 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Сибирь" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjf1Guop
| |
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВАХ
Алюминий имеет малый удельный вес (2,7) и низкую температуру плавления (660°). Температура области плавления алюминия и его сплавов приведена в табл. 59. Он обладает высокой пластичностью и малой прочностью. Поэтому как конструкционный материал технически чистый алюминий имеет ограниченную область применения. Алюминий главным образом служит основой для алюминиевых конструкционных сплавов. Он имеет высокий коэффициент тепло- и электропроводности и обладает также большой скрытой теплотой плавления - 100 кал/г); поэтому для расплавления алюминия требуется большая затрата тепла, чем, например, для меди, имеющей более высокую температуру плавления (1080°). Некоторые теплофизические свойства алюминия сравнительно со сталью даны в табл. 60. Алюминий имеет очень большое сродство к кислороду, но ввиду плотности покрывающей его пассивирующей пленки окиси А12O3 он очень слабо корродирует на воздухе и в некоторых других средах. Чем чище алюминий, тем выше пассивирующее влияние пленки его окиси. Примеси, особенно не растворимые в алюминии, снижают его сопротивление коррозии. Данные об алюминиевых сплавах можно найти в справочной литературе.
Таблица 59. Температура области плавления алюминия и его сплавов:
Таблица 60. Теплофизические свойства алюминия сравнительно со сталью:
При одновременном присутствии железа и кремния в алюминии образуются тройные соединения, наличие включений которых придает сплаву повышенную хрупкость. Поэтому в большинстве алюминиевых сплавов, применяемых в деформированном виде, примесь кремния и железа свыше 1 % не допускается.
Отжиг алюминия, содержащего железо, в противоположность алюминию с кремнием не повышает его вязкости и пластичности.
Загрязнения в техническом алюминии повышают его прочность по сравнению с чистым алюминием. Все же технический алюминий в мягком отожженном состоянии обладает низким пределом прочности на разрыв, малой твердостью и низким пределом упругости и текучести. Прочность алюминия может быть значительно увеличена нагартовкой, однако при этом снижается его пластичность.
Другим средством повышения механической прочности алюминия является присадка в сплав меди, магния, марганца, цинка, никеля, кремния, хрома, титана и других элементов в отдельности или в комбинации друг с другом.
Технические алюминиевые сплавы в зависимости от предела насыщения твердого раствора при эвтектической температуре разделяются на деформируемые (сплавы, лежащие до предела насыщения) и литейные (сплавы, лежащие за пределом насыщения).
Деформируемые сплавы разделяются на неупрочняемые и упрочняемые термической обработкой. Теоретической границей их является предел насыщения твердого раствора при комнатной температуре.
Литейные сплавы могут упрочняться термической обработкой, причем степень их упрочнения тем больше, чем меньше легирован литейный сплав.
Алюминиевые сплавы маркируются по следующему принципу: марки литейных сплавов имеют первую букву А, за ней Л. Сплавы для ковки и штамповки за буквой А имеют букву К. После этих двух букв ставится условный номер сплава.
Принятые обозначения деформированных сплавов такие: сплава авиаль - АВ, алюминиево-магниевого - АМг, алюминиево-марганцового - АМц. Дуралюмины обозначаются буквой Д с последующим условным номером.
Механическая прочность неупрочняемых термической обработкой деформируемых сплавов определяется количеством введенных присадок из других металлов в алюминий и степенью холодной нагартовки. К таким сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем (АМц) или с магнием (АМг, АМг5).
Марганец в алюминии несколько повышает коррозионную стойкость сплава и прочность. Магний повышает коррозионную стойкость и прочность, уменьшает удельный вес, но не снижает пластичности.
К деформируемым алюминиевым сплавам, подвергаемым термической обработке, относятся дуралюмин, авиаль, магналий и ряд Других.
Упрочняющая термообработка алюминиевых сплавов состоит из закалки с последующим старением.
Закалка термически обрабатываемых алюминиевых сплавов основана на изменении растворимости промежуточных соединений в основном алюминиевом растворе или в алюминии (в алюминие-во-медных сплавах). Однако твердый раствор с концентрацией, соответствующей высокой температуре, с которой был закален сплав, при комнатной температуре, является неустойчивым. Поэтому в сплаве происходят процессы, ведущие к возрастанию прочности и уменьшению пластичности. Такое изменение свойств сплава после закалки называется старением.
В зависимости от температуры, при которой происходит старение, различают естественное старение, протекающее при комнатной температуре, и искусственное при повышенной температуре. Естественно состаренный сплав находится в неравновесном состоянии. При нагреве на 150-250° сплав разупрочняется и возвращается к свежезакаленному состоянию. Этот процесс называется возвратом.
Сплавы, содержащие сравнительно большое количество железа, не подвержены естественному старению. Это относится, например, к алюминиевомедным сплавам с содержанием железа около 0,2-0,3%.
Магний даже в весьма малых количествах при наличии в сплаве примеси железа придает сплаву способность к старению при комнатной температуре. Введение магния в количестве 1 -1,5% упрочняет сплав и поэтому наиболее прочные алюминиевые сплавы содержат, помимо 4-5% меди, также и 1-1,5,% магния.
Упрочнение алюминиевых сплавов, вызванное термической или механической обработкой, снимается отжигом, режимы которого зависят от марки сплава, вида и степени упрочнения сплава.
Ниже дается краткая характеристика наиболее употребительных алюминиевых сплавов, упрочняемых термической обработкой.
Дуралюмин - это алюминиевый сплав, применяемый в деформированном состоянии, упрочняемый термической обработкой и естественно стареющий. В состав дуралюминов входит Al, Сu, Mg, Mn, Si и Fe.
Из перечисленных примесей Сu, Mg и Мn вводятся специально, a Si и Fe - случайные примеси. Из них Fe - вредная примесь. Мn вводится для повышения коррозионной устойчивости. Си, Si и Mg, образуя растворимые в алюминии соединения, вызывают упрочнение сплава при термической обработке.
Дуралюмин обычно содержит от 3,5 до 5,5% Сu; 0,4-1,8% Mg; до 1,2% Si; 0,4-l,5% Мn и до 1% Fe. С целью увеличения коррозионной стойкости дуралюмин плакируют чистым алюминием.
Авиаль - сплав, не содержащий меди и поддающийся старению только при повышенных температурах.
Деформируемые алюминиево-магниевые сплавы. Выше уже отмечалось, что присадки Mg и Мn упрочняют алюминий. При этом алюминиево-магниевые сплавы приобретают даже в мягком состоянии значительно более высокие механические свойства, чем чистый алюминий. Сплавы АМг и АМг5 в соответствии с диаграммой состояния (фиг. 206) могут упрочняться термической обработкой, но эффект последней настолько мал, что эти сплавы относят к неупрочняемым термической обработкой. Различают нагартованные (степень нагартовки - 80%), полунагартованные (степень нагартовки - 40%) и отожженные сплавы. При нагреве холодно-деформированных алюминиево-магниевых сплавов до определенной температуры происходит возврат их механических свойств к мягкому состоянию, и при дальнейшем нагреве эти свойства не изменяются (фиг. 207).
Чем выше степень нагартовки, тем ниже температура отжига. Температура отжига алюминиево-магниевых сплавов зависит от состава сплава и находится в пределах 350-450°.
Условия рекристаллизации этих сплавов такие же, как и технического алюминия.
Присадка магния до 3% не снижает коррозионной стойкости алюминия.
С алюминием магний образует соединения, которые либо растворяются в твердом растворе, либо выпадают по границам кристаллов в виде дисперсных выделений. С помощью деформирования в нагретом состоянии и последующей термической обработки грубые кристаллы литой структуры размельчаются и выделения вводятся в твердый раствор.
Тонкие выделения вновь могут выпадать в результате последующей термической обработки; они мало влияют на механические свойства этих сплавов, но снижают коррозионную стойкость.
В особенности нежелательна в этом отношении структура, в которой выделения располагаются в виде непрерывной сетки, так как при этом появляется опасность межкристаллитной коррозии. Для предупреждения последней рекомендуется закалка с 500°.
Все вышеуказанное относится, в частности, ко второй фазе (Al3Mg2) в сплаве АМг5. Перевод этой фазы при закалке в твердый раствор повышает коррозионную стойкость сплава. При искусственном старении такого закаленного сплава вторая фаза выпадает в дисперсной форме. При этом повышается прочность, но коррозионная стойкость резко падает.
Деформируемые сплавы особо высокой прочности в качестве основных присадок содержат медь, магний и цинк. Из этой группы практическое значение в настоящее время имеет сплав В95.
Алюминиевые сплавы для ковки или штамповки, помимо высокой прочности, должны обладать хорошей пластичностью в горячем состоянии. Для этой цели применяют дуралюмин или сплавы, близкие к дуралюмину.
Жароупорные алюминиевые сплавы. От сплавов этого типа требуется, чтобы они обладали высокой механической прочностью при рабочих температурах 200-300°. Это достигается введением в алюминий растворимых в нем элементов. Кроме того, в эти сплавы специально вводят присадки железа и никеля.
Литейные сплавы отличаются от деформируемых более высоким легированием, обеспечивающим образование эвтектики. Наличие эвтектики сообщает сплаву хорошие литейные свойства: жидкотекучесть и сопротивление сплава усадочным напряжением. Однако механические свойства ряда сплавов с эвтектикой очень низки. Исключение составляют силумины - группа алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния. Эти сплавы не упрочняются термообработкой, но их механические свойства повышаются введением перед их отливкой таких веществ, как, например, фтористый натрий и хлористый натрий. Такие сплавы называются модифицированными.
Специальные силумины, помимо кремния, содержат также медь и магний. Поэтому можно для этих сплавов применять упрочняющую термическую обработку.
Из литейных сплавов особенно высокими свойствами обладает сплав магналий, содержащий 10% Mg и подвергающийся упрочняющей термообработке.
Алюминиево-магниевый литейный сплав AЛ13 представляет собой тройной литейный сплав (А1 + Mg + Si), в котором содержание магния таково, что сплав далеко не насыщен. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ