Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой.

Такие сплавы сочетают в себе малую плотность с достаточно высокой прочностью. Они являются важнейшим (после сталей) конструкционным материалом современного: машиностроения, особенно авиастроения. Д1, Д16, Д18.

Дуралюмины маркируют буквой Д, после которой стоит цифра, обозначающая условный номер сплава. Термическая обработка дуралюминов состоит в закалке, естественном или искусственном старении. Для закалки сплавы нагревают до 500°С и охлаждают в воде. Естественное старение производят при комнатной температуре в течение 5—7 суток.

а б

Рис.2.19 Микроструктура дуралюмина

а – закаленного

б- отожженного

Для повышения прочности сплавы подвергают закалке и последующему старению (дисперсионному твердению) — естественному (протекающему при комнатной температуре) или искусственному (осуществляемому более ускоренно при нагревании). При этом в отличие от сталей максимальная прочность сплава достигается старением, а не закалкой.

Для упрочнения некоторых алюминиевых сплавов рекомендована термомеханическая обработка, заключающаяся в закалке, холодной пластической деформации и старении.

Сплавы нормальной прочности (на основе системы А1—Сu — Mg)—дуралюмины до сих пор самые распространенные деформируемые алюминиевые сплавы, значение которых для авиастроения трудно переоценить. Большое влияние на свойства дуралюминов оказывают три компонента, начинающихся на букву «м»: медь и магний вводят в сплавы для упрочнения, а марганец — для повышения коррозионной стойкости.

Дуралюмины отличаются пониженной коррозионной стойкостью во влажной атмосфере, речной и морской воде. Для повышения коррозионной стойкости основная масса листового дуралюмина выпускается в плакированном состоянии. Сущность плакирования состоит в том, что листы сплава покрывают с обеих сторон тонким слоем чистого алюминия и подвер­гают совместной горячей прокатке.

Дуралюмины хорошо деформируются в горячем и холодном состоянии. Они хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются сваркой плавлением из-за склонности к трещинообразованию. Обрабатываемость резанием сплавов в отожженном состоянии плохая, в за­каленном и состаренном — удовлетворительная.

Дуралюмины используются в основном в конструкциях, соединяемых заклепками, болтами, точечной сваркой.

Сплавы алюминия с различными металлами обладают высокой прочностью и легкостью.

Ковочные алюминиевые сплавы

Ковочные алюминиевые сплавы (АК6, АК8) относятся к сплавам системы Al - Сu — Mg — Si и отличаются от дуралюминов повышенным содержанием кремния и более высокой пластичностью в горячем состоянии. Наиболее распространен сплав АК6. Он широко применяется в машиностроении для изготовления средненагруженных штамповок сложной формы.

Сплав АК8 содержит почти в 2 раза больше меди, чем АК6, поэтому он прочнее, но менее технологичен (хуже обрабатывается давлением из-за более низкой пластичности). Из него, ковкой и штамповкой изготавливают высоконагруженные детали самолетов.

Ковка и штамповка сплавов АК6 и АК8 производится при 420—470 °С.

Упрочняющая термическая обработка ковочных сплавов состоит из закалки и искусственного старения.

Сплавы АК6 и АК8 хорошо обрабатываются резанием, удовлетворительно свариваются точечной и вой сваркой. Их недостаток — низкая коррозионная стойкость.

Сплавы повышенной пластичности и коррозионной стойкости системы А1 — Mg — Si (АВ, АД31, АДЗЗ, АД35) известны под названием авиаль (авиационный алюминий).

По сравнению с дуралюминами сплавы данной группы менее легированы, уступают им по прочности, но более пластичны как в холодном, так и в горячем состоянии и обладают лучшей коррозионной стойкостью. Сплавы системы Al — Mg — Si имеют также высокий предел выносливости. Высокая пластичность сплавов позволяет подвергать их. штамповке, вытяжке, изготавливать из них прессованные изделия сложной формы (полые- профили).

Упрочняются сплавы авиаль закалкой с последующим естественным или искусственным старением.

Сплавы данной группы широко применяются в легкой, авиационной промышленности, судостроении и строительстве для изделий, где требуется сочетание средней прочности, высокой пластичности, коррозионной стойкос­ти и декоративного вида (сплавы подвергаются цветному анодированию, эмалированию и т. д.).

Высокопрочные алюминиевые сплавы на основе системы Аl — Zn — Mg — Си (В95 и др.) обладают высокой прочностью и пониженной пластичностью.

По сравнению с дуралюминами сплавы обладают более высокой прочностью и применяются для изготовления нагруженных силовых деталей и конструкций. Упрочняются высокопрочные сплавы закалкой и искус­ственным старением.

Сплав В95 хорошо сваривается точечной сваркой, хорошо обрабатывается резанием.

В настоящее время получены новые высокопрочные сплавы, где впервые в мировой практике вместо марганца и хрома был введен цирконий, что позволило улучшить прокаливаемость и повысить пластичность высоко­прочных сплавов. Среди сплавов с цирконием самый прочный сплав на основе алюминия—В96Ц-1.

Жаропрочные сплавы на основе А1 — Сu — Mg — Ni — Fe (АК4, АК4-1) по своей природе близки к дуралюминам, но вместо марганца дополнительно легированы железом и никелем (сплав АК4 ещё и кремнием), что способствует сохранению механических свойств сплавов при повышенных температурах. Они используются для деталей и сварных изделий, работающих при температурах до 300 °С. Упрочняются закалкой и искусственным старением.

Сплавы хорошо деформируются в горячем состоянии, удовлетворительно свариваются точечной и роликовой сваркой, хорошо обрабатываются резанием. Их недостаток — невысокая коррозионная стойкость и склонность к коррозионному растрескиванию

 

 

Деформируемые алюминиевые сплавы

Деформируемые алюминиевые сплавы применяют для получения листов, ленты, фасонных профилей, проволоки и различных деталей штамповкой, прессованием, ковкой.

Деформируемые сплавы разделяют на сплавы, упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. Деформируемые сплавы, подвергаемые механической и термической обработке, имеют буквенные обозначения, указывающие на характер обработки.

Термически неупрочняемые сплавы — это сплавы алюминия с марганцем (AMц) и алюминия с магнием и марганцем (АМr). Они обладают умеренной прочностью, высокой коррозионной стойкостью, хорошей свариваемостью и пластичностью.

Термически упрочняемые сплавы приобретают высокие механические свойства и хорошую сопротивляемость коррозии только в результате термической обработки. Наиболее распространены сплавы алюминия с медью, магнием, марганцем (дюралюмины) и алюминия с медью, магнием, марганцем и цинком (сплавы высокой прочности).

Литейные алюминиевые сплавы.

Литейные сплавы содержат почти те же легирующие компоненты, что и деформируемые сплавы, но в значительно большем количестве (до 9 -13% по отдельным компонентам). Литейные сплавы предназначены для изготовления фасонных отливок. Выпускают 35 марок литейных алюминиевых сплавов обозначаются которые буквами – АЛ (А-алюминиемые, Л- литейные), которые по химическому составу можно разделить на 5 групп. Например, алюминий с кремнием (АЛ2, АЛ4, АЛ9) или алюминий с магнием (АЛН, АЛ 13. АЛ22 и др.).

Рис. 2.20 Литейные алюминиевые сплавы

Сплавы на основе алюминия и кремния называют силуминами. Силумины обладают высокими механическими и литейными свойствами: высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой, достаточно высокой прочностью и удовлетворительной пластичностью. Сплавы на основе алюминия и магния имеют высокую удельную прочность, хорошо обрабатываются резанием и имеют высокую коррозионную стойкость.

Свойства алюминиевых литейных сплавов существенно зависят от способа литья и вида термической обработки. Важное значение при литье имеет скорость охлаждения затвердевающей отливки или скорость охлаждения при ее закалке. В общем случае увеличение скорости отвода теп­ла вызывает повышение прочностных свойств. Поэтому механические свойства отливок при литье в кокиль (металлические литейные формы) выше, чем при литье в песчано-глинистые формы.

Литейные алюминиевые сплавы имеют более грубую и крупнозернистую структуру, чем деформируемые. Это определяет режимы их термической обработки. Для закалки силумины нагревают до температуры 520—540°С и дают длительную выдержку (5—10 ч), для того чтобы полнее растворить включения. Искусственное старение проводят при 150 — 180°С в течение 10 -12 часов.

Для улучшения механических свойств силумины, содержащие более 5% кремния, модифицируют натрием.

Рис. 2.21

Магний — самый легкий из технических цветных металлов, его плотность 1, 740 кг/м³, температура плавления 650°С. Тенически чистый магний непрочный, малопластичный металл с низкой тепло- и электропро­водностью. Для улучшения прочностных свойств в магний добавляют алюминий, кремний, марганец, торий, церий, цинк, цирконий и подвергают термообработке.

Для производства магния используют преимущественно карналлит (MgCl₂-KCl-6H₂0), магнезит (MgCO₃), доломит (CaC0₃ · MgC0₃) и отходы ряда производств, например титанового. Карналлит подвергают обогащению, в процессе которого отделяют КСl и нерастворимые примеси путем перевода в водный раствор MgCl₂ и КС1. После получения в вакуум-кристаллизаторах искусственного карналлита, его обезвоживают и электролитическим путем получают из него магний, который затем подвергают рафинированию. Технически чистый магний (первичный) содержит 99, 8—99, 9% магния (ГОСТ 804—72). Маркировка и химический состав магниевых сплавов для фасонного литья и слитков, предназначенных для обработки давлением, при­ведены в ГОСТ 2581—78

 

 

Неметаллические материалы

Студент должен

Иметь представление:

• О разновидностях неметаллических материалов;
• О свойствах неметаллических материалов

Знать:

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: