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

кусственном старении происходит распад пересыщенного твердого раствора с образованием тонкодисперсных частиц метастабильных М, Т w S фаз, вызывающих максимальное упрочнение сплавов. Наибольшее упрочнение вызывают закалка (465-475° С) и старение (140°С, 16 ч). После такой обработки сплав В95пч имеет = 560 + 600 МПа; 02 = 480 - 550 МПа; 8 = 9-12%; ку,= ЪО МПа-м1 КСТ=ЪО кДж/м НВ 1500. Подобные сплавы, отличающиеся более высоким содержанием цинка, магния и меди, обладают повышенной прочностью. Так, сплав В96 имеет 0. = 700 МПа; ао.2 = 650 МПа; 8 = 7%; НВ 1900. Однако после указанной термической обработки сплавы имеют низ-

кие пластичность и вязкость разрушения.

Для повышения этих характеристик сплавы подвергают двухступенчатому смягчающему старению. Первая ступень старения-100-120°С, 3-10 ч, вторая сту-пень-160-170°С, 10-30 ч. Столь высокие температуры и большие выдержки второй ступени старения приводят к образованию и коагуляции стабильных фаз М, S и Т Предварительное зонное старение (первая ступень) способствует их равномерному распределению, поскольку в сплавах этой системы стабильные фазы образуются из зон Гинье-Престона. После смягчающего старения сплав В95пч имеет = = 590 - 540 МПа; = 410 - 470

ТАБЛИЦА 12.4. Химический состав (ГОСТ 2685 - 75) и алюминиевых сплавов

механические свойства литейных

Сплав

Содержание элементов

остальное

А1), %

Механические свойства

Примечание

Прочие

б, 7„

10-13

Литой в пес-

чаную форму

Литой в пес-

чаную форму.

модифициро-

ванный

8-10,5

0,17-0,3

0,2-0,5

Литой в пес-

чаную форму.

модифициро-

ванный, зака-

ленный и со-

старенный

0,2-0,4

Литой под

давлением

Литой в пес-

чаную (метал-

лическую

форму, зака-

ленный и со-

старенный

АЛ32

7,5-8,5

0,3-0,5

1-1,5

0,3-0,5

0,1-0,3 Ti

Литой под

давлением

Закаленный и

состаренный

АЛ19

4,5-5,3

0,6-1

0,15-0,35 Ti

1000

То же

9,5-11,5

АЛ27

9,5-11,5

0,05-0,15 Ti,

Закаленный

0,05-0,2 Zr,

»

0,05-0,15 Be




Рис. 12.5. Микроструктуры сплава АЛ2, х 340: а - до модифицирования; б - после модифицирования

МПа; S=10--13; К,, = 36 МПам КСТ-75 кДж/м.

Сплавы применяют для высоконагруженных деталей конструкций, работающих в основном в условиях напряжения сжатия (обшивка, стрингеры, шпангоуты, лонжероны самолетов).

Литейные алюминиевые сплавы. Химический состав и механические свойства некоторых промышленных литейных сплавов приведены в табл. 12.4. Они маркируются буквами АЛ, что значит алюминиевые литейные. Для литейных алюминиевых сплавов наиболее распространена классификация по химическому составу (А1 - Si, Al - Си и Al - Mg).

Лучшими литейными свойствами обладают сплавы Al-Si (силумины). Высокая жидкотекучесть, малая усадка, отсутствие или низкая склонность к образованию горячих трещин и хорошая герметичность силуминов объясняются наличием большого количества эвтектики в структуре этих сплавов. В двойных сплавах алюминия с кремнием эвтектика состоит из твердого раствора и кристаллов практически чистого кремния (рис. 12.5, а), в легированных силуминах (АЛ4 и др.) помимо двойной имеются тройные и более сложные эвтектики.

Плотность большинства силуминов

2650 кг/м-меньше плотности чистого алюминия (2700 кг/м% Они хорошо свариваются. Хорошо обрабатываются резанием только силумины, легированные медью.

Механические свойства зависят от химического состава, технологии изготовления (модифицирования, способа литья и др.) и термической обработки (см. табл. 12.4). В двойных силуминах с увеличением содержания кремния до эвтектического состава снижается пластичность и повышается прочность. Появление в структуре сплавов крупных кристаллов первичного кремния вызывает снижение прочности и пластичности (рис. 12.6). Несмотря на увеличение растворимости кремния в алюминии ог 0,05% при 200 °С до 1,65% при эвтектической температуре, двойные сплавы не упрочняются термической обработкой. Это объясняется высокой скоростью распада твердого раствора, который частично происходит уже при закалке, а также большой склонностью к коагуляции стабильных выделений кремния. Единственным способом повышения механических свойств этих сплавов является измельчение структуры путем модифицирования.

Силумины обычно модифицируют натрием, который в виде хлористых




О 8 12 Si, % Рис. 12.6. Зависимость механических свойств

для модифицированного (---) и немоди-

фицированного (--) силумина от содержания кремния

и фтористых солей вводят в жидкий сплав в количестве 2-3 % от массы сплава. Помимо модифицирующего действия натрий сдвигает эвтектическую точку в системе Al-Si в сторону больших содержаний кремния (рис. 12.7). Благодаря этому эвтектический по составу сплав (АЛ2) становится доэвтекти-ческим. В его структуре помимо мелкокристаллической эвтектики появляются первичные кристаллы мягкой пластичной фазы-твердого раствора (см. рис. 12.5,6). Все это приводит к увеличению пластичности и прочности (см. рис. 12.6, табл. 12.5). Модифицируют как двойные, так и легированные силумины, содержащие более 5-6 % Si. Для легирования силуминов часто используют Mg, Си, Мп, Ti; реже-Ni, Zr, Сг и др. Растворяясь в алюминии, они повышают прочность и твердость силуминов. Кроме того, медь улучшает обрабатываемость резанием, титан оказывает модифицирующее действие. Медь и магний, обладая переменной растворимостью в алюминии, способствуют упрочнению силуминов при термической обработке, как правило, состоящей из закалки и искусственного старения. Температура закалки различных силуминов находится в пределах 515-535 °С, температура старения-в интервале 150-180С. Грубо-кристаллическая структура литейных

сплавов требует больших вьщержек при нагреве под закалку (5-10 ч) и при старении (10-20 ч). Переходные металлы, например, Мп, Ti, Zr, способствуют получению пересыщенных твердых растворов при кристаллизации в условиях больших скоростей охлаждения, что вызывает некоторое упрочнение сплавов при старении без предварительной закалки. Из легированных силуминов средней прочности наибольшее применение в промышленности нашли сплавы с добавками магния (АЛ9), магния и марганца (АЛ4). Наибольшее упрочнение вызывает метастабильная фаза P(Mg2Si). Легированные силумины применяют для средних и крупных литых деталей ответственного назначения: корпусов компрессора, картеров, головок цилиндров.

Высокопрочный сплав АЛ32, разработанный в МВТУ им. Н. Э. Баумана, предназначен для литья под давлением. Сплав обладает хорошими литейными свойствами, обрабатываемостью резанием, свариваемостью и коррозионной стойкостью. Марганец и титан, а также большая скорость кристаллизации при литье под давлением способствуют получению метастабильной структуры при отливке деталей. Это дает возможность

3D 60 70 SO 90


О 10 20 3D W 50 60 70 80 SD 100 Л1 Sl.h .и

Рис. 12.7. Диаграмма состояния А1 -Si



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