Литейные и деформируемые алюминиевые сплавы

Литейные и деформируемые алюминиевые сплавы

А люминиевые деформируемые сплавы

Деформируемые сплавы — это сплавы, которые подвергают горячей и холодной обработке давлением — прокатке, прессованию, ковке или штамповке, волочению. В результате пластической деформации из них получают различные круглые, плоские, полые полуфабрикаты: листы, ленты, прутки, плиты, профили, поковки, трубы, штамповки, проволоку. К деформируемым сплавам от­носятся также сплавы для сварки.

Деформируемые сплавы, полученные на основе первичного алюминия, поставляются в виде за­готовок и полуфабрикатов, приготовленные на основе вторичного алюминия — в виде чушек. Последние могут быть использованы для подшихтовки при производстве полуфабрикатов из алюминиевых сплавов.

Деформируемые сплавы составляют основной объем производства алюминиевых сплавов (до 80%).

Отечественные марки алюминия и алюминиевых деформируемых сплавов по ГОСТу и ОСТам приведены ниже:

Алюминиийй: АДоч, АДн, АД000, АДОО(1010), АД0(1011), АД1(1013), АДС, АД(1015).

Сплавы: ММ(1511), АМц(1400), АМцС(1401), Д12(1521), АМг1(1510), АМг2(1520), АМгЗ(15Э0), АМгЗС, Мг4(!540), АМг5(1550), Амг6(1560), АМг61(1561), АД31(13210), Ад33(1330), АД35 (1350), АВ(1341), АВч, АВпч, Д1(1100), В65(1157), Д12, Д16(1160). Л180 187). АК4(1140). AK4-K1 141) АК6П360). АК8П380). В95(1950), 1915, 1925

Сплавы: 1541. 1541пч, 1543. АДЗ1 Е( 131 OE ), 1320, В930930). 1901. 1903. 1905.1911, В92(1920), 1935. Ак12Д

Сплавы: Д1ч, Д16ч, 1163, Д19(1190), Д19ч, ВД17(П70), Д24(1191), Д20(1200), Д21(1210), AK 4- I 2, АК4-2ч(1143), АК6-1, АКбч, 1201, 1205, В96Ц( 1960), В96Ц-3(1965), В91(1913), В94(1940), 1955, 1953

Сплавы: 1161, В95пч, В95оч, 1973, В93пч, 1933, В96Цпч (1960 пн)

Для деформируемых сплавов характерна структура твердого раствора с наибольшим содержанием эвтектики.

Они подвергаются упрочнению закалкой с последующим старением как естественным путем при комнатной температуре, так и искусственным при повышенной температуре. В результате закалки образуется пересыщенный твердый раствор легирующих элементов в алюминии, из которо­го при старении выделяется избыток растворенных элементов в виде зональных метастабильных фаз и стабильных интерметаллидов.

Некоторые деформируемые алюминиевые сплавы, в частности, содержащие хром, марганец, цирконий и железо, способны закаливаться из жидкого состояния; при этом концентрация элемен­тов в пересыщенном твердом растворе может существенно превосходить максимальную равно­весную концентрацию для твердого состояния.

Принципы маркировки алюминиевых деформируемых сплавов и изготавливаемых из них полуфабрикатов

В России для обозначения алюминиевых деформируемых сплавов и полуфабрикатов исползуются буквенно-цифровая и цифровая маркировки.

Буквенно-цифровая маркировка сложилась стихийно и в ней не заложено какой-либо системы. Буквы могут символизировать: алюминий и основной легирующий компонент (например, АМц — алюминий-марганец; AMrl , АМг2 — алюминий-магний); назначение сплава (АК 6 , АК4-1 — алю­миний ковочный); название сплава (АВ — авиаль, Д16 — дуралюминий) или может быть связано с названием института-разработчика (ВАД1, ВАД23-ВИАМ, алюминиевый, деформируемый) и т.д.

Буквенно-цифровую маркировку применяют к сплавам, разработанным до 1970 г. (хотя этим сплавам позднее была присвоена новая цифровая маркировка, но она не «прижилась»).

Буквенно-цифровая маркировка алюминиевых полуфабрикатов (без обозначения — значит без обработки)

М . .Мягкий отожженный

НЗ . Нагартованный на три четверти

Н2 . Нагартованный на одну вторую

HI . Нагартованный на одну четверть

Т . Закаленный и естественно состаренный

Т1 . Закаленный и искусственно состаренный на максимальную прочность

Т2, ТЗ . Режимы искусственного старения, обеспечивающие перестарение
материала (режимы смягчающего искусственного старения)

Т5 . Закалка полуфабрикатов с температуры окончания горячей обработки
давлением и последующее искусственное старение на максимальную прочность

Т7 . Закалка, усиленная правка растяжением (1,5-3%)
и искусственное старение на максимальную прочность

В конце 60-х годов была введена четырехзначная цифровая маркировка, основанная на системе легирования. Первая цифра в этой маркировке обозначает основу сплава. Алюминий и сплав на его основе маркируют цифрой 1. Вторая цифра обозначает основной легирующий компонент или основные легирующие компоненты. Вторая цифра О обозначает различные марки алюминия, спе­ченные алюминиевые сплавы (САС), различные сорта пеноалюминия. Цифрой 1 обозначают сплавы системы Al — Cu — Mg , цифрой 2 — сплавы системы Al — Cu , цифрой 3 — сплавы системы Ali — Mg — Si , цифрой 4 — сплавы системы Al — Li , а также сплавы, легированные малорастворимыми компонента­ми, например, переходными металлами (марганцем, хромом, цирконием); сплавы, замаркирован­ные цифрой 5, базируются на системе Al — Mg и называются магналиями; сплавы систем Al — Zn — Mg или Al — Zn — Mg — Cu 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 ставится цифра О (01570; 01970) и маркировка становится пятизначной.

Сводный перечень марок алюминиевых деформируемых сплавов по ГОСТу, ОСТам

АДоч, АДч, АД000, АД00 (1010), АДС, АД (1015)

Сплав системы Al — Cu — Mg :

Д1 (1100), В65 (1165), Д16 (1160), Д18 (1180), АК4 (1140), АК4-1 (1141), АК6 (1360), АК8 (1380)

Сплавы системы Al — Mn :

ММ (1403), АМцС (1401), АМц (1400), Д12

Сплавы системы Al — Mg :

АМг1 (1510), АМг3 (1530), АМг3С, АМг5 (1540), АМг4,5, АМг5 (1550), АМг6 (1560), АД33 (1330), АД35 (1340)

Сплавы системы Al — Zn :

В95 (1950), 1915, 1925, 1925С

Алюминиевые деформируемые сплавы делятся на две группы.

К первой группе относятся сплавы на основе алюминия, легированные марганцем и магнием. Прочностные характеристики этих сплавов невысокие. Они пластичны, отлично обрабатываются давлением, хорошо свариваются и обладают высокой коррозионной стойкостью. Из них изготавливают фольгу для консервных банок, пробок, молочных фляг; электропровода; оконные рамы; окантовки дверей и др. Улучшение механических свойств термически неупрочняемых сплавов достигается применением нагартовки — холодной прокатки или растяжения полуфабрикатов. При этом повышаются прочностные характеристики сплавов и особенно предел текучести и снижается их пластичность.

Ко второй группе (упрочняемые алюминиевые сплавы) практически относятся все остальные стандартные сплавы на алюминиевой основе. Для них нагартовка проводится после закалки перед старением, либо после старения, что повышает прочностные свойства. Существенное повышение пластичности и вязкости разрушения термически упрочняемых алюминиевых сплавов достигается снижением содержания железа до 0,12-0,15% и кремния до 0 , 1 % ( в сплавах повышенной чистоты) и до сотых долей процента (в очень чистых сплавах).

Сплавы на основе алюминия, легированные медью и марганцем, имеют среднюю прочность, но хорошо выдерживают воздействия высоких и низких температур, вплоть до температуры жидкого водорода.

Сплавы системы алюминий-цинк-магний имеют высокую прочность, хорошо свариваются, но при значительной концентрации цинка и магния склонны к самопроизвольному коррозионному растрескиванию. Надежны сплавы средней прочности и концентрации.

Сплавы системы алюминий-магний-кремний (авиали) сочетают хорошую коррозионную стойкость со сравнительно большим эффектом старения. Анодная обработка этих сплавов позволяет получать красивые декоративные окраски.

Алюминиево-литиевые сплавы характеризуются пониженной на 5-12% плотностью и на 10- 15% повышенным модулем упругости по сравнению с традиционными алюминиевыми сплавами при близких механических и эксплуатационных свойствах. Они используются как металлический конструкционный высокомодульный материал пониженной плотности, способный конкурировать с композиционными материалами.

Сплавы системы алюминий-литий-медь по прочности близки к сплавам алюминий-цинк-магний-медь, но имеют меньшую плотность и больший модуль упругости, жаропрочны. Эти сплавы при той же прочности, что и дуралюмины, имеют пониженную (на 11 %) плотность и больший модуль упругости, не имеют аналогов за рубежом.

Сплавы на основе алюминия, легированные магнием, кремнием и медью сильно упрочняются в результате старения, но имеют пониженную (из-за меди)коррозионную стойкость. Из них изготав­ливают силовые узлы (детали), выдерживающие большие нагрузки.

Сплавы алюминия с добавками меди , магния и марганца (Д1, Д1П, Д16, Д16П) отличаются по­вышенными прочностными характеристиками. Термически обработанные сплавы этого типа при­меняют в конструкциях, работающих при температуре до 200°С.

Сплавы на основе алюминия, легированные магнием, марганцем, кремнием и медью (АК 6 , АК 8 ) наряду с высокими прочностными характеристиками (после термической обработки) обла­дают весьма хорошими литейными свойствами и применяются для изготовления крупных (массой несколько тонн) штамповок и поковок.

Более сложные алюминиевые сплавы АК4 и АК4-1 отличаются высокими механическими свой­ствами и применяются для изготовления особо сложных проволок и штамповок. Эти сплавы обла­дают повышенной энергостойкостью. Сплав АК4-1 может применятся в конструкциях, работаю­щих при температуре до 250°С.

Алюминиевые сплавы с добавками цинка, меди, магния и других элементов (В95) являются наиболее прочными из алюминиевых сплавов и широко применяются в ответственных конструк­циях в виде кованых и прессованных полуфабрикатов и листов. Однако эти сплавы имеют пони­женную коррозионную стойкость и рекомендуются для применения в конструкциях, работающих при температуре не выше 120°С.

В состав деформированных алюминиевых сплавов входят спеченные сплавы (вместо слитка для дальнейшей деформации используют брикет, спеченный из порошков). Имеются две группы спеченных алюминиевых сплавов промышленного значения: САП (спеченная алюминиевая пудра) и САС-1 (спеченный алюминиевый сплав).

САП упрочняется дисперсными частицами оксида алюминия, нерастворимого в алюминии. На частицах дисперсной алюминиевой пудры в процессе помола ее в шаровых мельницах в атмосфе­ре азота с регулируемым содержанием кислорода образуется тончайшая пленка оксидов алюми­ния. Помол осуществляется с добавкой стеарина, по мере его улетучивания наряду с измельчени­ем первичных порошков происходит их сращивание в более крупные конгломераты, в результате чего образуется не воспламеняющаяся на воздухе, так называемая тяжелая, пудра с плотностью более 1г/см 3 . Пудру брикетируют (в холодном и горячем виде), спекают и подвергают дальнейшей деформации — прессованию, прокатке, ковке.

Прочность САП возрастает при увеличении содержания первичного оксида алюминия io 20- 22 % и снижается при большем его содержании.

В зависимости от содержания Аl₂Оз различают 4 марки САП:

Длительная выдержка САП при температуре ниже плавления мало влияет на его прочность. При температуре 500°С предел временного сопротивления разрыву (сг_в) САП составляет 49-78,4 МПа. В виде листов, профилей, поковок, штамповок САП применяется в изделиях, где нужны вы­сокая жаропрочность и коррозионная стойкость. САП содержит большое количество влаги. Для ее удаления применяется нагрев в вакууме или нейтральной среде при температуре ниже температу­ры плавления алюминиевых порошков или холоднопрессованных брикетов. Дегазация САП по­вышает пластичность сплава и он удовлетворительно сваривается аргоно-дуговой сваркой.

Сплав САС-1, содержащий 25% Si и 5% Ni (или Fe ), получают распылением жидкого сплава, брикетированием пульверизата, прессованием и ковкой прутков. Мельчайшие кристаллики крем­ния и FeAh ( NiAb ). воздействуя на матрицу, упрочняют сплав, повышают модуль упругости и пластичность, снижают коэффициент линейного расширения. Данный алюминиевый сплав харак­теризуется низким коэффициентом линейного расширения и повышенным модулем упругости. По этим характеристикам порошковые сплавы заметно превосходят соответствующие литейные алюминиевые сплавы.

Если эта информация вам помогла, то вы можете поддержать создателей сайта, перечислив небольшую сумму на их Яндекс кошелек. Заранее благодарны!

Алюминий и его сплавы: характеристика, свойства, применение

Алюминий — серебристо-белый легкий парамагнитный металл. Впервые получен физиком из Дании Гансом Эрстедом в 1825 году. В периодической системе Д. И. Менделеева имеет номер 13 и символ Al, атомная масса равна 26,98.

Производство алюминия

Для производства алюминия используют бокситы — это горная порода, которая содержит гидраты оксида алюминия. Мировые запасы бокситов почти не ограничены и несоизмеримы с динамикой спроса.

Боксит дробят, измельчают и сушат. Получившуюся массу сначала нагревают паром, а затем обрабатывают щелочью — в щелочной раствор переходит большая часть оксида алюминия. После этого раствор длительно перемешивают. На этапе электролиза глинозем подвергают воздействию электрического тока силой до 400 кА. Это позволяет разрушить связь между атомами кислорода и алюминия, в результате чего остается только жидкий металл. После этого алюминий отливают в слитки или добавляют к нему различные элементы для создания алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы

Наиболее распространенные элементы в составе алюминиевых сплавов — медь, марганец, магний, цинк и кремний. Реже встречаются сплавы с титаном, бериллием, цирконием и литием.

Алюминиевые сплавы условно разделяют на две группы: литейные и деформируемые.

Для изготовления литейных сплавов расплавленный алюминий заливают в литейную форму, которая соответствует конфигурации получаемого изделия. Эти сплавы часто содержат значительные примеси кремния для улучшения литейных свойств.

Деформируемые сплавы сначала разливают в слитки, а затем придают им нужную форму.

Происходит это несколькими способами в зависимости от вида продукта:

1. Прокаткой, если необходимо получить листы и фольгу.
2. Прессованием, если нужно получить профили, трубы и прутки.
3. Формовкой, чтобы получить сложные формы полуфабрикатов.
4. Ковкой, если требуется получить сложные формы с повышенными механическими свойствами.

Марки алюминиевых сплавов

Для маркировки алюминиевых сплавов согласно ГОСТ 4784-97 пользуются буквенно-цифровой системой, в которой:

• А — технический алюминий;
• Д — дюралюминий;
• АК — алюминиевый сплав, ковкий;
• АВ — авиаль;
• В — высокопрочный алюминиевый сплав;
• АЛ — литейный алюминиевый сплав;
• АМг — алюминиево-магниевый сплав;
• АМц — алюминиево-марганцевый сплав;
• САП — спеченные алюминиевые порошки;
• САС — спеченные алюминиевые сплавы.

После первого набора символов указывается номер марки сплава, а следом за номером — буква, которая обозначает его состояние:

• М — сплав после отжига (мягкий);
• Т — после закалки и естественного старения;
• А — плакированный (нанесен чистый слой алюминия);
• Н — нагартованный;
• П — полунагартованный.

Виды и свойства алюминиевых сплавов

Алюминиево-магниевые сплавы

Эти пластичные сплавы обладают хорошей свариваемостью, коррозийной стойкостью и высоким уровнем усталостной прочности.

В алюминиево-магниевых сплавах содержится до 6% магния. Чем выше его содержание, тем прочнее сплав. Повышение концентрации магния на каждый процент увеличивает предел прочности примерно на 30 МПа, а предел текучести — примерно на 20 МПа. При подобных условиях уменьшается относительное удлинение, но незначительно, оставаясь в пределах 30–35%. Однако при содержании магния свыше 6% механическая структура сплава в нагартованном состоянии приобретает нестабильных характер, ухудшается коррозийная стойкость.

Для улучшения прочности в сплавы добавляют хром, марганец, титан, кремний или ванадий. Примеси меди и железа, напротив, негативно влияют на сплавы этого вида — снижают свариваемость и коррозионную стойкость.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Это прочные и пластичные сплавы, которые обладают высоким уровнем коррозионной стойкости и хорошей свариваемостью.

Для получения мелкозернистой структуры сплавы этого вида легируют титаном, а для сохранения стабильности в нагартованном состоянии добавляют марганец. Основные примеси в сплавах вида Al-Mn — железо и кремний.

Сплавы алюминий-медь-кремний

Сплавы этого вида также называют алькусинами. Из-за высоких технических свойств их используют во втулочных подшипниках, а также при изготовлении блоков цилиндров. Обладают высокой твердостью поверхности, поэтому плохо прирабатываются.

Алюминиево-медные сплавы

Механические свойства сплавов этого вида в термоупрочненном состоянии порой превышают даже механические свойства некоторых низкоуглеродистых сталей. Их главный недостаток — невысокая коррозионная стойкость, потому эти сплавы обрабатывают поверхностными защитными покрытиями.

Алюминиево-медные сплавы легируют марганцем, кремнием, железом и магнием. Последний оказывает наибольшее влияние на свойства сплава: легирование магнием значительно повышает предел текучести и прочности. Добавление железа и никеля в сплав повышает его жаропрочность, кремния — способность к искусственному старению.

Алюминий-кремниевые сплавы

Сплавы этого вида иначе называют силуминами. Некоторые из них модифицируют добавками натрия или лития: наличие буквально 0,05% лития или 0,1% натрия увеличивает содержание кремния в эвтектическом сплаве с 12% до 14%. Сплавы применяются для декоративного литья, изготовления корпусов механизмов и элементов бытовых приборов, поскольку обладают хорошими литейными свойствами.

Сплавы алюминий-цинк-магний

Прочные и хорошо обрабатываемые. Типичный пример высокопрочного сплава этого вида — В95. Подобная прочность объясняется высокой растворимостью цинка и магния при температуре плавления до 70% и до 17,4% соответственно. При охлаждении растворимость элементов заметно снижается.

Основной недостаток этих сплавов — низкую коррозионную стойкость во время механического напряжения — исправляет легирование медью.

Авиаль

Авиаль — группа сплавов системы алюминий-магний-кремний с незначительными добавлениями иных элементов (Mn, Cr, Cu). Название образовано от сокращения словосочетания «авиационный алюминий».

Применять авиаль стали после открытия Д. Хансоном и М. Гейлером эффекта искусственного состаривания и термического упрочнения этой группы сплавов за счет выделения Mg2Si.

Эти сплавы отличаются высокой пластичностью и удовлетворительной коррозионной стойкостью. Из авиаля изготавливают кованые и штампованные детали сложной формы. Например, лонжероны лопастей винтов вертолетов. Для повышения коррозионной стойкости содержание меди иногда снижают до 0,1%.

Также сплав активно используют для замены нержавеющей стали в корпусах мобильных телефонов.

Физические свойства

• Плотность — 2712 кг/м 3 .
• Температура плавления — от 658°C до 660°C.
• Удельная теплота плавления — 390 кДж/кг.
• Температура кипения — 2500 °C.
• Удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг.
• Удельная теплоемкость — 897 Дж/кг·K.
• Электропроводность — 37·10 6 См/м.
• Теплопроводность — 203,5 Вт/(м·К).

Алюминиевые сплавы

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.

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.

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.

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:

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:

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.

Литейные и деформируемые металлические сплавы

В зависимости от способа получения продукции металлические сплавы разделяются на литейные и деформируемые.

Литейные сплавы — сплавы, заготовки из которых получают способом заливки жидкого металла в литейную форму (изготовление отливок см. гл. 4). Литейные сплавы не подвергаются обработке давлением, т. е. прокатке, ковке, штамповке и др.

Деформируемые сплавы — сплавы, которые (после получения из них слитков) проходят обработку давлением, т. е. пластически деформируются.

Марка сплава — условное обозначение сплава в виде букв и цифр, по которому, в ряде случаев, можно ориентировочно судить о химическом составе сплава. Например, конкретные партии выплавленной стали марки ЗОХГС должны содержать следующие основные химические элементы в пределах: 0,28-0,35 % С; 0,8-1,1 % Мл; 0,9-1,2 % Si; 0,8-1,2 % Сг; остальное до 100 % — железо (в любом сплаве также присутствуют некоторые примеси в малых количествах).

Маркировка литейных сплавов

Серый чугун. Является наиболее распространенным материалом для изготовления различных отливок. В сером чугуне основная масса углерода содержится в виде графита, микроскопические включения которого имеют пластинчатую форму. Серый чугун маркируют СЧ10, СЧ15, СЧ20, . СЧ45, где русские буквы СЧ обозначают «серый чугун», а цифры показывают уровень временного сопротивления разрыву а_в в кгс / мм 2 (не менее). Механические характеристики серого чугуна: а_в (KXM50 МПа), 6 (0,2-0,5 %), НВ (1400-2830 МПа).

Ковкий чугун. Предварительно изготовленные отливки из белого чугуна медленно нагревают до температуры 950-1000 °С и выдерживают несколько часов, после чего следует охлаждение по специальному режиму. В результате такой термической обработки белый чугун превращается в ковкий. Последний имеет компактную, хлопьевидную форму графита. Ковкий чугун маркируют КЧ37-12. КЧ63-2 (всего девять марок), где буквы КЧ обозначают «ковкий чугун», первая цифра — уровень временного сопротивления а_в в кгс / мм 2 (не менее), вторая цифра — уровень относительного удлинения 6 в % (не менее). Механические характеристики ковкого чугуна: а_в (300-630 МПа), 5 (2-12 %), НВ (1490-2690 МПа).

Высокопрочный чугун. В высокопрочном чугуне графит имеет шаровидную форму, что повышает его механические характеристики. Для получения графита шаровидной формы обычный серый чугун перед разливкой модифицируют магнием или церием в количестве 0,15-0,30 % от массы расплава. Высокопрочный чугун маркируют ВЧ38-17. ВЧ120-4 (всего девять марок), где буквы ВЧ обозначают «высокопрочный чугун», первая цифра — уровень временного сопротивления а_в в кгс / мм 2 (не менее), вторая цифра — уровень относительного удлинения 5 в % (не менее). Механические характеристики высокопрочного чугуна: а_в (373-1180 МПа), 5(2- 17 %), НВ (1370-3600 МПа).

Для изготовления отливок используют углеродистые и легированные стали.

Углеродистые стали. Согласно ГОСТ 1583-89 различают следующие марки: 15Л, 20Л, 25Л. 55Л, где Л обозначает «литейная», а цифра — содержание углерода в сотых долях %. Механические характеристики углеродистых сталей: а_в (400-600 МПа), 5 (10-24 %), KCU (250-500 кДж/м 2 ).

Для повышения механических и других свойств в обычные углеродистые стали вводят при выплавке легирующие элементы, после чего эти стали называются легированными.

Обозначение легирующих элементов при написании марок легированных сталей: Si — С, Мп — Г, Сг — X, Ni — Н, Ti — Т, Mo — М, W — В, Си — Д, А1 — Ю и т. д.

Обозначение марки легированной стали включает в себя цифры и буквы, указывающие на примерный химический состав стали. В начале марки приводятся двузначные цифры (например, 35ХН2ВЛ), указывающие среднее содержание углерода в сотых долях процента. Следующие после буквы цифры указывают примерное содержание (в целых процентах) соответствующего легирующего элемента (при содержании 1-1,5 % и менее цифра отсутствует, например, ЗОХГСЛ).

Примеры маркировки литейных легированных сталей:

• • низколегированная сталь — 12ДН2ФЛ;
• • высоколегированные стали — 12Х18Н9ТЛ, 110Г13Л.

ЛИТЕЙНЫЕ ЦВЕТНЫЕ СПЛАВЫ

Литейные алюминиевые сплавы. Для изготовления отливок используют литейные алюминиевые сплавы марок АЛ 1. АЛ 15 (старое обозначение) и др., где буквы АЛ обозначают «алюминиевый литейный сплав», а цифры — порядковый номер сплава. Уровень механических характеристик литейных алюминиевых сплавов: а_в (150-340 МПа), 5 (1,5-12 %), НВ (500-900 МПа). Новое обозначение литейных алюминиевых сплавов приводится в ГОСТ 1583-89.

Литейные магниевые сплавы. Марки МЛ 1. МЛ 19, где буквы МЛ обозначают «магниевый литейный сплав», а цифры — порядковый номер сплава. Уровень механических характеристик литейных магниевых сплавов: а_в (150-350 МПа), 8 (3-9 %), НВ (30-70 МПа).

Литейные медные сплавы. Бронзы — сплавы на основе меди с разными химическими элементами, главным образом Sn, Pb, Al, Fe и др.: например БрА9ЖЗЛ, где Бр — бронза, А9 — 9 % алюминия, ЖЗ — 3 % железа, остальное — медь, Л — литейная.

Латуни — сплавы меди с цинком и другими металлами: например ЛЦ23А6ЖЗМц2, где Л — латунь, Ц23 — 23 % цинка, А6 — 6 % алюминия, ЖЗ — 3 % железа, Мц2 — 2 % Мп.

ЛИТЕЙНЫЕ ТУГОПЛАВКИЕ СПЛАВЫ (на основе Ti, Сг, Мо и др.)