Фізичні характеристики алюмінієвих сплавів

Сплав АД1 — це алюміній технічної чистоти, що містить до 0,7% домішок, головні з яких — Fe та Si. Домішки Fe та Si., а так само деяких інших металів кілька підвищують міцнісні характеристики, але значно знижують показники пластичності і електропровідність сплаву. Технічний А l має високу хімічну стійкість у ряді середовищ, перевершуючи інші метали. Висока хімічна стійкість алюмінію пояснюється на його поверхні тонкої, але досить щільної окисної плівки. Корозійна стійкість алюмінію тим вище, чим менше вміст домішок (особливо Fe та Si. ). Практично не знижують корозійної стійкості лише магній і марганець. Напівфабрикати зі сплаву АД1 поставляються в отожженном і горячепрессованном стані. Однак незалежно від стану поставки заключною операцією обробки пресованих профілів є правка розтягом, а також на роликоправильных машинах. При правці дещо підвищуються міцнісні властивості і інтенсивно знижуються показники пластичності.

Сплав АМц — є єдиним деформованим сплавом так званої бінарної системи Al — Mn. Він володіє високою корозійною стійкістю, практично не відрізняється від корозійної стійкості сплаву АД1. Напівфабрикати зі сплаву АМц добре зварюються газовим, атомно-водневої, аргоно-дугового та контактного зварювання. Сплав добре деформується в холодному стані і в гарячому, температурний інтервал (320-470 ° C) Термічною обробкою не зміцнюється, і профілі з нього поставляються в отожженном або горячепрессованном стані.

Сплав АМг3, Амг2 — відноситься до системи l — Mg — Mn — Si. Він володіє високою корозійною стійкістю, добре зварюється точкової, роликової, газової зварюванням. Сплав добре деформується в холодному і гарячому станах. Інтервал гарячої деформації знаходиться в межах 340-430 ° C, охолодження після гарячої деформації на повітрі. Термічною обробкою сплав не зміцнюється: профілі з нього поставляються в горячепрессованном або відпаленому станах. При виробництві профілів застосовують два види відпалу: низький при температурі 270-300 ° C і високий (повний) при 360-420 ° C. Охолодження після відпалу на повітрі.

Сплав АД31 є представником системи Al — Mg — Si. Він характеризується високими пластичними властивостями в температурно-швидкісних умов обробки тиском і підвищеною корозійною стійкістю. Корозійна стійкість сплаву практично не знижується при зварюванні. Сплав АД31 інтенсивно зміцнюється при термічній обробці. Якщо у відпаленому стані пресовані профілі зі сплаву АД31 мають межу міцності 10-12 кгс/мм 2, то після гарту і природного старіння межа міцності до 18-20 кг/мм 2. Відносне подовження при цьому знижується не дуже сильно (з 23-25 до 15-20%). Більш значне зміцнення сплаву може бути отримане штучним старінням при температурі 160-190 ° C, при цьому межа міцності підвищується до 27,5-30,0 кг/мм 2. Однак при штучному старінні більш інтенсивно знижуються пластичні характеристики. На ступінь зміцнення сплаву АД31 при штучному старінні істотно впливає час перерви між загартуванням і штучним старінням. Так зі збільшенням часу перерви від 1,5 до 4 годин знижується межа міцності і межа плинності на 3-4 кг/мм 2. Час витримки при штучному старінні на механічні властивості напівфабрикатів із сплаву АД31 істотного впливу не робить. Сплав АВ — відноситься до системи Al — Mg — Si — Cu Він має високі пластичні характеристики. Незважаючи на відносно невеликий вміст М n при отриманні пресованих напівфабрикатів із сплаву АВ і після термічної обробки дозволяє отримати виріб з досить високими міцнісними характеристиками. Як і АД31 сплав АВ інтенсивно зміцнюється при термічній обробці. Навіть природним старінням після гарту можливо підвищити межу міцності в порівнянні з цією характеристикою. Однак при штучному старінні істотно знижуються пластичні характеристики (відносне подовження зменшується приблизно вдвічі). На відміну від сплаву АД31, володіє високою корозійною стійкістю як природно, так і штучно зістареному стані, корозійна стійкість сплаву АВ при штучному старінні істотно знижується і з'являється схильність до корозії. Зниження корозійної стійкості сплаву АВ тим більше, чим вище вміст у ньому З u. Із збільшенням вмісту в сплаві З u знижуються пластичні характеристики і міцність. Так при вмісті міді 0,25% міцність зменшується на 25%, а відносне подовження на 90%. Тому для підвищення корозійної стійкості вмісту міді в сплаві часто обмежують до 0,1%. Сплав АВ задовільно зварюється точкової, роликової й аргонодуговим зварюванням.

Сплав АМг6-АМг5 — відноситься до системи Al — Mg — Mn. Він має високі пластичні характеристики, як при кімнатній, так і при підвищених температурах, і володіє високою корозійною стійкістю в різних середовищах, в тому числі і в морській воді. Це, а також хороша зварюваність сплаву зумовлює широке застосування його в суднобудуванні. Незважаючи на досить значне збільшення розчинності магнію в алюмінії при підвищенні температури, зміцнення при загартуванню сплаву АМг6 досить незначно, тому сплав Амг6 як і інші сплави групи магнію (АМг2, АМг3,5) відносяться до термічно не упрочняемым. Напівфабрикати із сплаву АМг6 поставляються зазвичай у відпаленому стані. Відпал проводиться при порівняно невисоких температурах (310-335 ° C) з охолодженням на повітрі. При більш високих температурах відпалу підвищується схильність до корозії, тому для напівфабрикатів низькотемпературний відпал має особливе значення. Марганець незважаючи на досить вузький діапазон вмісту в сплаві істотно впливає на його механічні властивості. Так при вмісті Mn на верхній межі (0,8%) при інших рівних умовах міцнісні властивості на 2-3 кг/мм 2 вище, ніж при утриманні М n на нижній межі (5%). Значне зміцнення профілів із сплаву АМг6 може бути досягнуто в результаті холодної деформації. Так виправлення розтягуванням у межах застосовуваних на практиці ступеня деформації (2-3%) не надаючи помітного впливу на межу міцності профілів із сплаву АМг6, значно підвищує межу їх плинності. Відносне подовження при цьому знижується менш інтенсивно, ніж у інших сплавів. Слід зазначити, що такий характер зміни механічних властивостей профілів із сплаву АМг6 при правці розтягуванням спостерігається незалежно від умов відпалу, що передував правці. Ефект отриманий при холодному зміцненні при зварюванні значно зменшується. Це звужує область застосування нагартовочных напівфабрикатів, їх в основному використовують для виготовлення елементів, що скріплюються заклепочными або болтовими з'єднаннями.

Сплав Д1 — відноситься до системи Al — Cu — Mg — Mn. Він зміцнюється термічною обробкою. Сплав добре обробляється в холодному і гарячому станах. Температурний інтервал гарячої деформації 310-470 ° C. Охолодження після гарячої деформації на повітрі. Пресовані профілі мають знижену корозійну стійкість. Сплав добре зварюється точкової зварюванням. Профілі зі сплаву Д1 можуть поставлятися в загартованому і природно зістареному, а так само у відпаленому станах.

Сплав АК4-1 — відноситься до системи Al — Cu — Mg — Ni — Fe. Він є одним з жароміцних сплавів і внаслідок цього останнім часом знаходить досить широке застосування в конструкціях, що працюють при підвищених температурах. Сплав задовільно деформується в гарячому стані, температурний інтервал деформації 350-470 ° C. Сплав інтенсивно зміцнюється термічною обробкою. Шляхом гартування і штучного старіння гарячепресованих профілів. Межа міцності може бути доведений до 43-45 кг/мм 2 і межа текучості до 30-38 кг/мм 2. Загальна корозійна стійкість сплаву невисока. Тому профілі з нього бажано піддавати анодуванню або фарбування. Сплав задовільно зварюється.

Сплав 1915, 1925 сплав — є среднелегированным термічно упрочняемым, зварюваних сплаву системи Al — Zn — Mg і при певних умовах може успішно застосовуватися в конструкціях замість зварюваного сплаву АМг6, який поступається сплаву 1915 за характеристиками міцності, особливо за границею плинності. Сплав володіє хорошою стійкістю проти корозії. 1925 застосовується у вигляді профілів і труб для виготовлення різних незварних конструкцій в будівництві, машинобудуванні. Сплав має задовільною корозійною стійкістю, більш високою, ніж сплав Д1. Сплави 1915 і 1925 добре деформується в гарячому і холодному станах. Температурний інтервал гарячої деформації знаходиться в межах 350-480 ° C. До важливих достоїнств цих сплавів є можливість пресування профілів і труб з високими швидкостями до закінчення 15-30 м/хв. Це вище допустимих при пресуванні сплавів Д1, Амг6 в 5-10 разів. Сплави 1915 і 1925 є самозакаливаемыми, тобто їх міцнісні характеристики мало залежать від виду гартівних середовища (вода, повітря). В результаті цього пресування профілі з товщиною полиці до 10 мм можна не піддавати загартуванню, т. к. охолодження їх після пресування на повітрі дає майже таку ж структуру і такі ж властивості, що і гартування в воді після нагріву в гартівних печах. Зазначені сплави зміцнюються в процесі старіння, як при кімнатній, так і при підвищених температурах. Режим зміцнюючої термообробки — загартування 450 + 10 ° C у воді і природне старіння не менше 30 діб або штучне старіння по режимам 100 ° C, 242+160 ° C 10 ч.

Сплав Д16 — найбільш поширений сплав. Відноситься до системи l — Cu — Mg — Mn. Він інтенсивно зміцнюється термічною обробкою. Сплав добре деформується в гарячому і холодному стані. Гаряча деформація можлива в широкому інтервалі температур від 350 0 до 450 ° C. Деформації при кімнатній температурі сплав може піддаватися як у відпаленому, так і в загартованому стані. Механічні властивості напівфабрикатів після гарту і природного старіння значною мірою залежать від умов попередньої обробки. Так у пресованих профілів з литого злитка, міцнісні характеристики після термообробки мають максимальні значення (46-50м/мм 2). У пресованих профілів з попередньо деформівного заготовки міцнісні характеристики після термообробки нижче 40-43 кг/мм 2. Істотний вплив на механічні властивості пресованих профілів надає величина коефіцієнта витяжки при пресуванні. Максимальні значення міцності виходять при коефіцієнті витяжці рівній 9-12. Тому великогабаритні профілі мають, як правило більш високі показники міцності, ніж профілі дрібних перерізів, пресованих зазвичай з високими коефіцієнтами витяжки (25 -35 і більше) Різні механічні властивості спостерігаються так само при виробництві профілів з різко відрізняються товщиною полиць. Зразки вирізані з товстих полиць мають більш високі значення, ніж вирізані з товстих полиць. 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. Тому для зчленування напівфабрикатів (товстих листів, профілів і панелей) найбільш часто застосовують заклепувальні з'єднання.