Сплавы алюминия

Сплав АД1 - это алюминий технической чистоты, содержащий до 0,7% примесей, главные из которых - Fe и Si . Примеси Fe и Si ., а так же некоторых других металлов несколько повышают прочностные характеристики, но значительно снижают показатели пластичности и электропроводность сплава. Технический А l имеет высокую химическую стойкость в ряде сред, превосходя другие металлы. Высокая химическая стойкость алюминия объясняется на его поверхности тонкой, но достаточно плотной окисной пленки. Коррозионная стойкость алюминия тем выше, чем меньше содержание примесей (особенно Fe и Si .). Практически не снижают коррозионной стойкости лишь магний и марганец. Полуфабрикаты из сплава АД1 поставляются в отожженном и горячепрессованном состоянии. Однако независимо от состояния поставки заключительной операцией обработки прессованных профилей является правка растяжением, а также на роликоправильных машинах. При правке несколько повышаются прочностные свойства и интенсивно снижаются показатели пластичности.

Сплав АМц - является единственным деформируемым сплавом так называемой бинарной системы Al - Mn . Он обладает высокой коррозионной стойкостью, практически не отличается от коррозионной стойкости сплава АД1. Полуфабрикаты из сплава АМц хорошо свариваются газовой, атомно-водородной, аргоно-дуговой и контактной сваркой. Сплав хорошо деформируется в холодном состоянии и в горячем, температурный интервал (320-470 ° C) Термической обработкой не упрочняется, и профили из него поставляются в отожженном или горячепрессованном состоянии.

Сплав АМг3, Амг2 - относится к системе А l - Mg - Mn - Si . Он обладает высокой коррозийной стойкостью, хорошо сваривается точечной, роликовой, газовой сваркой. Сплав хорошо деформируется в холодном и горячем состояниях. Интервал горячей деформации находится в пределах 340-430 ° C, охлаждение после горячей деформации на воздухе. Термической обработкой сплав не упрочняется: профили из него поставляются в горячепрессованном или отожженном состояниях. При производстве профилей применяют два вида отжига: низкий при температуре 270-300 ° C и высокий (полный) при 360-420 ° C. Охлаждение после отжига на воздухе.

Сплав АД31 является представителем системы Al - Mg - Si . Он характеризуется высокими пластическими свойствами в температурно-скоростных условиях обработки давлением и повышенной коррозионной стойкостью. Коррозионная стойкость сплава практически не снижается при сварке. Сплав АД31 интенсивно упрочняется при термической обработке. Если в отожженном состоянии прессованные профили из сплава АД31 имеют предел прочности 10-12 кгс/мм 2 , то после закалки и естественного старения предел прочности до 18-20 кг/мм 2 . Относительное удлинение при этом снижается не очень сильно (с 23-25 до 15-20%). Более значительное упрочнение сплава может быть получено искусственным старением при температуре 160-190 ° C, при этом предел прочности повышается до 27,5-30,0 кг/мм 2 . Однако при искусственном старении более интенсивно снижаются пластические характеристики. На степень упрочнения сплава АД31 при искусственном старении существенное влияние оказывает время перерыва между закалкой и искусственным старением. Так с увеличением времени перерыва от 1,5 до 4 часов снижается предел прочности и предел текучести на 3-4 кг/мм 2 . Время выдержки при искусственном старении на механические свойства полуфабрикатов из сплава АД31 существенного влияния не оказывает. Сплав АВ - относится к системе Al - Mg - Si - Cu Он имеет высокие пластические характеристики. Несмотря на относительно небольшое содержание М n при получении прессованных полуфабрикатов из сплава АВ и после термической обработки позволяет получить изделие с достаточно высокими прочностными характеристиками. Как и АД31 сплав АВ интенсивно упрочняется при термической обработке. Даже естественным старением после закалки возможно повысить предел прочности по сравнению с этой характеристикой. Однако при искусственном старении существенно снижаются пластические характеристики (относительное удлинение уменьшается примерно вдвое). В отличие от сплава АД31, обладающего высокой коррозионной стойкостью как в естественно, так и в искусственно состаренном состоянии, коррозионная стойкость сплава АВ при искусственном старении существенно снижается и появляется склонность к коррозии. Снижение коррозионной стойкости сплава АВ тем больше, чем выше содержание в нем С u . С увеличением содержания в сплаве С u снижаются пластические характеристики и прочностные. Так при содержании меди 0,25% прочность уменьшается на 25%, а относительное удлинение на 90%. Поэтому для повышения коррозионной стойкости содержания меди в сплаве часто ограничивают до 0,1%. Сплав АВ удовлетворительно сваривается точечной, роликовой и аргонодуговой сваркой.

Сплав АМг6-АМг5 - относится к системе Al - Mg - Mn . Он имеет высокие пластические характеристики, как при комнатной , так и при повышенных температурах, и обладает высокой коррозионной стойкостью в различных средах, в том числе и в морской воде. Это, а также хорошая свариваемость сплава предопределяет широкое применение его в судостроении. Несмотря на довольно значительное увеличение растворимости магния в алюминии при повышении температуры, упрочнение при закалке сплава АМг6 весьма незначительно, поэтому сплав Амг6 как и другие сплавы группы магния (АМг2, АМг3,5) относятся к термически не упрочняемым. Полуфабрикаты из сплава АМг6 поставляются обычно в отожженном состоянии. Отжиг производится при сравнительно невысоких температурах (310-335 ° C) с охлаждением на воздухе. При более высоких температурах отжига повышается склонность к коррозии, поэтому для полуфабрикатов низкотемпературный отжиг имеет особое значение. Марганец несмотря на довольно узкий диапазон содержания в сплаве существенно влияет на его механические свойства. Так при содержании Mn на верхнем пределе (0,8%) при прочих равных условиях прочностные свойства на 2-3 кг/мм 2 выше, чем при содержании М n на нижнем пределе (5%). Значительное упрочнение профилей из сплава АМг6 может быть достигнуто в результате холодной деформации. Так правка растяжением в пределах применяемых на практике степени деформации (2-3%) не оказывая заметного влияния на предел прочности профилей из сплава АМг6, значительно повышает предел их текучести. Относительное удлинение при этом понижается менее интенсивно, чем у других сплавов. Следует отметить, что такой характер изменения механических свойств профилей из сплава АМг6 при правке растяжением наблюдается независимо от условий отжига, предшествовавшего правке. Эффект полученный при холодном упрочнении при сварке значительно уменьшается. Это сужает область применения нагартовочных полуфабрикатов, их в основном используют для изготовления элементов, скрепляемых заклепочными или болтовыми соединениями.

Сплав Д1 - относится к системе Al - Cu - Mg - Mn . Он упрочняется термической обработкой. Сплав хорошо обрабатывается в холодном и горячем состояниях. Температурный интервал горячей деформации 310-470 ° C. Охлаждение после горячей деформации на воздухе. Прессованные профили имеют пониженную коррозионную стойкость. Сплав хорошо сваривается точечной сваркой. Профили из сплава Д1 могут поставляться в закаленном и естественно состаренном, а так же в отожженном состояниях.

Сплав АК4-1 - относится к системе Al - Cu - Mg - Ni - Fe . Он является одним из жаропрочных сплавов и вследствии этого в последнее время находит довольно широкое применение в конструкциях работающих при повышенных температурах. Сплав удовлетворительно деформируется в горячем состоянии, температурный интервал деформации 350-470 ° C. Сплав интенсивно упрочняется термической обработкой. Путем закалки и искусственного старения горячепрессованных профилей. Предел прочности может быть доведен до 43-45 кг/мм 2 и предел текучести до 30-38 кг/мм 2 . Общая коррозионная стойкость сплава невысока. Поэтому профили из него желательно подвергать анодированию или окраске. Сплав удовлетворительно сваривается.

Сплав 1915, сплав 1925 - является среднелегированным термически упрочняемым, свариваемым сплавом системы Al - Zn - Mg и при определенных условиях может успешно применяться в конструкциях вместо свариваемого сплава АМг6, который уступает сплаву 1915 по прочностным характеристикам, особенно по пределу текучести. Сплав обладает хорошей устойчивостью против коррозии. 1925 применяется в виде профилей и труб для изготовления различных несварных конструкций в строительстве, машиностроении. Сплав обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью, более высокой, чем сплав Д1. Сплавы 1915 и 1925 хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал горячей деформации находится в пределах 350-480 ° C. К важным достоинствам этих сплавов является возможность прессования профилей и труб с высокими скоростями истечения до 15-30 м/мин. Это выше допустимых при прессовании сплавов Д1, Амг6 в 5-10 раз. Сплавы 1915 и 1925 являются самозакаливаемыми, т.е. их прочностные характеристики мало зависят от вида закалочной среды (вода, воздух). В результате этого прессования профили с толщиной полки до 10 мм можно не подвергать закалке, т.к. охлаждение их после прессования на воздухе дает почти такую же структуру и такие же свойства, что и закалка в воде после нагрева в закалочных печах. Указанные сплавы упрочняются в процессе старения, как при комнатной, так и при повышенных температурах. Режим упрочняющей термообработки - закалка 450 + 10 ° C в воде и естественное старение не менее 30 суток или искусственное старение по режимам 100 ° C, 242+160 ° C 10 ч.

Сплав Д16 - наиболее распространенный сплав. Относится к системе А l - Cu - Mg - Mn . Он интенсивно упрочняется термической обработкой. Сплав хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии. Горячая деформация возможна в широком интервале температур от 350 0 до 450 ° C. Деформации при комнатной температуре сплав может подвергаться как в отожженном, так и в закаленном состоянии. Механические свойства полуфабрикатов после закалки и естественного старения в значительной мере зависят от условий предварительной обработки. Так у профилей прессованных из литого слитка, прочностные характеристики после термообработки имеют максимальные значения (46-50м/мм 2 ). У профилей прессованных из предварительно деформируемой заготовки прочностные характеристики после термообработки ниже 40-43 кг/мм 2 . Существенное влияние на механические свойства прессованных профилей оказывает величина коэффициента вытяжки при прессовании. Максимальные значения прочностных характеристик получаются при коэффициенте вытяжке равной 9-12. Поэтому крупногабаритные профили имеют, как правило более высокие показатели прочности, чем профили мелких сечений, прессуемых обычно с высокими коэффициентами вытяжки (25 -35 и более) Различные механические свойства наблюдаются так же при производстве профилей с резко отличающимися толщиной полок. Образцы вырезанные из толстых полок имеют более высокие значения, чем вырезанные из толстых полок. Прочность прессованных полуфабрикатов будет выше примерно на 10% без заметного снижения показателей пластичности, если изготавливать их из сплава с содержанием меди и марганца на верхнем пределе 4,5, 0,85% С u ,0,65-0,85% Mn и повышать температуру прессования до 430-460 ° C. Прессованные полуфабрикаты в закаленном и естественно состаренном состоянии имеют пониженную коррозионную стойкость. Сплав Д16 удовлетворительно сваривается.

Сплав В95 - один из наиболее прочных сплавов и поэтому весьма широко применяется при изготовлении профилей, удельная прочность которых является решающим фактором. Сплав относится к четырехкомпонентной системе Al - Zn - Mg - Cu и весьма интенсивно упрочняется термической обработкой. Полуфабрикаты из сплава В95 поставляются только в закаленном и искусственно состаренном состоянии. Это объясняется тем, что в естественно состаренном состоянии сплав В95 имеет пониженную коррозионную стойкость. Сплав В95 хорошо сваривается точечной сваркой, но не сваривается аргоно-дуговой и газовой . Поэтому для сочленения полуфабрикатов (толстых листов, профилей и панелей) наиболее часто применяют заклепочные соединения.