 |
Реклама. ООО "ГК "Велунд Сталь НН" ИНН 5262389270 Erid: 2SDnjdZde8T
| |
Сплавы системы Al-Сu-Mg-Fe-Ni (АК4, АК4-1)
Сплавы АК.4 и АК.4-1 располагаются в фазовой области а+S. По сравнению с дуралюминами в сплавах АК4 и АК4-1 содержится в 2,5 раза меньше меди и полностью отсутствует марганец. В качестве обязательной добавки в этих сплавах является кремний. При содержании кремния до 0,25-0,3 % он эффективно повышает теплопрочность и не оказывает существенного влияния на коррозионную стойкость (сплав АК4-1). При более высоком содержании кремния (сплав АК4) в структуре появляется дополнительно еще одна электроотрицательная фаза (Mg2Si). В результате коррозионные свойства сплава падают. Поэтому в последнее время сплав АК4-1 практически полностью вытеснил сплав АК4. Другой особенностью сплава АК4-1 является то, что вследствие повышенного содержания в нем железа и никеля в матрице и на границах зерен присутствует довольно значительное количество частиц тугоплавких компонентов. Последние выступают в качестве эффективных катодов и поэтому оказывают заметное влияние на коррозионную стойкость полуфабрикатов. Так, сопротивление общей коррозии (по потере массы) у сплава АК4-1 заметно ниже, чем у сплава Д16. Указанные элементы оказывают неблагоприятное влияние и на другие характеристики, в частности, на РСК. В то же время железо-никелевые интерметаллиды способствуют более гомогенному распределению дислокаций, а также более равномерному транскристаллитному распределению коррозии.
В естественно состаренном состоянии, особенно после технологических нагревов или воздействия солнечной радиации, полуфабрикаты из сплава АК4-1 имеют низкое сопротивление МКК и КР и в этом отношении существенно уступают сплаву Д16. Этот сплав применяют только в искусственно состаренном состоянии. Старение проводят по изотермическому режиму при температуре, близкой к критической температуре растворимости зон ГП (190-210°С). Это обеспечивает за относительно короткое время (18-24 ч) получение высокой плотности выделений и, следовательно, достаточно высокого уровня механической прочности. При этом стабилизируются и коррозионные свойства. Полуфабрикаты становятся практически не чувствительными к КР (в поперечном и продольном направлениях), хотя в этом случае у сплава и появляется некоторая тенденция к понижению сопротивления РСК. Перестаривание сплава в указанной области температур приводит к более заметному понижению сопротивления РСК. Небольшая степень деформации полуфабрикатов после закалки (на 1,5-4 %, например, при правке полуфабрикатов) заметно ускоряет процесс старения. Это приводит к тому, что оптимальный уровень механических и коррозионных свойств в процессе искусственного старения наступает при меньших выдержках по сравнению с недеформированными полуфабрикатами.
Свойства полуфабрикатов из сплава АК4-1 в значительной степени зависят от технологических факторов. Поэтому при производстве полуфабрикатов следует предъявлять повышенные требования к выполнению всех параметров технологического цикла и проводить тщательный контроль качества полученных полуфабрикатов. Опыт показывает, что контроль можно быстро и эффективно осуществлять при определении значений электропроводности с использованием вихревых токов. Статистический анализ значений электропроводности и сопротивления коррозионному растрескиванию труб сплава АК4-1 диаметром 20-40 мм и толщиной стенки 2-4 мм показал, что трубы с электропроводностью, превышающей 22,5 МСм/м, не обладают чувствительностью к коррозионному растрескиванию при исопытании по методу заданной деформации. Как правило, полуфабрикаты из сплава АК4-1 имеют рекристаллизованную структуру, вследствие чего анизотропия коррозионных и механических свойств обусловлена только текстурой деформации и ориентацией катодных составляющих - тугоплавких компонентов.
Механизм наиболее опасных видов коррозии (МКК, РСК, КР) в сплаве АК4-1 вследствие наличия большого количества железа и никеля имеет ряд специфических, присущих только этому сплаву особенностей.
Межкристаллитная коррозия в сплаве АК4-1, как и в сплаве Д16, обусловлена селективным травлением приграничных участков, имеющих более отрицательный потенциал (по отношению к телу зерна) вследствие обеднения их медью. Однако скорость травления указанных зон вдоль границ зерен неодинакова. Из-за строчечного распределения интерметаллидных частиц железа и никеля, выступающих в качестве эффективных катодов, коррозионные процессы интенсивно проходят по границам зерен, расположенным параллельно поверхностям полуфабриката, т. е. вдоль направления прессования, прокатки и т. п. Эти обстоятельства и обусловливают появление РСК вблизи пика максимальной прочности и дальнейшее понижение сопротивления этому виду коррозии по мере перестаривания сплава, т. е. когда происходит разблагороживание матрицы и выравнивание концентрации меди между приграничными участками и объемом зерна, приводящее к резкому возрастанию сопротивления МКК. Поскольку катодные частицы располагаются строчками по телу зерна, то расслаивающая коррозия для сплава АК4-1, так же как и для сплавов системы А1-Zn-Mg, может иметь транскристаллитный характер.
Таким образом, полуфабрикаты из сплава АК4-1 с рекристаллизованной структурой чувствительны к РСК и в искусственно состаренном состоянии. В этом заключается принципиальное отличие сплава АК4-1 от Д16 и в какой-то степени от сплава В95. Механизм КР для этих сплавов во многом аналогичен механизму КР сплава Д16. При испытании по методу заданной деформации этот сплав в поперечном и продольном направлениях имеет повышенный уровень коррозионной устойчивости под напряжением по сравнению со сплавом Д16Т1. В случае испытаний при заданных нагрузках свойства полуфабрикатов из сплава АК4-1 (особенно в высотном направлении) заметно превосходят свойства сплава Д16Т1.
В табл. 54 приведены свойства ряда промышленных партий плит из сплава АК4-1, состаренных при 195, 200 и 205 °С. При недостаточной длительности старения (12 ч) при 195 °С пороговый уровень напряжения σкр=175 МПа для плит, полученных по первым двум технологическим схемам и несколько меньшее значение σкр имеют плиты, полученные из слитка большего сечения. Увеличение продолжительности старения при этой температуре до 19 ч существенно повышает сопротивление КР. В этом случае значение σкр достигает 230 МПа. Повышение температуры старения до 200 °С приводит к аналогичным результатам только для плит, изготовленных по I и II технологическим схемам. И только лишь одновременное увеличение и температуры и длительности выдержки (205 °С, 19 ч) приводит к стабилизации плит, полученных по III схеме.
Что касается условий литья, то, по-видимому, эта технологическая операция не оказывает существенного влияния на коррозионные свойства плит. Стремление к увеличению степени пластической деформации при производстве полуфабрикатов не всегда дает положительные результаты. Быстрое разрушение образцов (табл. 54) из плит, полученных по III технологической схеме, обусловлены, как показал анализ изломов, наличием в них дефектов - расслоений.
Из этой таблицы также следует, что отрицательное действие дефектов устраняется при условии старения полуфабрикатов по режиму Т2 (195-205 °С, 19 ч). Это указывает на большие потенциальные возможности такого режима старения, обеспечивающего повышенный запас надежности работы конструкций относительно сопротивления КР.
Высокий уровень сопротивления КР полуфабрикатов из сплава АК.4-1, состаренных по режиму Т2, был подтвержден испытаниями по методу заданной нагрузки высотных образцов, изготовленных из плит (толщина 60 мм), в условиях их длительных испытаний на промышленной атмосферной станции (табл. 55). За период более 8,5 лет не наблюдали ни одного случая разрушения образцов, несмотря на довольно жесткий вид испытаний (на установках «Сигнал»).
Следует отметить наличие для сплава АК4-1, так же как и для сплавов системы А1-Zn-Mg-(Сu), пороговой температуры старения (рис. 80). Независимо от продолжительности старения при 190 °С сопротивление КР практически не растет. Повышение температуры всего на 5 °С приводит к резкому увеличению сопротивления КР. Эти эксперименты показывают, что при формировании режимов старения полуфабрикатов из сплава АК4-1 нижний предел по температуре следует устанавливать на уровне не ниже 195 °С.
При изучении влияния на коррозионные свойства ряда других технологических схем получения плит из этого сплава установлено, что независимо от формы и размера слитка, способа и величины пластической деформации его перед прокаткой коррозионные свойства плит практически остаются на одном уровне. Некоторое повышение сопротивления КР имеет место лишь при увеличении степени холодной деформации после закалки (растяжение) с 0,9 до 2,7 Повышение плотности дислокаций ускоряет распад твердого раствора и способствует более равномерному распределению упрочняющих частиц в матрице.
Коррозионные характеристики для других полуфабрикатов из сплава АК4-1 представлены в табл. 56-58.
Видно, что отдельные партии тонких (1,0-2,0 мм) листов чувствительны, хотя и в меньшей степени, чем сплав Д16 (в состоянии Т и Т1), к КР при испытании в «скобе», весьма интенсивно подвергаются коррозии в кислом растворе при испытании на МКК (И составляет 76-91 % при Р = 50 % и 100 % при Р=95 %). Глубина коррозионных поражений довольно значительна (h = =0,22?0,30 мм), однако этот показатель также несколько ниже, чем для аналогичных полуфабрикатов из сплава Д16Т1 и заметно выше (примерно в 4 раза), чем для Д16Т. Потенциал коррозии (φк) для сплава АК4-1 или равен, или несколько отрицательнее потенциала пробоя (φпр) и отрицательнее потенциала коррозии для сплава Д16. Последнее обусловлено наличием в структуре сплава электроотрицательной фазы S. Меньшая по сравнению со сплавом Д16 разница потенциалов между φпр и φк, по-видимому, связана с большим количеством катодных составляющих (интерметаллидных соединений железа и никеля), которые способствуют депассивации сплава и обусловливают высокую интенсивность коррозионных поражений.
С увеличением толщины листов (2,5-6,0 мм) сопротивление КР в поперечном направлении возрастает - при испытании по методу заданной деформации образцы не разрушаются за 90 сут (см. табл. 56). Однако при этом уменьшается сопротивление расслаивающей (с 3,7- 5,7 до 4,4-7,3 баллов) и в некоторой степени межкристаллитной (с 0,22-0,3 до 0,24-0,38 мм- коррозии, хотя структура полуфабрикатов ни по степени рекристаллизации, ни по размерам зерен не претерпевает заметных изменений.
Исследование листов толщиной 2,5-6,0 мм в поперечном направлении по методу заданной нагрузки показало, что время до разрушения в этом случае падает по сравнению с испытаниями по методу заданной деформации (см. табл. 56) и при Р-5 % составляет менее суток. Такое различие обусловлено тем, что при испытании в «скобах» на образцах из сплава АК4-1 возникает большое количество микротрещин, которые способствуют релаксации напряжений и, таким образом, тормозят развитие магистральной трещины, приводящей к разрушению образца.
Коррозионные свойства прессованных полуфабрикатов с толщиной стенки не более 4 мм несколько отличаются от коррозионных свойств листового материала. Во-первых, несколько уменьшается сопротивление РСК и, во-вторых, заметно возрастает максимальная (Р =95%) глубина коррозионных поражений (также имеющих расслаивающий характер) при испытании в кислом растворе (см. табл. 57, 58). По-видимому, это связано с более ярко выраженным строчечным распределением катодных составляющих сплава в прессованных полуфабрикатах по сравнению с катаными.
|
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ