Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой,

Эти сплавы характеризуются невысокой прочностью, но хорошей пластичностью (б < 40 %). К ним относятся сплавы алюминия с марганцем и магнием с содержанием последнего до 6 %. Из этих сплавов широко применяются сплав АМц, содержащий 1,0…1,6 % марганца, и сплавы АМг2, АМг5, содержащие соответственно 1,8…2,6 и 4,8…5,8 % магния и 0,2…0,6 и 0,3…0,8 % марганца. Эти сплавы почти всегда однофазные, имеющие структуру твердого раствора. Они хорошо свариваются, устойчивы против коррозии и применяются для слабонагруженных деталей, изготовляемых холодной штамповкой и глубокой вытяжкой, а также для сварных конструкций. Упрочнение этих сплавов возможно только путем холодной деформации.

Сплавы на алюминиево-магниевой основе с небольшими добавками титана, бериллия, например сплав АМг6, хорошо обрабатываются давлением.

 

Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термообработкой

Эти сплавы включают дюралюмины и авиаль. Эти сплавы имеют в своем составе по три-четыре, а чаще и больше компонентов. Их способность упрочняться термообработкой, так как почти во всех сплавах этой группы обычно присутствует медь. Медь образует с алюминием твердый раствор с предельной растворимостью 5,6 % при температуре 548°С.

С понижением температуры растворимость меди в алюминии быстро уменьшается. Сплавы, содержащие несколько десятых долей процента меди, обычно имеют однофазную структуру твердого раствора меди в алюминии. При высоком содержании меди (более 0,5 %) образуется химическое соединение СиА1₂, и при низкой температуре сплав имеет двухфазную структуру твердого раствора и СиА1₂.

Если двухфазный сплав, содержащий до 5,6 % меди, нагреть до 500…540°С, то частицы СиА1₂ растворяются в алюминии и сплав приобретет однофазную структуру твердого раствора. Быстрое охлаждение такого сплава (закалка) не дает возможности выделиться фазе СиА1₂ из. твердого раствора, что позволяет получить упрочнение сплава. Наибольший эффект упрочнения наблюдается, если происходит выделение некоторой промежуточной фазы, связанной с началом перегруппировки атомов в кристаллической решетке. Это удается достичь низким отпуском при температуре 100…120°С; более высокий отпуск. приводит к размягчению сплава и выделению фазы СиА1₂.

Дюралюмины — сплавы на основе системы А1—Си—Мg, в которые для повышения коррозионной стойкости сплава дополнительно вводится марганец. Наиболее известны сплавы Д18, содержащий 2,2…3,0 % меди и 0,2…0,5 % магния и Д16, содержащий 3,8…4,6 % меди, 1,2…1,8 % магния и 0,3…0,9 % марганца.

Вредной примесью для дюралюминов является железо, так как оно образует соединение с медью (Си₂А1Fе), нерастворимое в алюминии, связывающее медь и снижающее эффект упрочнения при старении. Кроме того, присутствие железа снижает прочность и пластичность} дюралюмина. Содержание железа не должно превышать 0,5…0,6 %.

Дюралюмин хорошо деформируется и в горячем, и в холодном состоянии; для его упрочнения обычно применяют закалку в воде и естественное старение. Наибольшее упрочнение достигается в первые сутки после закалки и практически заканчивается в течение пяти суток.

Для защиты листового дюралюмина и других видов проката от коррозии, которая даже при добавке марганца остается значительной, широко применяют его плакирование чистым алюминием. Плакирование проводят совместной горячей прокаткой слитка дюралюмина, обложенного листами (толщиной до 6мм) чистого алюминия марок А8 и А85.

Сплавы авиаль (АВ и др.) уступают дюралюминам в прочности, но более пластичны как в горячем, так и в холодном состоянии. Они используются для легких конструкций, требующих гибки и других деформаций при монтаже.

Наиболее прочными алюминиевыми сплавами являются сплавы тина В95, содержащие 1,4…2,0% меди, 1,8…2,8% магния, 0,2…0,6 % марганца, 5,0…7,0 % цинка и 0,1…0,25 % хрома. Но, приме­няя этот сплав, следует иметь в виду, что он еще менее коррозионно-стоек, чем дюралюмин, и его прочностные характеристики сильно по­нижаются при температуре свыше 150°С.

Имеются много других сложных деформируемых сплавов для ковки, штамповки и работы при повышенных температурах: АК4, АК6, АК8, ЛК4—1.

 

 

Вопросы для повторения и закрепления:

1. Что лежит в основе упрочнения алюминиевых сплавов?

2. Как маркируются деформируемые алюминиевые сплавы?

 

Литейные алюминиевые сплавы

Эти сплавы принято маркировать двумя буквами АЛ (алюминиевый литейный) и делить на пять групп:

Группа I — сплавы, на основе системы алюминий — кремний, к которой относятся сплавы АЛ2, АЛ4, АЛ9. Эти сплавы часто называ­ют силуминами.

Группа II объединяет сплавы на основе системы алюминий — кремний — медь. Сюда входят сплавы АЛЗ, АЛ5, АЛ6, а также АЛ32, содержащий кроме трех основных компонентов группы еще марганец и титан.

Группа III — сплавы на основе системы алюминий — медь: АЛ7 и АЛ19. Эти сплавы из-за наличия значительного количества меди более дефицитны и дороги.

Группа IV — сплавы на основе системы алюминий — магний; к ним относятся сплавы АЛ8, АЛ13, АЛ22 и др. Эти сплавы обладают низкой плотностью (почти в три раза легче стали), высокими механи­ческими свойствами, и коррозионной стойкостью. Двойные сплавы начали широко использоваться для получения легких отливок для транспортных машин.

К группе V относят сплавы на основе алюминия и других ком­понентов. Эта группа особенно велика, наиболее популярны в этой |группе сплав АЛ1, содержащий медь, никель и магний, сплав АЛ11, включающий кроме алюминия и кремния большое количество цинка (7…12 %) и немного магния. В эту группу входит также сплав АЛ24, содержащий магний, марганец, цинк, титан и др.

Литейные сплавы алюминия с магнием, медью, а также более сложные сплавы на основе алюминия подвергают термической обработке, так как их основные прочностные и технологические свойства изменяются при этом в очень широких пределах. Многие алюминиевые сплавы с добавками меди и магния подвержены старению, т. е. изме­няют свои свойства при хранении. Например, у сплава АЛЗ, содержа­щего 9,5…11 % магния, в литом состоянии относительное удлинение δ ═ 1 %, а в закаленном состоянии δ= 9…15 %. Если этот сплав нагреть под закалку и медленно охлаждать с печью, его относительное удлинение δ≈2 %, а после пяти суток выдержки при температуре 20°С оно увеличится до δ = 20 %. Изменяются также твердость и прочность.

Наибольшей известностью пользуются силумины и сплавы алюми­ния с медью. Типичным силумином является сплав АЛ2, содержащий 10…13 % кремния. Он обладает высокой жидкотекучестью, малой усадкой. Кроме того, он устойчив против коррозии и относительно легкоплавок. Удовлетворительные механические свойства и структуру силумин приобретает только после модифицирования (рис. 14.1).

Рис. 14.1 Микроструктура силумина до (а) и после (б) модифицирования

 

 

Вопросы для повторения и закрепления:

1. На сколько и на какие группы делятся литейные алюминиевые сплавы?

2. Какие литейные алюминиевые сплавы подвергаются закалки и старению?