Milling-master.ru

В помощь хозяину
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Литейные свойства алюминиевых сплавов

Литейные свойства алюминиевых сплавов

Свойства литейных алюминиевых сплавов и области их применения.

Литейные алюминиевые сплавы имеют ряд особенностей: повышенную жидкотекучесть, обеспечивающую получение тонкостенных и сложных по конфигурации отливок; сравнительно невысокую линейную усадку; пониженную склонность к образованию горячих трещин. Кроме того, алюминиевые сплавы обладают высокой склонностью к окислению, насыщению водородом, что приводит к таким видам брака отливок, как газовая пористость, шлаковые включения и оксидные включения. Поэтому при разработке технологии плавки и изготовлении фасонных отливок любым из способов литья необходимо учитывать особенности отдельных групп алюминиевых сплавов. Наибольшее распространение в промышленности имеют сплавы А1—Si, Al—Si—Mg (АК12, АК9ч, АК9пч, АК7ч, АК7пч, АК8л, АК9, АК7), которые отличаются хорошими технологическими свойствами,

Достоинством сплавов на основе системы Al—Si является повышенная коррозионная стойкость во влажной и морской атмосферах (АК12, АК9ч и АК7ч). Недостатки этих сплавов — повышенная газовая пористость и пониженная жаропрочность. Технология литья этих сплавов более сложная и требует применения операций модифицирования и кристаллизации под давлением в автоклавах. Особенно это относится к сплаву АК9ч. Из сплава АК12 (эвтектический) изготовляют малонагруженные детали (приборов, агрегатов и двигателей, бытовых изделий) литьем в песчаные формы, кокиль, под давлением, в оболочковые формы и по выплавляемым моделям. Получаемые отливки плотны, герметичны, имеют концентрированную усадочную раковину. Доэвтектические силумины (АК9ч, АК7ч, АК7пч, АК8л) несколько уступают по технологическим свойствам эвтектическому сплаву АК12, но имеют более высокие механические свойства за счет образования соединения Mg2Si, которое влияет на прочность сплава. Применяются сплавы в закаленном и искусственно состаренном состояниях. Пониженное содержание кремния позволяет использовать сплавы без модифицирования в тех случаях, когда необходимы повышенные скорости охлаждения — литье под давлением и в кокиль. При литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям силумины модифицируют. Сплавы АК7 и АК9 отличаются от сплавов АК9ч и АК7ч повышенным содержанием примесей, но меньшей пластичностью. Поэтому их не рекомендуют для деталей, работающих в условиях повышенных вибраций.

Применяют сплавы АК9ч, АК7ч, АК9, АК7 для наиболее ответственных отливок, сложных и крупногабаритных деталей, работающих при больших нагрузках (картер двигателя внутреннего сгорания), для литья мало и средненагруженных деталей приборов, агрегатов и двигателей, а также для бытовых изделий. Сплавы склонны к взаимодействию с газами и образованию газовой пористости. Герметичные крупногабаритные отливки получают в автоклавах при избыточном давлении или применяют комбинированное рафинирование (фильтрацию, вакуумирование). Сплавы АК7пч, АК9пч упрочняются за счет добавок Fe, Mg, Ti и Be. Сплав АК8л обладает хорошими литейными свойствами, его прочность превосходит прочность других силуминов. Полученные из этого сплава отливки высокогерметичны. Сплав АК8л предназначен для литья сложных по конфигурации корпусных деталей, работающих под высоким давлением (до 45 МПа) и температуре не выше 200 °С.

Сплавы на основе системы Al—Si— С u (АК5М2, АК5М, АК5Мч, АК5М7, АК6М2, АК8м) содержат кроме кремния и меди магний. Эти сплавы отличаются высокой жаропрочностью (рабочие температуры 250—275 °С), но уступают сплавам А1—Si и Al—Si—Mg по литейным свойствам, коррозионной стойкости и герметичности; не требуют модифицирования и кристаллизации под давлением. Сплав АК5м и АК5Мч обладает более высокой жаропрочностью, чем сплавы АК9пч и А7пч, за счет легирования структуры медью, а сплава АК5Мч— титаном (до 0,15 %). Сплав АК5М в термически обработанном состоянии применяют для литья средненагруженных корпусных деталей, работающих при повышенных температурах и давлениях до 23 МПа, а также при температурах до 250 °С (например, головки цилиндров двигателей воздушного охлаждения, детали агрегатов и т. д.). Сплав АК5М7, обладающий более гетерогенной структурой, чем сплавы и АК5М, изготовляют из вторичных отходов. Химический состав сплава варьируется в широких пределах, поэтому его физико-химические свойства нестабильны. Применяют для литья поршней. Литейные свойства и жаропрочность сплава АК5М7 значительно ниже, чем у поршневых сплавов АК12М2МгН, АК12ММгН и др. Сплавы АК5М2, АК7М2 легируют различными элементами; свойства близки к свойствам сплава АК5М7, применяют для малонагруженных деталей. Сплав АК8М по свойствам аналогичен сплаву АК9ч, но имеет жаропрочность ниже; применяют при литье под давлением.

Прочность сплавов на основе системы Al—Mg (АМг10, АМг10ч, АМг5К, АМг11, АМг6л, АМг6лч, АМ5Мц) с увеличением концентрации магния до 13 % возрастает, но пластичность начинает снижаться при содержании более 11 % Mg; основной упрочняющей фазой является химическое соединение р (Al3Mg2). Для литейных сплавов используют сплавы с содержанием Mg, %: 4,5—7 — сплавы средней прочности, применяемые без термической обработки (АМг5к, АМг6л); 9,5—13 — сплавы повышенной прочности, применяемые в закаленном состоянии (АМг10, АМг11). Для улучшения технологических свойств в большинство сплавов вводят до 0,15—0,2 % титана и циркония. Образующиеся на их основе интерметаллиды TiAl3 и ZrAl3 более тугоплавкие, чем основа сплава, и являются модификаторами первого рода. Механические свойства повышаются на 20—30 %. Сплавы системы Al—Mg обладают повышенной склонностью к взаимодействию с газами и к образованию газовой и газоусадочной пористости, а при взаимодействии с азотом и парами воды образуются неметаллические включения и оксидные плены. Плавку сплавов следует проводить под слоем флюса, а если в их состав входит Be, — без флюса. Сплавы АМг10 применяют только в закаленном состоянии. Особенностью сплавов АМг10, АМг10ч является повышенная чувствительность к естественному старению. Поэтому литые детали из этих сплавов можно применять для рабочих температур —60 °С -+80 °С. Детали из сплавов АМг10 применяют в судостроении (в условиях высокой влажности), в летательных аппаратах, где важно значение удельной прочности. Сплавы АМг6л, Амг6лч и АМг5Мц, не содержащие Si, применяют без термической обработки. Механические свойства этих сплавов невысоки, пластичность низкая. Их рекомендуется применять для литья в кокиль и песчаные формы средненагруженных деталей, работающих в коррозионных средах. Сплавы АМг6л и АМг6лч применяются в литом состоянии без термической обработки и в закаленном состоянии. Сплавы АМг6л и АМг6лч в литом состоянии предназначены для изготовления деталей, несущих средние статические и небольшие ударные нагрузки, а в термически обработанном состоянии сплав Амг6лч применяют для изготовления деталей, работающих при средних статических и ударных нагрузках. Сплав АМг5Мц применяют в литом состоянии для изготовления арматуры трубопроводов пресной воды, масляных и топливных систем, а также для деталей судовых механизмов и оборудования. Сплавы АМг5Ки АМг11, содержащие 0,8—1,3 % Si, имеют более высокие литейные свойства, так как кремний увеличивает количество эвтектики, в результате чего: повышается жидко- текучесть и плотность отливок, снижается их склонность к образованию горячих трещин. Рекомендуется применять эти сплавы для литья в кокиль, песчаные формы и, особенно, под давлением. Из сплава АМг5К изготовляют детали морских судов, а также детали, работающие при 180—200 °С (например, головки двигателей воздушного охлаждения).

Эвтектические специальные силумины (АК12ММгН, АК12М2МгН), обладая хорошими литейными свойствами, отличаются более высокой жаропрочностью, так как содержат 0,8—1,3 % Ni, образующего сложные фазы в виде жесткого каркаса; добавка титана улучшает технологические свойства. Сплавы имеют малую склонность к объемным изменениям в процессе эксплуатации при повышенных температурах; применяются для изготовления поршней; в этом случае отливки используют без закалки. Для снятия внутренних напряжений поршни термически обрабатывают.

Заэвтектический силумин АК21М2Н2,5 имеет хорошую жидкотекучесть, твердость и износостойкость. Структура сплава состоит из первичных кристаллов кремния и эвтектики. Добавки никеля и хрома обеспечивают высокую жаропрочность до 300—320 °С. Применяют сплав для литья поршней и других ответственных деталей, работающих при повышенных температурах.

Цинковый силумин АК7Ц9, содержащий 7—12 % Zn, который хорошо растворим в твердом алюминии, создает растворное упрочнение, что позволяет использовать сплав в литом состоянии (без термической обработки). Сплав АК7Ц9 обладает хорошими технологическими свойствами, способностью сохранять прочность, твердость и сопротивление действию знакопеременных нагрузок после кратковременных и длительных нагревов до температур 300—500 °С. Применяют сплав для литых деталей в моторостроении и других отраслях промышленности. Сплав АК7Ц9 используют при литье в песчано-глинистые формы, кокиль и под давлением. Имеет пониженную коррозионную стойкость и сравнительно высокую плотность.

Читать еще:  Стержень в литейном производстве

Алюминий литейный

Свойства и полезная информация:

Литейные алюминиевые сплавы — общая характеристика: для изготовления фасонных деталей применяют литейные алюминиевые сплавы, которые имеют низкую плотность и высокую удельную прочность.

По назначению конструкционные литейные алюминиевые сплавы можно условно разбить на следующие группы:

1) сплавы, отличающиеся высокой герметичностью [АЛ2, АЛ4, АЛ9, ВАЛ8, АЛ9-1, АЛ34 (ВАЛ5), АЛ4М, АЛ32 ];

2) высокопрочные жаропрочные сплавы [АЛ 19, АЛЗ, АЛ5, АЛ5-1, АЛ33 (ВАЛ 1)];

3) коррозионно-стойкие сплавы (АЛ8, АЛ22, АЛ24, АЛ27, АЛ27-1).

Прочность большинства литейных алюминиевых сплавов можно повысить термической обработкой. Механические свойства литейных алюминиевых сплавов зависят не только от содержания легирующих компонентов, но и от содержания примесей. Важное значение в технологии приготовления и в повышении свойств сплавов на основе системы А1—Si имеет процесс модифи-

цирования, вызывающий повышение прочностных и особенно пластических свойств сплавов.

Качество литейных алюминиевых сплавов определяется не только механическими свойствами, но и технологическими характеристиками: жидкотекучестью, степенью изменения механических свойств в зависимости от сечения отливки, герметичностью, склонностью к горячим трещинам и др.

Способы литья и виды термической обработки обозначаются следующим образом:

3 — В песчаную форму

В — По выплавляемым моделям

О — В оболочковые формы

Д — Под давлением

М — Сплав при литье подвергался модифицированию

Т5 — То же и частичное старение

Т6 — и полное старение

Т7 — и стабилизирующий отпуск

Т8 — и смягчающий отпуск

При определении механических свойств на образцах, вырезанных из отливок, допускается снижение временного сопротивления на 25 % и относительного удлинения до 50 %.

Стабильность размеров литейных алюминиевых сплавов (и сравнение с некоторыми магниевыми сплавами): были исследованы наиболее распространенные в приборостроении и машиностроении алюминиевые и магниевые сплавы систем Аl—Si (АЛ2 и АЛ9), Аl—Сu—Мn-(АЛ19 и АЛ321), Аl—Zn—Mg (АЛ24), Al—Mg (АЛ8), Mg—Аl (МЛ5), Mg—Zn (MЛ12), Mg—Nd (МЛ10). Режимы термической обработки сплавов указаны в таблице ниже.

Наиболее активным изменением размеров характеризуется применяемый в закаленном состоянии алюминиевый сплав АЛ8, структура которого состоит из твердого раствора Al—Mg. Изменение размеров этого сплава продолжается с мало изменяющейся интенсивностью на протяжении всего периода испытаний, что свидетельствует о неравновесном состоянии структуры твердого раствора. Искусственное старение сплава АЛ8 нецелесообразно вследствие его малой эффективности, а также отрицательного влияния на коррозионную стойкость.

Процессы распада пересыщенного магнием и цинком твердого раствора алюминиевого сплава АЛ24 протекают уже при комнатной температуре, вследствие чего этот сплав склонен к естественному старению.

Объемные изменения в процессе искусственного старения при 160- 200° С прекращаются после 24 ч выдержки. Однако и после такого старения сплав АЛ24Т5 характеризуется значительными объемными изменениями при 100° С.

Старение закаленного силумина АЛ9 при 150° С (режим Т5) не обеспечивает стабильности структуры, достаточной для подавления объемных изменений при 100°С. После отжига при 280-300° С (режим Т2), а также старения закаленного сплава при 220-230° С (режим Т7) изменений размеров ненагруженных образцов при 100°С не обнаружено.

Не обнаружено изменений размеров при 100° С в образцах из сплавов системы Аl-Сu АЛ19Т5 и АЛ321 и магниевом сплаве МЛ10Ц (Mg-Nd), что свидетельствует о стабильности структуры этих сплавов. Объемные изменения в закаленном сплаве МЛ5 (Mg-Аl) при 100° С отсутствуют после 20-часового старения при 190-200° С, которое протекает с интенсивным увеличением размеров.

Среди алюминиевых сплавов наиболее высокой релаксационной стойкостью характеризуются высокопрочные сплавы системы Аl-Сu АЛ321 и АЛ19. Более низкой релаксационной стойкостью обладают сплавы систем Al-Zn (АЛ24) и Al-Si (АЛ9). Очень низкая релаксационная стойкость у алюминий-магниевых сплавов, как это видно на примере высокопрочного сплава АЛ8.

Среди магниевых сплавов высокой размерной стабильностью характеризуются сплавы системы Mg-Nd (МЛ 10). Сплавы систем Mg-Аl (МЛ5, МЛ6) и Mg-Zn (МЛ12) обладают сравнительно низкой релаксационной стойкостью при 100° С.

Как отмечалось ранее, сопротивление микропластическим деформациям в условиях длительного нагружения определяется природой твердого раствора и упрочняющих фаз. Сравнение релаксационной стойкости сплавов с диаграммами состояний соответствующих систем показывает, что высокой релаксационной стойкостью обладают только те из них, в которых концентрация твердого раствора не изменяется в интервале температур от комнатной примерно до 200° С. Примером могут служить сплавы систем Al-С и Mg-Nd. Чем больше изменяется концентрация твердого раствора в указанном интервале температур, тем ниже релаксационная стойкость, что хорошо видно на примере сплавов систем Al-Mg, Mg- Al и Mg-Zn.

Относительно прочный в закаленном состоянии (Т4) сплав АЛ8 отличается наиболее низкой релаксационной стойкостью вследствие большой пересыщенности магнием твердого раствора и резкого изменения с температурой концентрации твердого раствора. Коэффициент диффузии магния в алюминии весьма высок. При нагревании до 100° С в сплаве интенсивно проходят диффузионные процессы с образованием и выделением фаз Al3Mg2 или Al8Mg5 по границам зерен. С повышением температуры эти фазы выделяются по всему зерну. Выделяющиеся фазы имеют гексагональную решетку а = 11,38; с = 17,8. Кристаллографическое несоответствие дополнительно понижает устойчивость структуры.

Алюминиево-кремнистые сплавы АЛ2, AЛ9 и др., хотя и характеризуются малым изменением концентрации твердого раствора, однако обладают низкой релаксационной стойкостью вследствие нестабильной дислокационной структуры из-за наличия фаз с резко различающимися коэффициентами линейного расширения, а также низкой легированности твердого раствора, поскольку растворимость кремния в алюминиевой фазе чрезвычайно мала (0,05% при 25° С).

После закалки сплава МЛ5 образуется сильно пересыщенный твердый раствор. Старение Mg-Al сплавов происходит без образования переходных структур и очень часто по двухфазному прерывистому механизму. В процессе старения по границам зерен выделяются крупные пластинки Mg4Al3 в виде псевдоэвтектики, что создает большую микронеоднородность сплава и ослабляет приграничную зону. Большая нестабильность и неоднородность структуры обусловливает низкую релаксационную стойкость сплава MЛ5T6 при 100° С.

Сплав МЛ10, легированный неодимом, после закалки и искусственного старения отличается относительно высокими напряжением течения и стабильностью структуры и поэтому имеет хорошие показатели сопротивления микропластическим деформациям. Растворимость неодима в магнии практически не изменяется в интервале температур 200-300° С, что обусловливает большую устойчивость структуры в условиях испытаний. Легирующий элемент Nd после закалки и старения присутствует в виде большого количества мелкодисперсной фазы (Mg9Nd), равномерно распределенной по всему объему зерна и у границ, что также способствует повышению показателей сопротивления микропластическим деформациям.

Высокой релаксационной стойкостью характеризуются сплавы системы Аl-Сu-Мn. Относительно высоколегированные сплавы этой системы АЛ321, АЛ19 отличаются большой структурной стабильностью и, следовательно, высокой релаксационной стойкостью при 20 и 100° С. Эти сплавы отличаются также высокими прочностными свойствами при комнатной и повышенных температурах. Растворимость марганца и меди в алюминии незначительно изменяется в интервале температур 20-200° С. Коэффициенты диффузии марганца и меди в алюминии сравнительно низкие. Марганец понижает скорость распада твердого раствора, участвует в образовании устойчивой сложной фазы Т (Al12Mn2Cu), распределяющейся равномерно по зерну и по границам в виде мелкодисперсных частиц.

Наиболее высокой размерной стабильностью среди литейных алюминиевых сплавов обладает высокопрочный сплав АЛ321, который дополнительно легирован хромом и кадмием. Эти элементы повышают устойчивость твердого раствора и способствуют более равномерному распределению мелкодисперсных выделений. Повышение содержания меди в сплаве АЛ321 до 5,5-6,0% позволило значительно улучшить его литейные свойства в сравнении со сплавом АЛ19. Высокая релаксационная стойкость в сочетании с высокими механическими и удовлетворительными литейными свойствами позволили широко внедрить сплав АЛ321 для получения сложных литых деталей с повышенными требованиями к размерной стабильности.

На примере сплава AJ1321 можно дополнительно проследить влияние старения на механические свойства и релаксационную стойкость дисперсионно-твердеющих сплавов.

В закаленном состоянии указанный сплав обладает низким сопротивлением микропластическим деформациям, что связано с большой скоростью диффузионных процессов в пересыщенном твердом растворе, находящемся под влиянием напряжения при повышенной температуре. С повышением температуры старения релаксационная стойкость резко возрастает вследствие изменения степени пересыщенности твердого раствора. Максимальной релаксационной стойкостью обладают несколько перестаренные сплавы, когда процессы распада в значительной степени проходят без заметной коагуляции выделений (упрочняющих фаз). При этом прочностные свойства несколько снижаются. Так, максимальные прочностные свойства в сплаве AЛ321 достигаются после старения при 175° С, в то время как максимальная размерная стабильность — после старения при 200 С.

Читать еще:  Литейные сплавы применение

Таким образом, для получения максимальной размерной стабильности стареющих сплавов температура старения должна быть несколько выше в сравнении с обработкой на максимальную прочность.

Сплавы в упрочненном по оптимальным режимам состоянии, характеризуются более высокой размерной стабильностью, чем в неупрочненном виде.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2012.02.26

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).

Литейные алюминиевые сплавы

В последнее время достаточно большое распространение получили алюминиевые сплавы. Это связано с тем, что они обладают исключительными эксплуатационными качествами. Существует просто огромное количество различных видов алюминия, классификация зависит от химического состава и многих других показателей. Довольно большое распространение получили литейные алюминиевые сплавы. Они могут применяться для изготовления самых различных деталей, в большинстве случаев, корпусов. Рассмотрим особенности литейных алюминиевых сплавов подробнее.

Общая характеристика и свойства

Существует довольно большое количество разновидностей литейных алюминиевых сплавов, каждый из которых обладает своими особенностями. Алюминиевый литейный сплав характеризуется следующими эксплуатационными качествами:

  1. Высокие литейные качества. Подобный металл довольно часто применяется для литья по форме. Высокие литейные качества позволяют создавать детали сложной формы.
  2. Плотность. Химический состав алюминиевых литейных сплавов определяет то, что их плотность относительно невелика. За счет этого вес получаемой конструкции относительно небольшой.
  3. Коррозионная стойкость также высокая. Она может снижаться за счет добавления различных легирующих элементов.
  4. Рассматривая свойства сплавов следует отметить и повышенную прочность, а также твердость. Эти качества достигаются путем добавления самых различных веществ.
  5. Высокая степень обрабатываемости. Путем литья достаточно часто получают заготовки, которые в дальнейшем доводят до готового состояния путем механической обработки на фрезерном или другом оборудовании.
Читать еще:  Литейный сплав представляет собой

Подобные материалы обладают хорошими литейными свойствами, что позволяет получать детали со сложными поверхностями. Сплавы с высоким содержанием магния или других легирующих элементов могут подвергаться дополнительной термообработке.

В большинстве случаев к данному материалу предъявляют следующие требования:

  1. Хорошие литейные свойства. Именно они считаются наиболее важными при рассмотрении алюминиевых сплавов данной группы. Чем менее выражены литейные качества, тем хуже раствор заполняет созданную форму. Литейные свойства могут определяться самыми различными методами.
  2. Небольшая усадка. Процесс усадки практически неизбежен при литье по форме. Однако некоторые составы более склонны к образованию раковин и других дефектов при литье, другие меньше. Чем меньше усадка, тем более качественным получается изделие.
  3. Высокая жидкотекучесть. Если созданная форма для литья имеет большое количество сложных поверхностей, то для их заполнения состав должен обладать повышенным показателем жидкотекучести.
  4. Малая склонность к образованию горячих трещин. При выполнении литейных операций возникает вероятность появления трещин, которые снижают прочность структуры и эксплуатационные качества материала.
  5. Низкая склонность к пористости. Пористая структура обладает менее привлекательными эксплуатационными качествами, так как она имеет меньшею прочность, впитывает влагу и может быть подвержена воздействию коррозии.
  6. Оптимальные механические и химические свойства. Современные методы легирования позволяют сделать легкий материал более прочным. Для этого проводится добавление самых различных компонентов. Оптимальные механические свойства представлены сочетанием легкости и прочности, а также другими качествами.
  7. Мелкозернистая однородная структура. При рассмотрении особенностей структуры получаемых изделий следует отметить, что однородная лучше воспринимает оказываемые нагрузки и вероятность появления дефектов существенно снижается. Неоднородную структуру можно охарактеризовать тем, что изделие может иметь разный показатель твердости поверхности, на одной части может появляться коррозия, другая может оказаться быть более устойчивой к подобному воздействию.

Исключить вероятность образования многих дефектов можно путем соблюдения технологии отливки и обработки полученного сплава. Кроме этого, используемый состав также в той или иной степени определяет вероятность образования дефектов.

Литейные алюминиевые сплавы в чушках

Наиболее важным качеством можно назвать жидкотекучесть. Она определяет способность заполнения литейной формы. Кроме этого уделяют внимание тому, какова склонность состава к образованию газовых и усадочных пустот. Измеряется показатель жидкотекучести тем, какая емкость и за какое время может заполниться. Стоит учитывать, что повышенное содержание оксидов становится причиной снижения показателя жидкотекучести.

Процесс литья также определяет высокую вероятность образования усадочных раковин. При охлаждении расплав уменьшается в объеме. Выделяют два основных типа образующейся раковины:

Для определения степени усадки используются различные методы.

При литье также часто встречается деформация, которая становится причиной образования трещин. Она связана с процессом, который определяется сжимающим напряжением между уже затвердевшим и кашеобразным составом.

Различают несколько разновидностей алюминиевых литейных сплавов, о которых далее поговорим подробнее.

Виды литейных алюминиевых сплавов

Все литейные сплавы алюминия можно условно разделить на несколько основных групп:

  1. Высокопрочные и жаропрочные сплавы. Наиболее распространенным материалом из этой группы можно назвать алюминиевый сплав АЛ19. Его легируют путем добавления титана, за счет чего придаются более высокие механические свойства. Добавление легирующих элементов может проводится при низких или комнатных температурах. Жаропрочность определяет то, что механические свойства и линейные размеры остаются неизменными даже при нагреве состава до температуры 350 градусов Цельсия. Сплавы этой группы хорошо свариваются, а также обладают высокой обрабатываемостью. Стоит учитывать, что за счет легирования коррозионная стойкость относительно невысокая. Существенно повысить прочность можно путем закалки или старения. Подобные марки литейных алюминиевых сплавов широко используются при литье крупногабаритных отливок по песчаной форме.
  2. Конструкционные герметичные алюминиевый сплав обладают более высокими литейными свойствами. Распространенные марки: АЛ4 и АЛ9. Также следует отметить достаточно высокую коррозионную стойкость. Стоит учитывать тот момент, что термическая обработка в этом случае не проводится. При закалке или старении эксплуатационные качества не улучшаются. Хороший комплекс технологических свойств определяет популярность алюминиевого сплава.
  3. Коррозионностойкие металлы. К данной группе относится маркировка АЛ27 и АЛ8. Следует учитывать, что подобный тип металла обладает высокой стойкостью к воздействию повышенной влажности. Высокая коррозионная стойкость во многих агрессивных средствах существенно расширяет область применения металла. Кроме этого, структура определяет хорошую свариваемость и обрабатываемость резанием. Однако отметим, что металл обладает низкой жаропрочностью – структура не может выдержать воздействие температуры выше 80 градусов Цельсия. За счет легирования снижаются и литейные свойства. Исключением можно назвать сплав АЛ24, основные свойства которого сохраняются при температуре до 150 градусов Цельсия.

Последняя группа сплавов получила достаточно широкое распространение при изготовлении корпусов и деталей, на которые оказывается воздействие морской воды. Из-за высокой концентрации соли на поверхности довольно часто образуется коррозия.

К литейным сплавам принято относить составы, в которых есть от 10 до 13% кремния. Довольно часто в состав добавляются магний, медь и другие присадки, способные существенно повысить прочность. Также в состав добавляют титан и цирконий. В свою очередь, марганец может существенно повысить антикоррозионные свойства.

Несмотря на то, что в большинстве случаев железо и никель считаются вредными примесями, в данном случае они добавляются для существенного повышения жаропрочности.

Рассматривая маркировку отметим, что для этого применяется обозначение от АЛ2 до АЛ20. Эти материалы сегодня еще называют силуминами. Их химический состав, от которого зависят механические качества, может существенно отличаться. Именно поэтому следует подробно рассматривать состав каждой марки.

Применение

Алюминиевый литейный сплав сегодня применяется при производстве фасонных отливок. Отметим, что разделают как чистый алюминий, так и полученный после вторичной переработки. В химической и пищевой промышленности может использоваться чистый алюминий. Этот материал применим и в электротехнике. Важным моментом является то, что на алюминий приходится более 20% литейных сплавов.

Детали из литейных алюминиевых сплавов

Рассматривая особенности производства отметим, что первичный металл производится в чушках на специализированных алюминиевых заводах. Есть и вторичная цветная металлургия, которая предусматривает применение вторичного лома или отходов. За счет применения менее дорого сырья существенно снижается стоимость материалов.

В России только 50% заводов проводит использование лома в качестве основы. В более развитых странах мира, к примеру, США, Японии, Германии сегодня при производстве алюминиевых сплавов вторичное сырье применяется не менее чем в 90%. За счет этого существенно снижается стоимость различных изделий, а также повышается экологическая чистота.

Применение литейного алюминия весьма обширно:

  1. Изготовление корпусных деталей. Именно при производстве корпусных деталей чаще всего применяют литейные алюминиевые сплавы. Это связано с тем, что подобным образом существенно снижается их стоимость. Для получения сложных изделий из стандартной заготовки применяют современное фрезерное оборудование, которое стоит дорого и требует соответствующей оснастки.
  2. Получение различных заготовок в сфере кораблестроения и авиастроения. На протяжение нескольких столетий алюминий используется для изготовления деталей, которые применяются при сборе самолетов и различных летательных аппаратов.
  3. Изготовление деталей сложной формы и различных размеров. Детали, представленные телами вращения и плоскими поверхностями сложны в изготовлении при применении оборудования по механической обработке.
  4. Получение элементов, которые применяются для осуществления подачи электричества. При добавлении легирующих элементов получаются сплавы, обладающие хорошими токопроводящими способностями.

Очень большое количество деталей в моторостроении получается также путем литья. Данный метод изготовления позволяет получить детали с высокоточными размерами и качественной поверхностью.

В заключение отметим, что сегодня данный тип металла получил широкое применение в самых различных областях промышленности. Это также можно связать с тем, что стоимость производства подобного металла относительно невысока. Сочетание высоких эксплуатационных качеств с низкой стоимостью и определяют широкое распространение металла в самых различных отраслях промышленности.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector