Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой

К этой группе сплавов относятся технический алюминий и сплавы, легированные марганцем (сплавы АМц) и магнием (сплавы АМг). Химический состав и механические свойства сплавов приведены в табл. 10.4. Сплав состоит из a-твердого раствора и вторичных выделений фазы МпА16, переходящих в твердый раствор при повышении температуры. В присутствии железа вместо МпА16 образуется сложная тройная фаза (Mn, Fe)Al6, плохо растворимая в алюминии. При понижении температуры прочность быстро растет, поэтому сплавы АМц нашли широкое применение в криогенной технике.

Структура сплавов АМц относится к системе А1—Мп (рис. 10.7, а).

Диаграмма состояния (а) и микроструктура (б) алюминиевого сплава системы AI—Мп

Рис. 10.7. Диаграмма состояния (а) и микроструктура (б) алюминиевого сплава системы AI—Мп:

Ж — жидкость; 1 — МпА16; 2 — a-твердый раствор; х 300

Магний образует с алюминием a-твердый раствор (рис. 10.8), и в области концентраций от 1,4 до 17,4% Mg происходит выделение вторичной [3-фазы (MgAl), но сплавы, содержащие до 7% Mg, дают очень незначительное упрочнение при термической обработке, поэтому их упрочняют пластической деформацией — нагартовкой (нагартованные — 80% наклепа, полунагартованные — 40% наклепа).

Сплавы АМг применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, сваркой, от которых требуется высокая коррозионная стойкость (в автомобилестроении — сварные топливные баки, бензопро-

Диаграмма состояния алюминиевого сплава системы AI—Мд

Рис. 10.8. Диаграмма состояния алюминиевого сплава системы AI—Мд

воды и маслопроводы, кузовные элементы; в судостроении — переборки, заклепки, корпуса мачт).

Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой

К деформируемым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы систем: А1—Си—Mg — дюралюмины (Д1, Д16, Д18, Д19); AI—Mg—Si—Си — ковочные сплавы (АК6, АК8); AI—Zn— Mg—Си — высокопрочные сплавы (В95, ВД17); А1—Си—Mg—Fe— Ni — жаропрочные сплавы (АК6, АКЦ4-1).

Дюралюмины (система AI—Си—Mg) отличаются хорошим сочетанием прочности и пластичности. Из диаграммы состояния (рис. 10.9, а) видно, что медь с алюминием образует твердый раствор (при эвтектической температуре максимальная концентрация меди — 5,65%). С понижением температуры растворимость меди уменьшается (до 0,1% при 20 °С). Из твердого раствора при понижении температуры выделяется Q-фаза (СиА12) содержащая -54,1% Си (объемно-центрированная тетрагональная кристаллическая решетка, твердость 530 HV). В сплавах, дополнительно легированных магнием, образуется еще одна -S'-фаза (CuMgAl2) с ромбической кристаллической решеткой (564 HV). Чем больше меди содержится в сплаве (рис. 10.9, б), тем большее количество 0-фазы будет в его структуре (сплав Д1). Увеличение содержания магния приводит к росту количества 5-фазы и к повышению прочности сплава (сплав Д16, Д18).

Дюралюмины

Рис. 10.9. Дюралюмины:

а — диаграмма состояния системы AI—Си—Мд; б — зависимость прочности дуралюминов от соотношения меди и магния при их постоянном суммарном содержании 5%:

0, S, 7-фазы

Термическая обработка сплавов заключается в закалке (нагрев сплава Д1 до 500—510 °С, сплавов Д16 и Д18 до 495—505 °С; охлаждение в воде при 40 °С) и старении.

После закалки структура сплава состоит из пересыщенного твердого раствора и нерастворимых фаз, образуемых примесями.

При естественном старении (5—7 суток) образуются зоны, обогащенные медью и магнием (зона Гинье—Престона, или зона Г-П). Естественное старение позволяет получить сплавы с хорошей пластичностью и малой чувствительностью к концентраторам напряжений.

Искусственному старению (10 часов при температуре 190 °С) под- вергают детали, работающие при повышенных температурах

(до 200 °С). При этом большое значение имеет начальный (инкубационный) период старения (20—60 мин). В этот период сплав сохраняет высокую пластичность и низкую твердость, что позволяет проводить такие технологические операции как клепка и правка.

Дюралюмины применяются для лопастей воздушных винтов, силовых элементов конструкций самолетов, кузовов автомобилей (Д1, Д16), для деталей, работающих при нагреве до 200—250 °С (Д19, ВД17).

Ковочные сплавы (система А1—Mg—Si—Си) обладают хорошей пластичностью. По химическому составу сплавы близки к дуралю- минам, отличаясь более высоким содержанием кремния. Поэтому в их структуре вместо Л1-фазы присутствуют кремнийсодержащие фазы: четвертая фаза (Al, Си, Mg, Si) и (3-фаза (Mg2Si). Пластическое деформирование сплавов ведут при температуре 450—475 °С.

Сплавы с пониженным содержанием меди (АК6) имеют хорошую технологическую пластичность, но низкую прочность. Их применяют для изготовления средненагруженных деталей (крыльчатки, фитинги, качалки, крепежные детали). Сплава с повышенным содержанием меди (АК8) более прочны, но имеют пониженную пластичность. Их применяют для высоконагруженных деталей несложной формы (пояса лонжеронов, рамы).

Сплав АКЦ-1 используется для изготовления деталей реактивных двигателей (крыльчатки насосов, колеса, компрессоры, диски, лопатки).

Высокопрочные сплавы (система Al—Zn—Mg—Си) отличаются высоким временным сопротивлением (600—700 МПа), но при этом не являются жаропрочными. Максимальная рабочая температура изделий из этих сплавов при длительной эксплуатации не может превышать 100—120 °С. Сплавы применяются для высоконагруженных конструкций, работающих в основном в условиях напряжений сжатия (детали обшивки, лонжероны самолетов и другие детали).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >