Для содержимого этой страницы требуется более новая версия Adobe Flash Player.

Получить проигрыватель Adobe Flash Player

Алюминиевые сплавы


Классификация алюминиевых сплавов.

В зависимости от способа производства промышленные алюминиевые сплавы делятся на спеченные, литейные и деформируемые. (рис. 1.)

    1-деформируемые, термически неупрочняемые сплавы;
    2-деформируемые, термически упрочняемые сплавы

Литейные алюминиевые сплавы претерпевают эвтектическое превращение, а деформируемые - нет. Последние в свою очередь бывают термически неупрочняемыми (сплавы, в которых нет фазовых превращений в твердом состоянии) и деформируемые, термически упрочняемые (сплавы алюминиевые, упрочняемые закалкой и старением).

Алюминиевые сплавы обычно легируют Сu, Mg, Si, Мn, Zn, реже Li, Ni, Ti.

Деформируемые сплавы из алюминия, неупрочняемые термической обработкой

Этой группе сплавов принадлежит технический алюминий и термически неупрочняемые свариваемые сплавы, стойкие к коррозии (сплавы алюминия с марганцем и магнием). Сплавы АМц относятся к системе Аl - Мn (рис. 2).

Классификация деформируемых алюминиевых сплавов

Рис. 2. Диаграмма состояния "алюминий - марганец"




Рис. 3. Микроструктура сплава АМц




Рис. 4. Микроструктура дюралюмина после


    а) закалки в воде с температуры Т2;
    б) закалки и искусственного старения при Т3
    (справа - схематическое изображение)

Структура алюминиевого сплава Амц состоит из твердого раствора марганца в алюминии и вторичных выделений фазы MnAl6 (рис.3). В присутствии железа вместо MnAl6 образуется сложная фаза (MnFe)Al6, практически нерастворимая в алюминии, поэтому сплав Амц не упрочняется термической обработкой

Алюминиевые сплавы АМг (магналий) относятся к системе А1 - Mg (рис. 4). Магний образует с алюминием a -твердый раствор и в области концентраций от 1,4 до 17,4 %Mg происходит выделение вторичной b -фазы (MgAl), но сплавы содержащие до 7 %Mg, дают очень незначительное упрочнение при термической обработке, поэтому их упрочняют пластической деформацией - нагартовкой.

Рис. 4. Диаграмма состояния "алюминий - магний"


Алюминиевые сплавы систем А1 - Мn и А1 - Mg используются в отожженном, нагартованном и полунагартованном состояниях. В промышленных сплавах магний содержится в пределах от 0,5 до 12 - 13 %, сплавы с низким содержанием магния обладают наилучшей способностью к формообразованию, алюминиевые сплавы с высоким содержанием магния имеют хорошие литейные свойства, из них производится высококачественные алюминиевые профили.

Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой

К этой группе сплавов относятся сплавы высокой и нормальной прочности. Типичными деформируемыми алюминиевыми сплавами являются дуралюмины (маркируют буквой Д) - сплавы системы А1 - Сu - Mg

Алюминиевый сплав АМц - является единственным деформируемым сплавом так называемой бинарной системы Al - Mn. Он обладает высокой коррозионной стойкостью, практически не отличается от коррозионной стойкости алюминиевого сплава АД1. Полуфабрикаты из сплава АМц хорошо свариваются газовой, атомно-водородной, аргоно-дуговой и контактной сваркой, алюминиевые профили из этого сплава широко применяются в промышленности. Сплав алюминиевый хорошо деформируется в холодном состоянии и в горячем, температурный интервал (320-470 ° C) Термической обработкой не упрочняется, и профили из него поставляются в отожженном или горячепрессованном состоянии.

Алюминиевый сплав АД31 используется для изготовления деталей невысокой прочности и высокой коррозионной стойкости, работающих в интервале от -70 до 50 град

Химический состав в % материала АД31
FeSi TiAlCuMg Zn Примесей
до 0.50.3 - 0.7до 0.1597.25 - 99.3до 0.10.4 - 0.9до 0.2прочие, каждая 0.05; всего 0.1


Механические свойства при Т=20oС материала АД31
СортаментРазмерНапр.sTd5yKCU Термообр.
-мм-МПаМПа%%кДж/м2-
Пруток --25021013-500Закалка и старение


Алюминиевый сплав АМг3, Амг2 - относится к системе А l - Mg - Mn - Si . Он обладает высокой коррозийной стойкостью, превосходно сваривается точечной, роликовой, газовой сваркой. Сплав может отлично деформироваться в холодном и горячем состояниях. Интервал горячей деформации находится в пределах 340-430 ° C, охлаждение после горячей деформации на воздухе. Термической обработкой сплав алюминиевый не упрочняется: алюминиевые профили из него поставляются в горячепрессованном или отожженном состояниях. При производстве алюминиевых профилей применяют два вида отжига: низкий при температуре 270-300 ° C и высокий (полный) при 360-420 ° C.

Алюминиевый сплав Д16 и сплав Д16т - наиболее распространенные сплавы. Относятся к системе Аl - Cu - Mg - Mn . Он интенсивно упрочняется термической обработкой. Сплав хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии. Горячая деформация возможна в широком интервале температур от 3500 до 450°C. Деформации при комнатной температуре сплав может подвергаться как в отожженном, так и в закаленном состоянии. Механические свойства полуфабрикатов после закалки и естественного старения в значительной мере зависят от условий предварительной обработки.

Сплав алюминиевый АМг6-АМг5 - относится к системе Al - Mg - Mn . Он имеет высокие пластические характеристики, как при комнатной , так и при повышенных температурах, и обладает высокой коррозионной стойкостью в различных средах, в том числе и в морской воде. Это, а также хорошая свариваемость сплава предопределяет широкое применение его в судостроении. Несмотря на довольно значительное увеличение растворимости магния в алюминии при повышении температуры, упрочнение при закалке сплава АМг6 весьма незначительно, поэтому алюминиевый сплав Амг6 как и другие сплавы группы магния (АМг2, АМг3,5) относятся к термически не упрочняемым.

Полуфабрикаты из сплава АМг6 поставляются обычно в отожженном состоянии. Отжиг производится при сравнительно невысоких температурах (310-335 ° C) с охлаждением на воздухе. При более высоких температурах отжига повышается склонность к коррозии, поэтому для полуфабрикатов низкотемпературный отжиг имеет особое значение. Марганец несмотря на довольно узкий диапазон содержания в сплаве существенно влияет на его механические свойства. Так при содержании Mn на верхнем пределе (0,8%) при прочих равных условиях прочностные свойства на 2-3 кг/мм 2 выше, чем при содержании Мn на нижнем пределе (5%). Значительное упрочнение алюминиевых профилей из сплава АМг6 может быть достигнуто в результате холодной деформации. Так правка растяжением в пределах применяемых на практике степени деформации (2-3%) не оказывая заметного влияния на предел прочности алюминиевых профилей из сплава АМг6, значительно повышает предел их текучести. Относительное удлинение при этом понижается менее интенсивно, чем у других сплавов.

Следует отметить, что такой характер изменения механических свойств алюминиевых профилей из сплава АМг6 при правке растяжением наблюдается независимо от условий отжига, предшествовавшего правке. Эффект полученный при холодном упрочнении при сварке значительно уменьшается. Это сужает область применения нагартовочных полуфабрикатов, их в основном используют для изготовления элементов, скрепляемых заклепочными или болтовыми соединениями.

Ниже в таблице приведены существующие обозначения алюминиевых деформируемых сплавов

Алюминиевые деформируемые сплавы
12011420АВАД31
АД33АД35АК4АК4-1
АК6АК8АМг1АМг2
АМг3АМг3САМг4АМг4.5
АМг5АМг5ПАМг6АМц
АМцСАЦплВ65В93
В94В95В95ПВ96
В96цВ96Ц1ВД17Д1
Д12Д16Д16ПД18
Д19Д1ПД20Д21
ММ


Маркировка алюминиевых сплавов

Для отечественных алюминиевых сплавов используются буквенно-цифровая и цифровая системы обозначений. В буквенно-цифровой маркировке (хотя этим сплавам позднее была присвоена цифровая маркировка, но она не "прижилась") не заложено какой-либо системы. Буквы могут символизировать алюминий и основной легирующий компонент - АМц (Al-Mn), АМг1 (Al-Mg), АМг2 (Al-Mg), назначение сплава (АК6, АК4-1 - алюминий ковочный), название сплава (АВ - авиаль, Д16 - дуралюминий), могут быть связаны с названием института, разработавшего сплав (ВАД1, ВАД23 - ВИАМ, алюминиевый, деформируемый) и т.д.

В конце шестидесятых годов была введена четырехзначная цифровая маркировка. Первая цифра обозначает основу алюминиевого сплава. Алюминий и сплавы на его основе маркируют цифрой "1". Вторая цифра обозначает основной легирующий компонент или основные легирующие компоненты. Второй цифрой "0" обозначаются различные марки алюминия, спеченные алюминиевые сплавы (САС), различные сорта пеноалюминия. Цифрой "1" обозначают сплавы на основе системы Al-Сu-Мg; цифрой "2" - сплавы на основе системы Al-Сu; цифрой "3" - сплавы на основе системы Al-Mg-Si; цифрой "4" - сплавы на основе системы Аl-Li, а также сплавы, легированные малорастворимыми компонентами, например переходными металлами (марганец, хром, цирконий); сплавы, замаркированные цифрой "5", базируются на системе Al-Mg и называются магналиями; сплавы на основе систем Аl-Zn-Мg или Аl-Zn-Мg-Сu обозначаются цифрой "9". Цифры 6, 7 и 8 - резервные.

Последние две цифры в цифровом обозначении алюминиевого сплава - это его порядковый номер. Последняя цифра несет дополнительную информацию: сплавы, оканчивающиеся на нечетную цифру, - деформируемые, на четную - литейные.
Если сплав опытный и не используется в серийном производстве, то перед маркой ставят цифру "0" (01570, 01970) и маркировка становится пятизначной.

При производстве деформируемых полуфабрикатов из А85, А8, А7, А6, А5 и А0 алюминий выплавляется в чушках с соотношением Al:Si не менее 1:1. В этом случае к маркировке добавляется буква П (полуфабрикат), например, А6П. Если в алюминии, предназначенном для производства деформируемых Al-Mg сплавов, содержание Na<0.0015 %, то к маркировке добавляется буква Р (рафинированный).

Для указания состояния деформированных полуфабрикатов, изготавливаемых из алюминиевых сплавов, используется буквенно-цифровая система обозначений после марки сплава. Без обозначения значит без термической обработки.

  • М - мягкий отожженный;
  • Н - нагартованный;
  • Н3 - нагартованный на три четверти;
  • Н2 - нагартованный на одну вторую;
  • Н1 - нагартованный на одну четверть;
  • Т - закаленный и естественно состаренный;
  • Т1 - закаленный и искусственно состаренный на максимальную прочность;
  • Т2, Т3 - режимы искусственного старения, обеспечивающие перестаривание материала (режимы смягчающего искусственного старения);
  • Т5 - закалка полуфабрикатов с температуры окончания горячей обработки давлением и последующее искусственное старение на максимальную прочность;
  • T7 - закалка, усиленная правка растяжением (1,5-3 %) и искусственное старение на максимальную прочность
Цифровая маркировка деформируемых алюминиевых сплавов
МаркаГруппа сплавов, основная система легирования
1000-1018Технический алюминий
1019, 1029 и т.дПорошковые сплавы
1020-1025Пеноалюминий
1100-1190Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Fe-Ni
1200-1290Al-Cu-Mn, Al-Cu-Li-Mn-Cd
1300-1390Al-Mg-Si, Al-Mg-Si-Cu
1319, 1329 и т. дAl-Si, порошковые сплавы САС
1400-1419Al-Mn, Al-Be-Mg
1420-1490Al-Li
1500-1590Al-Mg
1900-1990Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu