛ – 3, АЛ – 5). Прошедшие процесс легирования хромом, никелем, хлором или цинком выдерживают температуру до 300°С. Из них создают поршни, головки блока, цилиндров.
Спеченный алюминиевый порошок (САП) получают методом прессования (700 МПа) при температуре от 500 до 600°С алюминиевой пудры. САП отличается повышенной прочностью и уровнем жаропрочности до 500°С.

Марки алюминиевых сплавов

Определенные характеристики алюминиевых сплавов соответствуют конкретным маркам этих сплавов. Признанные международные и национальные нормативы (раньше были немецкие DIN, а сегодня европейские EN, американские ASTM и международные ISO) также как и российские ГОСТы рассматривают по отдельности чистый алюминий и его сплавы. Чистый алюминий согласно этим документам делят на марки (grades), а не на сплавы (alloys).
Все марки алюминия делят на:

  • алюминий высокой чистоты (99,95 %)
  • технический алюминий, имеющий около 1 % примесей или добавок.

Стандарт EN 573-3 определяет разные по чистоте версии алюминия, к примеру, «алюминий EN AW 1050A», и алюминиевые сплавы, к примеру, «сплав EN AW 6060». В тоже время, достаточно часто алюминий называют сплавом, к примеру, «алюминиевый сплав 1050А».
В российских стандартах, к примеру, в документе ГОСТ 4784-97 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые» и иных документах по алюминию и алюминиевым сплавам, вместо термина «обозначения» используется близкие термин «марка», только в английском эквиваленте «grade». По существующим стандартам нужно использовать фразы типа «алюминий марки АД0» и «алюминиевый сплав марки АД31».
Однако зачастую термин «марка» используют лишь для алюминия, а алюминиевые сплавы называют просто «алюминиевыми сплавами» без всяких марок, к примеру, «алюминиевый сплав АД31».
Иногда люди путают термин «марка» с термином «маркировка». ГОСТ 2.314-68 определяет термин маркировка, как совокупность знаков, характеризующих продукт, к примеру, обозначение, шифр, номер партии (серии), дата изготовления, товарный знак фирмы. При этом марка – это монтажные или транспортные обозначения. Следовательно, обозначение или марка сплава – это всего лишь небольшая часть маркировки, но не сама маркировка.
Марку алюминия или сплава наносят на один из торцов слитка, чушки. При помощи несмываемой краски наносят цветные полосы, которые являются маркировкой. К примеру, согласно ГОСТ 11069-2001 алюминий марки А995 промаркирован четырьмя зелеными вертикальными полосами.
Согласно документу ГОСТ 11069-2001 марки алюминия обозначаются цифрам после запятой в процентном содержании алюминия: А999, А995, А99, А85, А8, А7, А6, А5 и А0. При этом самый чистый алюминий – А999, в нем содержится 99,999 % алюминия. Он используется для лабораторных опытов. В промышленной отрасли используют алюминий высокой чистоты – от 99,95 до 99,995 % и технической чистоты – от 99,0 до 99,85 %.




















Состояния (обработки) полуфабрикатов из деформируемых алюминиевых сплавов

Маркировка

Состояние, назначение

Россия

США

Без ТО

F

После изготовления, без дополнительной термической обработки. Степень нагартовки и механические свойства не контролируются

ГК

Горячекатаное

ГП

Горячепрессованное

М

О

Отожженное (мягкое). Наиболее высокая пластичность и стабильность размеров

Н

Нагартованное (холоднодеформированное)

Н4

Н18

Усиленно нагартованное (прокаткой листов около 20 %, для максимального упрочнения)

Н3

Н16

Нагартованное на три четверти (3/4), повышение прочности

Н2 (П)

Н14

Полунагартованное (1/2), повышение прочности

Н1

Н12

Нагартованное на одну четверть (1/4), повышение прочности

З

W

Закаленное* (нестабильное, обычно указывается длительность естественного старения после закалки), повышение прочности

Т

Т3, Т4

Закаленное + естественно состаренное. Получение достаточно высокой прочности, повышенной пластичности, трещиностойкостии, сопротивления усталости

Т1

Т6

Закаленное + искусственно состаренное на максимальную прочность

Т12

Т77

Закаленное + искусственно состаренное. Улучшение характеристик сопротивления коррозии, трещиностойкости, пластичности при некотором снижении прочности. В русской маркировке возрастание первой цифры при букве указывает на увеличение степени перестаривания и разупрочнения

Т2

Т76

Т3

Т73

ТН**

Т31, Т36,
Т37, Т39

Закаленное + естественно состаренное + нагартованное. На степень деформации нагартовки указывает вторая цифра. Повышение прочности при снижении характеристик пластичности, трещиностойкости

Т1Н**

Т81, Т83,
Т86, Т87

Закаленное + нагартованное + искусственно состаренное. На степень деформации (нагартовки) указывает вторая цифра. Повышение прочности

Т1Н1**

Т9

Закаленное + искусственно состаренное + нагартованное. Повышение прочности особенно при совмещении с процессом формообразования детали

mining-prom.ru

Деформируемые алюминиевые сплавы: ГОСТ, химический состав

  • ГОСТ 4784-97 задает химический состав деформируемых алюминия и алюминиевых сплавов.

Кроме него отношение к химическому составу деформируемых сплавов имеют еще два стандарта:

  • ГОСТ 1131-76 на сплавы алюминиевые деформируемые в чушках  
  • ГОСТ 11069-2001 на алюминий первичный в чушках. 

Чушки из первичного алюминия и деформируемых сплавов переплавляют и получают слитки, пригодные для обработки горячей или холодной деформацией.

Марки алюминия и алюминиевых сплавов

Будем для удобства в наименовании алюминиевых сплавов опускать слово «марка», например, «алюминиевый сплав АД33», а не «алюминиевый сплав марки АД33». На мой взгляд, при наименовании сплавов слово «марка» представляется совершенно излишним — совершенно достаточно слова «сплав».

Чтобы различать различные варианты чистого алюминия применяют термин «марка алюминия», например, марка алюминия АД00. В этом случае это полезно, потому что марки алюминия не являются по определению алюминиевыми сплавами.

В стандартах стран СНГ применяет три вида обозначений марок алюминия и алюминиевых сплавов: традиционные бессистемные буквенно-цифровые и системные цифровые, а также международные цифровые и химические для имеющихся международных аналогов. Например, для сплава Д1 это: Д1, 1110, AlCu4MgSi и 2017.

Обозначения алюминиевых сплавов

Чисто цифровые обозначения были введены в конце шестидесятых прошлого века и были задуманы как часть общей системы обозначений всех сплавов всех металлов. Первая цифра 1 была закреплена за алюминиевыми сплавами. Вторая цифра должна обозначать систему легирования. Тогда первые две цифры, судя по ГОСТ 4784, обозначают алюминиевые сплавы различных систем легирования, например:

  • 10хх – алюминий технический;
  • 11хх – сплавы алюминиевые системы Al-Cu-Mg;
  • 12хх – сплавы алюминевые системы Al-Cu-Mn;
  • 13хх – сплавы алюминевые системы Al-Mg-Si;
  • 14хх – сплавы алюминевые системы Al-Mn;
  • 15хх – сплавы алюминевые системы Al-Mg;
  • 19хх – сплавы системы Al-Zn-Mg.

Последние две цифры определяют порядковый номер сплава внутри конкретной системы, причем, как будто бы, нечетные числа должны обозначать деформируемые сплавы, а четные – литейные. Однако в ГОСТ 1583-93 на литейные алюминиевые сплавы никаких следов таких цифровых обозначений не видно.

По-существу, эта цифровая система обозначений так полностью и не прижилась и мало употребляется. Большинство сплавов обозначают «старыми», бессистемными буквенно-цифровыми обозначениями, а стандарты, например ГОСТ 4784, дублируют оба варианта. Правда, некоторые сплавы имеют только одно, цифровое обозначение, например, сплав 1105, который применяется для изготовления лент и у которого нет ни «старого» обозначения, ни «официального» международного аналога.

Деформируемые сплавы: ГОСТ 4784-97

ГОСТ 4784-97 распространяется на алюминий и деформируемые алюминиевые сплавы, предназначенные для изготовления полуфабрикатов (лент в рулонах, листов, плит, полос, прутков, профилей, шин, труб, проволоки, поковок и штамповок) методом горячей или холодной деформации, а также слябов и слитков для дальнейшей деформационной переработки.

Железо и кремний являются неизбежными постоянными примесями в алюминии и алюминиевых сплавах. Они образуют с алюминием тройные химические соединения, которые, особенно, если они находятся на границах зерен, снижают пластичность алюминия. Поэтому стандарт требует, чтобы в марках алюминия, а также сплаве АМцС, содержание железа было больше чем кремния.

ГОСТ 4784 относит к деформируемым сплавам легированный алюминий с суммарным содержанием легирующих элементов и примесей более 1,0 %. Таблица ниже представляет собой обзор сплавов ГОСТ 4784. Для большей ясности опущены специфические сварочные сплавы и варианты сплавов для проволоки для холодной высадки.

 

 Мягкие сплавы

Марки алюминия (серия 1ххх)

Содержание примесей (или легирующих элементов) не более 1,00 %.

Алюминиевые сплавы Al-Mn (серия 3ххх)

Термически неупрочняемые сплавы.

(Заметим, что мы применяем слово «неупрочняемые» со слитным написанием частицы «не». Это слово в данном случае — прилагательное, а не причастие. Прилагательные пишутся с частицей «не» слитно, а вот причастия — раздельно. Это мы помним со школьной скамьи. 🙂 )

Интересно, что эта система формально имеет  соединение Al6Mg с переменной растворимостью и ее сплавы должны бы быть термически упрочняемыми. Однако, оказывается, в присутствии неизбежной примеси – железа – вместо растворимой фазы образуется нерастворимое в алюминии соединение Al6(Mn, Fe). Марганец, в отличие от других легирующих элементов, не ухудшает, а улучшает коррозионную стойкость сплава. Поэтому эти сплавы превосходят технический алюминий и по прочности, и коррозионной стойкости.

Сплавов этой системы в стандарте не так уж много:

  • ММ,
  • АМц,
  • АМцС
  • Д12.

Все они применяются, в основном, в виде листов и лент в различных нагартованных состояниях.

Обозначения сплавов этой системы пример полной бессистемности (извините за каламбур!) обозначений сплавов в наших стандартах. Похоже на тест для оценки IQ: «Д1, Д16, Д18, Д19 – дюралюмины. Является ли сплав Д12 также дюралюмином?» Правильный ответ — нет.

Умеренно прочные алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы Al-Mg(серия 5ххх)

Термически не упрочняемые.

Магний в количестве до 6 % дает упрочнение твердого раствора сплава и высокую эффективность деформационного упрочнения. Поэтому сплавы серии 5ххх имеют довольно высокие прочностные свойства. Эти сплавы широко имеют хорошую коррозионную стойкость, особенно сопротивление коррозии в морской воде и морской атмосфере, и поэтому широко применяются в судостроении, в основном в виде листов. Из этих сплавов изготавливают штампованные детали корпуса и шасси автомобилей благодаря хорошей комбинации их прочности и формуемости.

Алюминиевые сплавы Al-Mg-Si (серия 6ххх)

Эти сплавы иногда (только у нас) называют «авиалями».

Упрочняющей фазой является соединение Mg2Si.

Алюминиевый сплав АД31 – полный аналог «американского» сплава 6063 и, частично, «европейского» сплава 6060. Соотношение среднего содержания кремния и магния в нем близко к стехиометрическому соотношению 1:1,73 для соединения Mg2Si.

  • АД31 (6060/6063) — самый популярный промышленный алюминиевый сплав. Широко применяется для изготовления алюминиевых профилей для строительных ограждающих конструкций (окон, дверей, фасадов) и других, как правило, не несущих конструкций.
  • Алюминиевый сплав АД33 – аналог сплава 6061. Большее содержание магния и кремния, чем у АД31 (кремний в избытке), а также добавки меди. Более прочный, чем АД31. Применяется в несущих строительных конструкциях.
  • Алюминиевый сплав АД35 – аналог сплава 6082. По сравнению со сплавом АД33 магния почти столько же, как и у сплава АД33, а кремния раза в полтора больше и дополнительно до 1 % марганца. Поэтому сплав АД35 еще более прочный, чем АД33. Применяется в несущих строительных конструкциях.

Твердые алюминиевые сплавы

Серия 2ххх — Алюминиевые сплавы Al-Cu-Mg и Al-Cu-Mn

Термически упрочняемые сплавы.

Так называемые дуралюмины или дюралюмины. В зависимости от содержания меди и магния, а также соотношения их концентраций, в них могут образовываться различные упрочняющие фазы: двойные или тройные соединения алюминия с медью, магнием и марганцем.

  • Алюминиевый сплав Д1 – «классический», нормальный дюралюминий с упрочняющей фазой CuAl2.
  • Сплав Д16 – более прочный, так называемый «супердюралюмин», по сравнению с Д1 содержит повышенное количество магния (в среднем 1,5 %). Поэтому основной упрочняющей фазой у него является уже тройная фаза CuMgAl2, что и дает более высокую прочность.

Буква Д не обязательно означает «дюралюминий, дюраль», как это может показаться. Существует алюминиево-марганцевый сплав Д12 — мягкий и пластичный.

Прочность дюралюминиев зависит от вида полуфабриката: в прутках больше, в листах – меньше. Предел прочности нормального листового Д1 достигает 410 МПа, а листового Д16 – 440 МПа.

  • Алюминиевый сплав Д18 специально предназначен для заклепок, он содержит пониженное количество меди и магния и поэтому имеет существенно более низкую прочность, но и более высокую пластичность, чем, скажем, дюралюминий Д1.
  • Алюминиевый сплав В65 предназначен для заклепок, которые работают при температуре не выше 100 °С.
  • Алюминиевые сплавы АК (АК4, АК6 и АК8) – близкие «родственники» дюралюминия —  предназначены для поковок и штамповок. Буква К как раз и обозначает: Ковочный.

Серия 7ххх — Алюминиевые сплавы Al-Zn-Cu-Mg

Термически упрочняемые сплавы.

Включают самый прочный алюминиевый сплав — сплав В95. Известен еще более прочный алюминиевый сплав — В96, но он не включен в ГОСТ 4784-97.

  • Алюминиевый сплав В95 имеет содержание цинка от 5 до 7 %, магния от 1,8 до 2,8 % и меди от 1,4 до 2 % при пределе прочности до 600 МПа. Сплав В96 имеет прочность под 700 МПа при содержании цинка от 8 до 9 % и увеличенном содержании магния и меди.
  • Алюминиевые сплавы 1915 и 1925 удобны тем, что являются, так сказать, самозакаливающимися. Их прочность мало зависят от вида закалочной среды (вода, воздух). Поэтому при прессовании из них профилей с толщиной полок до 10 мм их охлаждают на воздухе. Старение проводят как при комнатной, так и при повышенных температурах.

Источники:

ГОСТ 4784-97 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые
Гуляев А.П. Металловедение. М: Металлургия, 1986.

aluminium-guide.ru

виды, свойства и области применения

Сегодня алюминий используется практически во всех отраслях промышленности, начиная с производства пищевой посуды и заканчивая созданием фюзеляжей космических кораблей. Для тех или иных производственных процессов подходят только определенные марки алюминия, которые обладают определенными физико-химическими свойствами.Главные свойства металла – высокая теплопроводность, ковкость и пластичность, устойчивость к образованию коррозии, небольшой вес и низкое омическое сопротивление. Они находятся в прямой зависимости от процентного содержания примесей, входящих в его состав, а также от технологии получения или обогащения. В соответствии с этим выделяют основные марки алюминия.

Виды алюминия

Все марки металла описаны и внесены в единую систему признанных национальных и международных стандартов: Европейских EN, Американских ASTM и международных ISO. В нашей стране марки алюминия определены ГОСТом 11069 и 4784. Во всех документах алюминий и его сплавы рассматриваются отдельно. При этом сам металл подразделяется именно на марки, а сплавы не имеют конкретно определенных знаков.

В соответствии с национальными и международными стандартами, следует выделить два вида микроструктуры нелегированного алюминия:

  • высокой чистоты с процентным содержанием более 99,95%;
  • технической чистоты, содержащей около 1% примесей и добавок.

В качестве примесей чаще всего рассматривают соединения железа и кремния. В международном стандарте ISO для алюминия и его сплавов выделена отдельная серия.

Марки алюминия

Технический вид материала делится на определенные марки, которые закреплены за соответствующими стандартами, например АД0 по ГОСТ 4784-97. При этом в классификацию входит и металл высокой частоты, чтобы не создавать путаницу. Данная спецификация содержит следующие марки:

  1. Первичный (А5, А95, А7Е).
  2. Технический (АД1, АД000, АДС).
  3. Деформируемый (АМг2, Д1).
  4. Литейный (ВАЛ10М, АК12пч).
  5. Для раскисления стали (АВ86, АВ97Ф).

Кроме того, выделяют и категории лигатуры – соединения алюминия, которые используются для создания сплавов из золота, серебра, платины и других драгоценных металлов.

Первичный алюминий

Первичный алюминий (марка А5) – типичный пример данной группы. Его получают путем обогащения глинозема. В природе металл в чистом виде не встречается ввиду его высокой химической активности. Соединяясь с другими элементами, он образует бокситы, нефелины и алуниты. Впоследствии из этих руд получают глинозем, а из него с помощью сложных химико-физических процессов – чистый алюминий.

ГОСТ 11069 устанавливает требования к маркам первичного алюминия, которые следует отметить путем нанесения вертикальных и горизонтальных полос несмываемой краской различных цветов. Данный материал нашел широкое применение в передовых отраслях промышленности, главным образом там, где от сырья требуются высокие технические характеристики.

Технический алюминий

Техническим алюминием называют материал с процентным содержанием инородных примесей менее 1%. Очень часто его также называют нелегированным. Технические марки алюминия по ГОСТу 4784-97 характеризуются очень низкой прочностью, но высокой антикоррозионной стойкостью. Благодаря отсутствию в составе легирующих частиц на поверхности металла быстро образуется защитная оксидная пленка, которая отличается устойчивостью.Марки технического алюминия отличаются и хорошей тепло- и электропроводностью. В их молекулярной решетке практически отсутствуют примеси, которые рассеивают поток электронов. Благодаря этим свойствам материал активно используется в приборостроении, при производстве нагревательного и теплообменного оборудования, предметов освещения.

Деформируемый алюминий

К деформируемому алюминию относят материал, который подвергают горячей и холодной обработке давлением: прокатке, прессованию, волочению и другим видам. В результате пластических деформаций из него получают полуфабрикаты различного продольного сечения: алюминиевый пруток, лист, ленту, плиту, профили и другие.Основные марки деформируемого материала, используемого на отечественном производстве, приведены в нормативных документах: ГОСТ 4784, OCT1 92014-90, OCT1 90048 и OCT1 90026. Характерной особенностью деформируемого сырья является твердая структура раствора с большим содержанием эвтектики – жидкой фазы, которая находится в равновесии с двумя или более твердыми состояниями вещества.

Область применения деформируемого алюминия, как и та, где применяется алюминиевый пруток, достаточно обширна. Он используется как в областях, требующих высоких технических характеристик от материалов – в корабле- и самолетостроении, так и на строительных площадках в качестве сплава для сварки.

Литейный алюминий

Литейные марки алюминия используются для производства фасонных изделий. Их главной особенностью является сочетание высокой удельной прочности и низкой плотности, что позволяет отливать изделия сложных форм без образования трещин.

Согласно своему назначению, литейные марки условно делятся на группы:

  1. Высокогерметичные материалы (АЛ2, АЛ9, АЛ4М).
  2. Материалы с высокой прочностью и жароустойчивостью (АЛ 19, АЛ5, АЛ33).
  3. Вещества с высокой антикоррозионной устойчивостью.

Очень часто эксплуатационные характеристики изделий из литейного алюминия повышают различными видами термической обработки.

Алюминий для раскисления

На качество изготавливаемых изделий оказывает влияние и то, какие имеет алюминий физические свойства. И применение низкосортных сортов материала не ограничивается созданием полуфабрикатов. Очень часто он используется для раскисления стали – удаления из расплавленного железа кислорода, который растворен в нем и повышает тем самым механические свойства металла. Для проведения данного процесса чаще всего применяются марки АВ86 и АВ97Ф.

fb.ru

Алюминиевые сплавы (литейные, деформируемые): применение, свойства, марки

Среди всех сплавов своими эксплуатационными качествами выделяются алюминиевые. Их применяют при производстве летательных аппаратов, возведении домов, выпуске наземного транспорта и морских судов. При этом выделяют довольно много недостатков, которыми обладают алюминиевые сплавы: мягкость, не очень высокая прочный, относительно невысокая устойчивость к воздействию повышенной влажности. Однако всего несколько основных положительных качеств определяет широкое распространение алюминиевых сплавов в самых различных областях промышленности. Рассмотрим все особенности данного материала подробнее.

Алюминиевые сплавы

Характеристики алюминиевых сплавов

Сплавы на основе алюминия могут обладать самыми различными характеристиками, так как при их получении проводится смешивание различных примесей. Именно поэтому рассматривая механические свойства алюминиевых сплавов следует уделить внимание тому, какие именно элементы входят в состав.

Для начала отметим классификацию материалов, которые получаются при соединении меди и алюминия. Они делятся на три основные группы:

  1. Действующие элементы медь и алюминий.
  2. Действующие элементы медь, магний и алюминий.
  3. Сочетание меди, алюминия и магния с добавлением легирующих элементов (в основном марганца).

Последняя группа сегодня получила довольно большое распространение, так как температура плавления алюминиевых сплавов, входящих в нее, довольно высока. Сплавы последней группы называют дюралюминием.

Слитки из алюминиевых сплавов
Алюминиевые сплавы

Рассматривая дюралюминий уделим внимание нижеприведенным моментам:

  1. В состав данного сплава входят железо и кремний. В большинстве случаев подобные легирующие элементы воспринимаются как вещества, ухудшающие эксплуатационные качества. В данном случае железо способствует повышению жаростойкости, а кремний позволяет с высокой эффективностью провести старение.
  2. Входящие в состав магний и марганец повышают прочность. За счет их включения в состав стало возможно использовать дюралюминий при производстве обшивочных листов для высокоскоростных поездов и летательных аппаратов или самолетов.

Часто встречается сплав, представляющий собой сочетание алюминия и магния. Технические характеристики подобного алюминиевого сплава зависят от того, сколько магния в составе.

Среди основных особенностей можно отметить нижеприведенные моменты:

  1. С увеличением концентрации магния повышается прочность, но уменьшается коррозионная стойкость.
  2. Прирост магния на 1% приводит к повышению прочности примерно на 30 000 Па.
  3. В большинстве сплавов не более 6% магния. Это связано с тем, что слишком большая концентрация станет причиной покрытия всей поверхности коррозией. Также большая концентрация марганца становится причиной неоднородности структуры, неравномерная нагрузка может стать причиной появления трещины или другой деформации.

Сочетание алюминия с марганцем практически не подвергают термической обработке. Это связано с тем, что даже при соблюдении условий проведения закалки существенно изменить эксплуатационные качества сплава не получится. Плотность алюминиевого сплава может колебаться в достаточно большом диапазоне: от 2 до 4 грамм на кубический сантиметр.

Рассматривая слав, прочность которого имеет рекордные показатели, следует уделить внимание сплаву алюминия с цинком и магнием. При применении современных технологий производства можно добиться качеств, которые будут характерны для титана. Среди особенностей подобного сплава отметим:

  1. Термическая обработка становится причиной растворения цинка, за счет чего предел прочности алюминиевого сплава возрастает в несколько раз.
  2. Применять подобный материал в электрической промышленности нельзя, так как прохождение электричества становится причиной существенного снижения коррозионной стойкости.
  3. Коррозионная стойкость в некоторых случаях повышается путем добавления меди, но все же она становится низкой.

В литейной промышленности весьма большое распространение получили алюминиевые сплавы, которые в своем составе имеют кремний. Тот момент, что при термической обработке кремний отлично растворяется в алюминии, позволяет использовать металл при фасонном или формовочном литье. Получаемые изделия хорошо обрабатываются резанием, а также обладают повышенной плотностью.

Очень редко встречаются смеси алюминия и железа, а также никеля. Это связано с тем, что подобные элементы зачастую применяются исключительно как легирующие вещества.

Примером можно назвать то, что железо добавляется в состав для упрощения процесса отделения детали от формы. В состав могут добавляться титан, который существенно повышает показатель прочности.

Подводя итоги по характеристикам алюминиевых сплавов можно отметить нижеприведенные моменты:

  1. Предел текучести может варьироваться в достаточно большом диапазоне.
  2. Температура плавления алюминия может изменяться в зависимости от того, какие применялись легирующие вещества.
  3. Прочность материала можно существенно повысить.
  4. Некоторые легирующие элементы снижают коррозионную стойкость, улучшая другие эксплуатационные качества. Именно поэтому проводится покрытие поверхности защитными веществами.

Из-за легкости и прочности, а также относительно высокой коррозионной стойкости алюминиевые сплавы получили достаточно широкое применение. Альтернативных материалов, которые обладают подобными свойствами и низкой стоимостью, практически нет.

Сферы применения

Алюминий и алюминиевые сплавы получили самое широкое применение, что связано с основными эксплуатационными качествами. Их применение во многом зависит от состава. Примером назовем следующие моменты:

  1. Изначально сплавы стали применяться при изготовлении элементов дирижаблей или самолетов, что связано с легкостью и прочностью.
  2. Сегодня за счет того, что состав определяет плавление при достаточно высоких температурах, сплавы стали применять при изготовлении скоростных поездов. Для снижения их веса применяется алюминиевые сплавы. При движении на большой скорости поверхность нагревается, но при этом не деформируется.
  3. Машиностроительная, пищевая и легкая промышленность, сфера производства бытовой техничек и электроники – применение алюминиевого сплава весьма обширно.

Алюминиевый прокат

Столь обширная сфера применения определена также тем, что процесс производства сплава весьма прост, получаемый материал не имеет высокой стоимости, а эксплуатационные качества могут быть изменены путем добавления различных легирующих элементов.

Классификация

Рассматривая виды алюминиевых сплавов следует отметить, что они могут классифицироваться по достаточно большому количеству признаков. Классификация алюминия его сплавов по типу вспомогательных элементов подразумевает выделение следующих основных групп:

  1. С добавлением присадок. В качестве присадки применяется просто огромное количество различных веществ, к примеру, магний, цинк, хром, кремний и другие.
  2. С добавлением интреметаллидов. Эту группу можно охарактеризовать добавлением соединением нескольких металлов, к примеру, меди и магния, лития и магния.

Специальные алюминиевые сплавы могут состоять из огромного количества элементов. Их добавление проводится для придания материалу особых эксплуатационных качеств.

В зависимости от выбранного метода металлообработки можно выделить:

  1. Деформируемые сплавы – твердые, из-за повышенной пластичности могут подвергаться обработки путем прессования или ковки. Для повышения эксплуатационных качеств может проводится дополнительная обработка.
  2. Литейные поступают на производство в жидком виде. Подобный материал легко поддается резке после отвердевания. Пример применения литейного сплава — изготовление корпусных деталей различной формы.

По степени прочности можно выделить несколько групп:

  1. Сверхпрочные.
  2. Среднепрочные.
  3. Малопрочные.

Кроме этого в отдельную группу принято выделять дуралюмины, которые обладают особыми эксплуатационными качествами.

Легкий алюминиевый сплав может иметь достаточно большое количество различных примесей. При этом химический состав отражается на маркировке.

Деформируемые алюминиевые сплавы

Довольно большое распространение деформируемых алюминиевых сплавов можно связать с тем, что при их применении процесс производства различных изделий существенно упрощается. Область применения следующая:

  1. Прокат.
  2. Штамповка.
  3. Ковка.
  4. Прессовка.
  5. Экструзия.

Деформируемые алюминиевые сплавы

В результате получаются различные заготовки или уже практически готовые детали с исключительными эксплуатационными качествами. После получения требующейся формы проводится отжиг, закалка или старение, которые позволяют существенно повысить показатель прочности.  Данный типа алюминия применяют для получения труб, листа или профиля.

Литейные алюминиевые сплавы

Технологии получения деталей и заготовок путем литья применяются на протяжении многих лет. Они хороши тем, что позволяют получать самые различные формы, которые могут иметь сложные поверхности. Сплавы на основе алюминия могут переходить в текучее состояние при более низких температурах, чем другие металлы. Именно поэтому процесс изготовления различных деталей существенно упрощается.

Среди других особенностей материала данной группы отметим:

  1. После формирования устойчивой кристаллической решетки полученную поверхность достаточно легко подвергать механической обработке.
  2. Получаемые заготовки рассматриваемым методом также хорошо поддаются обработке методом давления.

Литейные алюминиевые сплавы получили весьма широкое применение в различных отраслях промышленности, особенно тех, в которых нужно получать сложные корпусные детали. За счет литья по форме существенно упрощается дальнейшая механическая обработка.

Литейные алюминиевые сплавы

Основные требования, предъявляемые к литейным алюминиевым сплавом – сочетание хороших литейных свойств и оптимальных физико-механических качеств. Данную группу можно разделить на:

  1. Конструкционные герметичные. Этот тип материала характеризуется высокими литейными качествами, а также удовлетворительной коррозионной стойкостью и механической обрабатываемостью. Как правило, получаемые заготовки и изделия в дальнейшем не подвергаются термической обработке для повышения эксплуатационных качеств. Для изготовления средних и крупных деталей, которые зачастую представлены корпусами, достаточно часто проводится легирование состава.
  2. Высокопрочные и жаропрочные. Довольно часто подобный состав дополнительно легируется титаном, за счет чего обеспечиваются высокие эксплуатационные качества. Жаропрочность выдерживается в пределах 350 градусов Цельсия. Для упрочнения состава проводится закалка на протяжении достаточно длительного периода. Довольно часто подобный сплав применяется при получении крупногабаритных заготовок самого различного предназначения.
  3. Коррозионностойкие составы характеризуются тем, что обладают высокой коррозионной стойкостью при эксплуатации в самых различных агрессивных средах. Структура хорошо подается обработке методом резания и сваривания. Однако стоит учитывать относительно невысокие литейные свойства.

Последняя разновидность алюминиевых сплавов достаточно часто применяется при изготовлении деталей, которые будут эксплуатироваться при воздействии морской воды.

Принципы маркировки

Довольно большое количество сложностей возникает с определением марки материала. Маркировка алюминиевых сплавов проводится так, чтобы их можно было просто определить. Как правило, каждому составу присваивается свой номер, который может состоять из цифр и букв.

Среди особенностей маркировки можно отметить нижеприведенные моменты:

  1. Начинается маркировка с одной или нескольких букв, которые указывают на состав.
  2. Кроме этого марки имеют цифровой порядковый номер.
  3. В конце обозначения также может указываться цифра, которая указывает на особенности проведенной термической или иной обработки.

Разберем применяемые правила обозначений на конкретном примере сплава Д17П. Первая буква указывает на то, какой именно состав. В данном случае это дюралюминий. Все дюралюминии имеют определенный химический состав, однако концентрация основных элементов может существенно отличаться. Поэтому число 17 – порядковый номер, указывающий на конкретный материал (то есть с определенными качествами). В конце есть буква, которая применяется для обозначения полунагартованного сплава. Данный метод обработки предусматривает воздействие давления без предварительного нагрева сплава, а значит прочность будет вполовину меньше максимального значения.

В заключение отметим, что каждый состав обладает своими особыми физико-механическими качествами. Данные свойства определяют то, куда именно будет направлен материал для изготовления деталей или дальнейшей обработки. Наиболее важными свойствами принято считать пластичность, теплопроводность, электрическую проводимость и другие. Немаловажным фактором также является то, насколько качественно было проведено изготовление материала. Применение современных технологий позволяет с высокой точностью контролировать концентрацию тех или иных элементов, исключает вероятность появления различных дефектов. В большинстве случаев производство проводится в соответствии с ГОСТ и другими мировыми стандартами.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 

stankiexpert.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о