Свойства деформируемых алюминиевых сплавов.

По физико-химическим и технологическим свойствам все деформи­руемые алюминиевые сплавы можно разделить на следующие группы:
1) Малолегированные и термически не упрочненные сплавы;
2) Сплавы, разработанные на базе систем: Al-Mg-Si,: Al-Mg-Si-Cu-Mn (АВ, АК6, АК8);
3) Сплавы типа дуралюмин (Д1, Д6, Д16 и др);
4) Сплавы, разработанные на базе системы: Al-Mg-Ni-Cu-Fe (АК2, АК4, АК4-1);
5) Сплавы типа В95, обладающие наибольшей прочностью при комнатной температуре.
    Малолегированные и термически не упрочненные сплавы.
    Наиболее типичными сплавами, отнесенными к этой группе, являются сплавы группы магналий и АМц. Эти сплавы отличаются наиболее высокой коррозионной стойкостью и пластичностью. Упрочнение этих сплавов дости­гается нагартовкой. Они нашли наиболее широкое применение в виде листо­вого материала, используемого для изготовления сложных по конфигурации изделий, получаемых путем горячей штамповки, глубокой вытяжке и про­катки. Из этих же сплавов путем прессования изготовляются трубы. Листо­вые материалы типа магналия обычно подвергаются точечной электросварке, тогда как для марганцовистых материалов можно применять любой вид сварки. Эти сплавы характеризуются сравнительно невысокой прочностью, не намного превосходящей прочность алюминия.
    Марганец, в отличие от остальных элементов не только не ухудшает кор­розионной стойкости алюминиевого сплава, но даже несколько повышает ее. Магний является полезным легирующим элементом. Не считая повыше­ния коррозионного сопротивления, магний уменьшает удельный вес алюми­ниевого сплава (так как он легче алюминия), повышает прочность, не снижая пластичности. Поэтому алюминиевые сплавы получили распространение как более прочные и легкие, чем чистый алюминий.
    Сплавы, разработанные на базе систем: Al-Mg-Si,: Al-Mg-Si-Cu-Mn
Г руппа сплавов АВ, АК6, АК8 по химическому составу значительно отлича­ется как от сплавов типа дуралюмин, так и сплавов типа АК2 иАК4.
Сплавы АВ относятся к малолегированным сплавам, но применяются в тер­мообработанном состоянии. Основным упрочнителем их является фаза Mg2Si, а также фаза CuAl2. Добавка марганца и хрома способствует измель­чению структуры и некоторому повышению температуры рекристаллизации.
По прочности сплавы АВ несколько уступают сплавам типа дуралюмин и сплавам АК6, АК8, а по пластичности превосходят последние.
    Сплавы типа авиаль нашли наиболее широкое применение для изготовле­ния различных весьма сложных по форме полуфабрикатов, полу­чаемых путем горячей штамповки, ковки, глубокой вытяжки и прокатки.
    Сплавы типа дуралюмин.
Наиболее типичным представителем сплавов типа дуралюмин является сплав Д1. К этой же группе относятся сплавы Д6, Д16 и др. Следует отметить, что сплавы Д6 и Д16 обладают более высокой прочностью, чем сплав Д1. Боль­шинство сплавов типа дуралюмин применяется в закаленном и естественно состаренном состоянии. Все эти сплавы имеют наибольшее распространение для изготовления труб, прутков, профилей и листов. По своей природе сплавы Д3П и Д18П также относятся к числу сплавов типа дуралюмин, но они менее легированы и отличаются весьма высокой пластичностью. По­этому сплавы Д3П и Д18П нашли широкое применение в основном, для изго­товления заклепок.
    Сплавы, разработанные на базе системы: Al-Mg-Ni-Cu-Fe.
К этой группе относятся прежде всего сплавы АК3, АК4, АК4-1, которые по фазовому составу, следовательно и по свойствам, резко отличаются от спла­вов типа дуралюмина. Эти сплавы нашли наиболее широкое применение для ковки штамповки поршней, картеров и др. деталей, работающих при повы­шенных температурах. Из сплавов АК4, АК4-1 изготавливают детали колес компрессоров, воздухозаборников, крыльчатки мощных вентиляторов, лопа­сти и другие детали, работающие при повышенных температурах.
    Сплавы типа В95, обладающие наибольшей прочностью при комнат­ной температуре.
    Из всех деформируемых сплавов наибольшую плотность имеют сплавы В95, хотя этим сплавам присущи следующие недостатки: пониженная пла­стичность; повышенная чувствительность к коррозии под напряжением; большая чувствительность к повторным нагрузкам и действию острых над­резов, чем у сплава типа дуралюмин; склонность к резкому снижению проч­ностных характеристик с повыше­нием температуры выше 1400С.
    Сплав В95 применяется в виде прессованных профилей, прутков, различ­ных штамповок. Все эти полуфабрикаты поставляются как в отожжен­ном, так и в закаленном и искусственно состаренном состояниях. Сплавы типа В95 путем термической обработки получают упрочнение в большей мере, чем другие алюминиевые сплавы. Время выдержки как при темпера­туре закалки, так и при искусственном старении может резко изменяться в зависимости от толщины и структуры сплава.
Эти сплавы после закалки получают значительное упрочнение, но еще со­храняют достаточно высокую пластичность, благодаря чему поддаются хо­рошей деформации. Поэтому способом штамповки или выколотки из полу­фабрикатов свежезакаленного состояния можно получать детали за одну операцию.
    Необходимо учитывать, что деформирование, выполненное в процессе естественного старения, у многих сплавов вызывает снижение предела проч­ности на 2 кг/мм² по сравнению с пределом прочности, получаемым при ста­рении сплавов после деформирования. Поэтому рекомендуется производить деформирование сплавов Д1 только в свежезакаленном состоянии в течение 2 час. после закалки, а сплавов Д6 и Д16 в течение 30 мин.

Технологические свойства металлов и их сплавов — это часть их общих физико-химических свойств. Знание этих свойств позволяет более обоснованно проектировать и изготовлять изделия с улучшенными для данного сплава качественными показателями. К технологическим свойствам деформированных алюминиевых сплавов относятся:

Пластичность или деформируемость — способность металла (сплава) изменять форму при гибке, ковке, штамповке, прокатке и прессовании без нарушения целостности. Некоторые технологические пробы, используемые для исследования металлов на деформируемость, стандартизированы. Оценка качества металла при исследовании его деформируемости производится визуально по состоянию поверхности после испытания.

Жидкотекучесть — это способность металла заполнять литейную форму. Она зависит от вязкости, поверхностного натяжения и температуры заливки расплава. Чем выше жидкотекучесть расплава, тем легче заполнять сложную литейную форму.

Свариваемость — способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения при их плавлении. Хорошая свариваемость характеризуется плотным швом в зоне сварки, без трещин и раковин.

Паяемость — способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения с помощью промежуточного сплава - припоя (адгезива), температура плавления которого значительно ниже температуры соединяемых металлов. При пайке не происходит структурных изменений соединяемых металлов, так как они не нагреваются до высоких температур и не плавятся, как при сварке. Припои и соответствующие им флюсы выбирают в зависимости от металлов и сплавов, подлежащих пайке.

Упрочняемость — способность металлов и сплавов улучшать свои свойства (прочность, износостойкость, твердость и др.) за счет термической, химико-термической, термомеханической, механической и других видов обработки.

Незакаливаемость — способность металлов и сплавов не изменять свои прочностные и пластические свойства после нагревания и резкого охлаждения, что имеет большое значение при сварочных процессах.

При испытании на незакаливаемость металл нагревают до 750 °С,

затем резко охлаждают в поде, после чего проверяют его на изгиб.

Обрабатываемость резанием — свойство металла или сплава обрабатываться резцом или абразивом. При хорошей обрабатываемости получается малая шероховатость поверхности (чистота), обеспечивается точность размеров готовой детали. Хорошо обрабатываемые металлы обладают невысоким сопротивлением резанию, не затрудняют процесс стружкообразования, не снижают стойкость инструмента.