Главная  Промышленность 

0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61

ТАБЛИЦА 12.3. Химический состав (ГОСТ 4784- 74) и механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов

Сплав

Содержание элементов (остальное А1), %

Прочие

Вид полуфабриката

Механические свойства

АМц**

АМг2**

АМгб**

Д1*** Д16***

Д18*** В95****

АК6**** АК8****

;-4,8 ;-4,9

,2-3 ,4-2

,8-2,6 9-4,8

1,8-2,6 5,8-6,8

0,4-0,8

1,2-1,8

0,2-0,5 1,8-2,8

0,4-0,8 0,4-0,8

1-1,6 0,2-0,6 0,5-0,8

0,4-0,8

0,3-0,9

0,2-0,6

0,4-0,! 0,4-1

Листы

0,02-0,1 Ti, 0,002--0,005 Be

0,01-0,25 Сг 5-7Zn

0,7-1,2 Si 0,6-1,2 Si

Прессованные прутки

Листы, плиты Прессованные прутки Проволока Листы, плиты Прессованные прутки Поковки »

* <т определен на базе 5-10 циклов. ** Механические свойства после отжига. *** Механические свойства после закалки и естественного старения. **** Механические свойства после закалки и искусственного старения.

130 190 340

400 480

440 530

300 540 600

400 480

50 100 170

240 320

330 400

170 470 560

299 380

55 125

105 125

115 140

95 150 150

125 130

20 14

18 И

24 10

300 450 700

1050

700 1500 1500

1000 1350

чески нерастворимая в алюминии, поэтому сплав АМц не упрочняется термической обработкой. В отожженном состоянии сплав обладает высокой пластичностью и низкой прочностью. Пластическая деформация упрочняет сплавы почти в 2 раза.

Сплавы АМг относятся к системе А1 - Mg (см. рис. 12.3, б). Магний образует с алюминием а-твердый раствор, кон-

центрация которого при повышении температуры увеличивается от 1,4 до 17,4% в результате растворения фазы MgjAlj. Однако сплавы, содержащие до 7% Mg, дают очень незначительное упрочнение при термической обработке. Вследствие этого сплавы АМг, как и АМц, упрочняют с помощью пластической деформации и используют в на-гартованном (АМгН-80% наклепа)



Рис. 12.3. Диаграммы состояния: а-А-Мп; б - А1-Mg; е-Al-Cu

/Г+ а.+СаА1г(В) \-\ \ L

ID ZD в)

Си,7с



и полунагартованном (АМгП-40% наклепа) состояниях.

Однако применение наклепа ограничено из-за резкого снижения пластичности сплавов, поэтому их используют в отожженном (мягком-АМгМ) состоянии. Сплавы АМц и АМг отжигают при температуре 350-420 °С. При повьпие-нии содержания магния в структуре сплавов АМг увеличивается количество фазы MgjAlj. При этом временное сопротивление повышается от 110 МПа (АМг1) до 430 МПа (АМгб) при соответствующем снижении относительного удлинения с 28 до 16%. Легирование магнием, кроме того, вызьшает склонность к окислению во время плавки, разливки и кристаллизации, что приводит к появлению оксидных пленок в структуре и снижению механических свойств. Поэтому сплавы с высоким содержанием магния (АМгб, АЛ27) для устранения склонности к окислению легируют бериллием. Укрупнение зерна, вызванное бериллием, устраняется добавкой титана или циркония.

Сплавы типа АМц и АМг применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, сваркой, от которых требуется высокая коррозионная стойкость (трубопроводы для бензина и масла, сварные баки), а также для заклепок, переборок, корпусов и мачт судов, лифтов, узлов подъемных кранов, рам вагонов, кузовов автомобилей и др.

К сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся: сплавы нормальной прочности, высокопрочные и др. Типичные представители сплавов-дуралюмины (маркируют буквой Д). Они характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности и относятся к сплавам системы А1-Cu-Mg. Согласно диаграмме состояния А1 Си (рис. 12.3, в) медь с алюминием образуют твердый раствор, максимальная концентрация меди в котором 5,65% при эвтектической температуре. С понижением температуры растворимость меди уменьшается, достигая 0,1 %

при 20 °С. При этом из твердого раствора вьщеляется фаза 6 (CuAlj), содержащая ~ 54,1% Си. Она имеет объемно-центрированную тетрагональную кристаллическую решетку и обладает сравнительно высокой твердостью {HV 5310). В сплавах, дополнительно легированных магнием, помимо 6 образуется еще фаза S (CuMgAlj) с ромбической кристаллической решеткой (HF 5640). На рис. 12.4 показано влияние соотношения фаз е и S на прочность. Чем больше меди содержится в сплаве, тем большее количество фазы 6 будет в его структуре (Д1). Увеличение содержания магния приводит к росту количества фазы S и повышению прочности сплавов (Д16). Разница в свойствах особенно значительна после упрочняющей термической обработки (см. табл. 12.3), состоящей из закалки и естественного старения. При закалке сплавы Д16 и Д18 нагревают до 495-505 °С, Д1-до 500-510°С, затем охлаждают в воде при 40 °С. После закалки структура состоит из пересыщенного твердого раствора и нерастворимых фаз, образуемых примесями. При естественном старении происходит образование зон Гинье- Престона, богатых медью и магнием.


2 1 О

3 * Мд,%

Рис. 12.4. Зависимость прочности дур-алюмршов от соотношения меди и магния при их постоянном суммарном содержании 5%



Старение продолжается 5-7 суток. Длительность старения значительно сокращается при увеличении температуры до 40 °С и особенно 100 °С. Более высокие значения и ао,2 прессованных прутков объясняются пресс-эффектом. Для упрочнения дуралюминов, как правило, применяют закалку с естественным старением, так как в этом случае сплавы обладают лучщей пластичностью и менее чувствительны к концентраторам напряжений.

Искусственному старению (190 "С, 10 ч) подвергают лищь детали, используемые для работы при повыщенных температурах (до 200 °С). Большое практическое значение имеет начальный, или «инкубационный», период старения (20-60 мин), когда сплав сохраняет высокую пластичность и низкую твердость. Это позволяет проводить такие технологические операции, как клепка, правка и др. Для проведения подобных операций естественно состаренные сплавы и детали из них можно подвергнуть обработке «на возврат», которая состоит в кратковременной выдержке сплава (1-2 мин) при температуре 230-300 °С. Во время нагрева рассасываются зоны Гинье-Престона и восстанавливается пластичность, свойственная сплавам непосредственно после закалки. Однако применение обработки «на возврат» ограничено тем, что у тонкостенных изделий снижается коррозионная стойкость, а у толстостенных за короткое время выдержки восстановление пластичности не успевает произойти по всему сечению. Увеличение вьщержки приводит к искусственному старению сплава на поверхности изделия, что вызывает снижение пластичности.

Дуралюмины щироко применяют в авиации. Из сплава Д1, например, изготовляют лопасти воздушных винтов, из Д16 - шпангоуты, нервюры, тяги управления и др. Кроме того, их используют для строительных конструкций, кузовов грузовых автомобилей, обсадных труб и др. Сплав Д18 - один из

основных заклепочных алюминиевых сплавов. Заклепки из сплава Д18 ставят в конструкцию после закалки и естественного старения.

Ковочные алюминиевые сплавы маркируют буквами АК. Они обладают хорошей пластичностью и стойки к образованию трещин при горячей пластической деформации. По химическому составу сплавы близки к дуралюминам, отличаясь более высоким содержанием кремния. Поэтому в их структуре вместо фазы S присутствуют кремнийсодер-жащие фазы - четверная фаза (А1, Си, Mg, Si) и силицид магния P(Mg2Si). Ковку и штамповку сплавов ведут при температуре 450-475 °С. Их применяют после закалки и искусственного старения. Сплавы с пониженным содержанием меди (А Кб) отличаются лучшей технологической пластичностью, но меньшей прочностью (Ств = 360 МПа). Их используют для средненагруженных деталей сложной формы: большие и малые крыльчатки, фитинги, качалки, крепежные детали. Сплавы с повышенным содержанием меди (АК8) хуже обрабатываются давлением, но более прочны и применяются для высоконагруженных деталей несложной формы: подмоторные рамы, пояса лонжеронов, лопасти винтов вертолетов и др.

Высокопрочные алюмининиевые

сплавы маркируют буквой В. Они отличаются высоким временным сопротивлением (600-700 МПа) и близким к нему по значению пределом текучести. Высокопрочные сплавы принадлежат к системе Al-Zn-Mg-Cu и содержат добавки марганца и хрома или циркония. Эти элементы, увеличивая неустойчивость твердого раствора, ускоряют его распад, усиливают эффект старения сплава, вызывают пресс-эффект. Цинк, магний и медь образуют фазы, обладающие переменной растворимостью в алюминии: M(MgZn2), S(CuMgAy, T(Mg3Zn3Al2). При температуре 480С эти фазы переходят в твердый раствор, который фиксируется закалкой. При ис-



0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61