Удельная прочность конструкционных сплавов
| Сплавы | sв/rg, км |
| Стали нормальной прочности | 15…18 |
| Высокопрочные стали | 27 |
| Алюминиевые сплавы | 23 |
| Титановые сплавы | 30 |
Алюминиевые сплавы имеют широкое применение в различных областях машиностроения – в авиастроении, ракетостроении, судостроении, автомобилестроении, транспортном машиностроении, а также в электротехнике, ядерной технике, в изделиях бытовой техники.
Классификация и маркировка алюминиевых сплавов
Существует несколько признаков классификации алюминиевых сплавов: по способу получения, по способности к упрочняющей термической обработке, по системам легирования, по уровню прочности, по специальным свойствам и др.
По способу получения сплавы подразделяют на деформируемые, литейные, порошковые.
Рис. 3.1. Схема диаграммы состояния «алюминий - легирующий элемент»:
А – область деформируемых сплавов; В – область литейных сплавов;
Сплавы, не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой
Соответственно
Принадлежность сплавов к деформируемым или литейным, в большинстве случаев, определяется видом диаграммы состояния «алюминий - легирующий элемент» и концентрацией последнего (рис. 3.1). Деформируемые сплавы имеют структуру либо однофазного твёрдого α – раствора, либо двухфазную (α + ИФ) и предназначены для получения полуфабрикатов обработкой давлением (прокаткой, ковкой, штамповкой, прессованием и т.п.).
|
|
|
Литейные сплавы обычно (но не всегда) имеют такие химические составы, при которых кристаллизация происходит с эвтектическим превращением - область В (рис. 3.1), что обеспечивает сплавам хорошие литейные свойства. Эти сплавы предназначены для фасонного литья.
Порошковые сплавы получают методами порошковой металлургии. Это спеченные алюминиевые порошки (САП). Заготовки этих сплавов, полученные путём компактирования и спекания, затем подвергают обработке давлением. Поэтому порошковые сплавы можно рассматривать как разновидность деформируемых сплавов.
По способности к упрочняющей термической обработке деформируемые и литейные сплавы подразделяют на термически упрочняемые и термически неупрочняемые (рис. 3.1).
Термически неупрочняемые сплавы по химическому составу находятся в области однофазных твёрдых растворов (область 1 на рис. 3.1). Термически упрочняемые находятся в области составов с линией переменной растворимости (область 2 на рис. 3.1), что позволяет применять к ним закалку и старение.
Видами термообработки алюминиевых сплавов являются следующие:
– универсальные отжиги (диффузионный, рекристаллизационный, для снятия напряжений);
|
|
|
– закалка с последующим старением.
В закалённом состоянии полуфабрикаты деформируемых сплавов часто подвергают холодной пластической деформации (нагартовке). Температуры закалки составляют 450 – 540ºС, температуры искусственного старения – 120 - 200ºС
Для деформируемых сплавов принята специальная маркировка видов термической обработки, представленная в таблице 3.2.
Таблица 3.2
Условные обозначения видов термической обработки деформируемых сплавов
| Условное обозначение | Вид обработки |
| Т | Закалка + естественное старение |
| ТН | Закалка + естественное старение + нагартовка |
| Т1 | Закалка + искусственное старение на максимум прочности |
| Т2 | Закалка + искусственное старение на пониженную прочность и повышенную пластичность (перестаривание) |
| Т3 | Закалка + искусственное старение на пониженную прочность для обеспечения стойкости к коррозии (более сильное перестаривание, чем по режиму Т2) |
| |
Маркировка алюминиевых сплавов не имеет единой системы. Марки деформируемых сплавов могут отражать химический состав (например, сплав АМг6 содержит ~ 6 % Mg, АМц ~ 1% Mn), технологию получения изделий (АК4, АК6 – алюминиевые сплавы для ковки), организацию-разработчика (ВАД1 – деформируемый сплав, разработанный во Всероссийском институте авиационных материалов, ВИАМ). Широко используемые сплавы дюралюмины обозначается буквой «Д» и порядковым номером (Д1, Д16).
|
|
|
В последние годы вводится международная единая маркировка деформируемых сплавов. В соответствии с этой системой марка сплава имеет четыре цифры: первая показывает основу сплава (для алюминиевых сплавов – цифра «1»); вторая цифра означает систему легирования (основные легирующие компоненты). Третья и четвёртая цифры показывают номер сплава. Цифры, стоящие на втором месте обозначают следующие системы легирования:1 – сплавы системы Al – Cu – Mg; 2 – сплавы системы Al – Cu – Mn; 3 – сплавы системы Al – Mg – Si и Al – Mg – Si – Cu; 4 – сплавы системы Al– Mg – Li – Me; 5 – сплавы системы Al – Mg; 9 – сплавы системы Al – Zn – Mg и Al – Zn – Mg – Cu.
Если на первом месте стоит ещё одна цифра «0», то это означает, что сплав является экспериментальный. Например, сплав марки 01570 – это сплав экспериментальный («0»), алюминиевый («1»), системы Al – Mg («5»), с порядковым номером 70.
Для литейных сплавов введена буквенно-цифровая маркировка: первая буква А обозначает Al, последующие буквы – основные легирующие компоненты (К – кремний, М – медь, Мг – магний, Мц – марганец, Н – никель, Ц – цинк), числа, стоящие после букв показывают среднее содержание данного элемента в % по массе. Если содержание элемента меньше 1 %, то в марке данный компонент не указывается. Иногда сохраняется прежняя маркировка, включающая букву «Л» (литейный): АЛ33, ВАЛ8.
|
|
|
Деформируемые сплавы
Термически неупрочняемые сплавы. К сплавам, не упрочняемым термообработкой,относятся сплавысистемы Al -Mn , Al - Mg (марок АМц и АМг). В состоянии после отжига они имеют временное сопротивление разрыву от 50 до 100 МПа, которое обеспечено только твердорастворным механизмом упрочнения (марганца или магния в алюминии). Повышение прочности достигается при холодной пластической деформации, которая одновременно является способом получения требуемых полуфабрикатов: листы, трубы и др.
После деформации может проводиться отжиг для полной или частичной рекристаллизации.
В зависимости от степени нагартовки и последующей рекристаллизации структура сплавов может быть различной, что имеет специальное обозначение в маркировках сплавов:
– полуфабрикат нагартованный с высокой степенью холодной деформации (80 %) и имеющий нерекристаллизованную структуру, обозначается буквой «Н»;
– полуфабрикат нагартованный со степенью холодной деформации порядка 40 %, имеющий частично рекристаллизованную структуру, обозначается буквой «Н2»;
– полуфабрикат мягкий с рекристаллизованной структурой обозначается буквой «М».
Сплав АМц содержит 1,5% Mn; листы из этого сплавы выпускаются как мягкими (АМцМ), так и полунагартованными (АМцН2). У сплава АМц предел текучести после холодной пластической деформации со степенью 40 % может быть повышен с 50 (М) до 130 МПа (Н2).
Сплавы системы алюминий - магний называются «магналиями». В маркировке этих сплавов присутствует цифра, обозначающая среднее содержание магния: АМг2, АМг5, АМг6. Начиная от марки АМг2 алюминий легируют дополнительно марганцем (0,4 – 0,65 %). Листы из магналиев выпускаются в трёх состояниях: Н, Н2, М; например, магналии АМг3М, АМг6Н.
Предел текучести магналиев после отжига составляет от 100 до 170 МПа в зависимости от содержания магния (рис. 3.2). В результате холодной пластической деформации со степенью обжатия 80 %, предел текучести сплава АМг6 повышается почти вдвое – до 350 МПа.
Рис. 3.2 Влияние содержания магния в магналиях на временное сопротивление
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 246; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!