Классификация алюминиевых сплавов
По технологическим свойствам:
1. Деформируемые (упрочняемые и не упрочняемый термообработкой)
2. литейные
3. порошковые.
Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые ТО
1. Дюралюмины – это сплавы алюминия с медью (меди до 5,7%)
Основные свойства:
- высокая прочность,
- высокая пластичность,
- хорошая обрабатываемость давлением и резанием,
- плохо свариваются,
- невысокая коррозионная стойкость в морской и пресной воде и во влажной атмосфере.
Маркируются:
Маркируются буквой Д- что означает дюралюмин, далее стоит цифра, указывающая порядковый номер в ГОСТе.
Применение: детали строительных конструкций, лопасти воздушных винтов, тяги управления, заклепки и др.
2. Высокопрочные алюминиевые сплавы:
Содержат в среднем до 2% Cu, до 2,5% Mg, до 7% Zn.
Основные свойства – самая высокая прочность из всех деформируемых алюминиевых сплавов (sв = 700 МПа), высокая удельная прочность, высокая пластичность.
Маркируется – В95, В96.
В95 – 95 % Al, а остальное Cu, Mg, Zn.
Применение: силовые каркасы различных сооружений, обшивка самолетов, заклепки для ответственных прочных конструкций и т.д.
3. Ковочные алюминиевые сплавы:
Содержат в среднем до 4% Cu; до 1% Mg; до 1% Mn; до 1,2% Si;
Основные свойства: отличаются от дюралюминов тем, что при одинаковой прочности имеют повышенную пластичность.
Маркируются: АК6, АК8; где А – алюминиевый, К – ковочный сплав, 6,8 – цифры № в ГОСТе.
Применение: для изготовления толстостенных изделий, получаемых ковкой и штамповкой.
Деформируемые алюминиевые сплавы не упрочненные ТО
Эти сплавы делятся на 2 группы:
1 группа – Al + Mn;
2 группа - Al + Mg.
Основные свойства Al-Mn сплавов.
1. Высокая удельная прочность и коррозионная стойкость на воздухе.
2. Самая низкая прочность при растяжении среди Al сплавов.
3. Высокая технологическая пластичность и свариваемость.
Маркируются: АМц;
АМцМ – мягкий после отжига,
АМцП – полунагартованный,
АМцН – нагартованный.
Основные свойства Al-Mg сплавов.
1. Более высокая прочность (чем больше Мg, тем больше прочность, 1% Мg увеличивает прочность на 30МПа)
2. Повышенная вибрационная устойчивость и усталостная прочность.
3. Хорошая свариваемость
Маркируются: АМг1, АМг2, АМг5. Цифра показывает номер в ГОСТе
Способ упрочнения этих сплавов – наклеп.
Применение: для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, сваркой, от которых требуется высокая коррозионная стойкость (трубопроводы для бензина и масла, сварные баки), для электропроводов, радиаторов парового отопления, заклепок.
Литейные алюминиевые сплавы.
Литейные алюминиевые сплавы – это сплавы Al с кремнием (9-13% Si). Эти сплавы называются силуминами.
Основные свойства:
- высокая жидкотекучесть;
- низкая прочность и пластичность, поэтому изделия из них получают литьем;
- плохо свариваются.
Маркируются: буквами АЛ – обозначающими алюминиевый литейный сплав. Далее цифра, указывающая на порядковый номер в ГОСТе.
Простые силумины – легированы только кремнием АЛ2, сложные силумины – легированы другими элементами (Сu): АЛ4, АЛ7.
Основным способом, улучшающим механические свойства – модифицирование солями Na (NaCl, NaF).
Модифицирование – добавка в каждый расплав модификаторов, которые измельчают зерно и повышают механические свойства.
У модифицированных силуминов прочность и пластичность в 1,5 – 2 раза выше, чем у не модифицированных.
В качестве упрочняющей термической обработки применяется закалка с последующим искусственным старением.
Применение: для отливок сложной формы – кронштейны, корпуса электродвигателей, водяных насосов, крышки подшипников, маховики и т.д.
К литейным относятся жаропрочные алюминиевые сплавы:
Содержат в среднем до 1,5% Fe; до2% Ni; до 2,5% Cu; до 1,8% Mg.
Основные свойства:повышенная прочность при нагреве до 3500 С в течение 100 часов. s100 = 450 МПа (длительный предел прочности), но меньше пластичность, чем в дюралюмине.
Маркируются: АК2, АК4 (цифра < 6).
Применение: ответственные детали, работающие при нагреве до 3500 С, испытывающие ударные нагрузки – поршни двигателей внутреннего сгорания, диски и кольца, головки блоков цилиндров.
Порошковые алюминиевые сплавы.
Эти сплавы получают методом порошковой металлургии (прессование и спекание порошков).
1. Спеченный алюминиевый порошок (пудра).
Эти сплавы содержат 6 – 23% Al2O3 – корунд - очень твердые частицы.
Основные свойства:
- повышенная жаропрочность s100 = 80 – 120 МПа (работают при t до 5000 С); по жаропочности превосходят все деформируемые алюминиевые сплавы.
- повышенная износостойкость;
- повышенная удельная прочность;
- коррозионная стойкость,
- легко обрабатываются резанием и давлением, удовлетворительно свариваются.
Маркируются: САП1, САП4. (цифра - № в ГОСТе)
Применение: поршневые штоки, лопатки компрессоров, лопасти вентиляторов и турбин и др.
2. Спеченный алюминиевый сплав.
Эти сплавы содержат порошки Al, Si, Ti, Ni, которые путем сплавления получить невозможно.
Основные свойства:
- высокая прочность sв до 800 МПа;
- повышенная жаропрочность (работают при t до 5000 С);
- высокая износостойкость;
- обладают малым или заданным коэффициентом теплового расширения, элетросопротивления.
Маркируются: САС1, САС2, САС3. (цифра - № в ГОСТе; чем выше №, тем выше свойства.)
Применение: Эти сплавы заменяют более тяжелые стали при изготовлении отдельных деталей приборов, используют для подшипников скольжения, работающих при температурах до 3000 С.
Магний и его сплавы.
Магний – металл серебристо-серого цвета, очень легкий, имеет самую низкую плотность r = 1,74 г/см3, легкоплавок (tпл = 6510 С), низкая прочность sв = 115 МПа, d = 8%; легко окисляется и воспламеняется на воздухе.
Маркируется: Мг 90 99,0% Mg
Мг95 99,95% Mg
Применение: в пиротехнике.
Сплавы магния.
Классификация
По технологическим свойствам:
- деформируемые
- литейные.
По механическим свойствам:
- не высокой прочности,
- средней прочности,
- высокопрочные,
- жаропрочные.
По склонности к упрочнению с помощью термообработки:
- упрочняемые ТО,
- не упрочняемые ТО.
Сплавы магния обычно содержат до 10% Al; 5 – 6% Zn; до 2,5 % Mn.
Основные свойства:
1. Самая большая удельная прочность;
2. Высокая способность сопротивляться вибрации и поглощать удары.
Маркируются: МЛ 1,2,3,4,5,6 - № в ГОСТе (литейные);
МА 1,2,3,4,5,6 - № в ГОСТе (деформируемые).
Применение: используется там, где вес изделия имеет первостепенное значение – корпуса приборов, панели бытовых изделий и т.д.
Титан и его сплавы.
Металл серебристо-белого цвета, прочность – 200…380 МПа, пластичный (d = 20-30%), температура плавления – 16680 С, малая плотность r = 4,5 г/см3, немагнитен, коррозионно-стойкий в пресной и морской воде, во многих кислотах. По своим антикоррозионным свойствам превосходит цветные металлы и легированные стали, удовлетворительно обрабатывается давлением, трудно обрабатывается резанием, обладает низкой электропроводимостью, малочувствителен к хрупким разрушениям, сохраняет свои свойства при нагреве до температуры 4000 С.
Маркируется: ВТ1 – 0, ВТ1 – 00; чем больше0, тем меньше примесей и лучше свойства.
Применение: чистый титан используется в химической промышленности для изделий, работающих в агрессивных средах (насосы для перекачки кислот и солей, детали химического оборудования), обшивок морских судов, как легирующий элемент для получения нержавеющих сталей. В основном используется в виде сплавов.
Сплавы титана.
Все титановые сплавы содержат: 1 – 6 % Al; до 2,5 – 4,5 % Mo, V; 0,2 – 2,5 % Mn, Cr, Zn – все они повышают жаропрочность.
Основные свойства:
- высокая прочность на уровне высоколегированных сталей sв / 1500 МПа;
- высокая пластичность d = 20%;
- высокая удельная прочность;
- высокая коррозионная стойкость;
- немагнитность.
По способу обработки делятся на деформируемые и литейные.
Маркируются: ВТ5, ВТ16, ВТ5 – 1, ВТ9; ВТ5Л – литейный.
Применение: в судостроении для производства гребных винтов, обшивки подводных лодок; в авиации – обшивка сверхзвуковых самолетов; в ракетной технике - корпуса ракетных двигателей, баллоны для сжиженных газов.