Классификация алюминиевых сплавов. Упрочнение деформируемых сплавов. Маркировка

Алюминиевые сплавы классифицируют по следующим признакам:

1.По способу изготовления

• Деформируемые (детали изготавливают штамповкой, ковкой, прессованием, прокаткой);
• Литейные;
• Испекаемые.

2.По отношению к термической обработке

• Упрочняемые термообработкой;
• Неупрочняемые термообработкой.

3.По механическим свойствам

• Нормальной прочности;
• Высокопрочные;
• Повышенной пластичности;
• Жаропрочные.

Упрочнение деформируемых сплавов, не упрочняемых термообработкой, достигается введением легирующих компонентов (магний, марганец). Такие сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью и пластичностью, поэтому их применяют для изготовления изделий, получаемых сваркой (например, прокатные изделия, в частности трубопроводы).

В марке сплава буквой указывают легирующий компонент, а цифрой – содержание его в %.

АМг3 - 3% магния

АМц3 – 3% марганца

Представителями деформируемых сплавов, упрочняемых термообработкой, являются сплавы дюралюминия.

Основные легирующие элементы дюралюминия – цинк, медь, магний и марганец.

Дюралюминий обозначается буквой Д с последующим указанием процентной чистоты сплава. Д1, Д6, Д16. Для поковок и штамповки используют дюралюминий, обозначаемый АК (АК1, АК5, АК8).

Дюралюминиевые сплавы повышенной прочности маркируют буквой В (В95, В96, В93).

Термообработка указанных сплавов позволяет упрочнить сплав в 2 раза. Процесс термообработки заключается в закалке и последующем старении естественным или искусственным путем.

При закалке алюминиевый сплав нагревают до температур перехода в однофазное состояние, а затем охлаждают водой. При этом образуется альфа-фаза, которая обладает малой прочностью и высокой пластичностью, поэтому закалка алюминиевых сплавов, в отличие от закалки сталей, смягчает материал, а не упрочняет его. Альфа-фаза является неустойчивой, так как содержит в себе избыточное количество второго компонента, поэтому она будет стремиться к распаду, связанному с выделением избыточного легирующего компонента. Этот распад может происходить при обычной температуре. Выделение вторичной фазы будет оказывать на закаленный металл упрочняющее действие.

Процесс упрочнения закаленного алюминиевого сплава при обычной температуре называется естественным старением и может продолжаться до семи суток. Если повысить температуру в пределах от 40 до 200 ºС, этот процесс можно ускорить, в этом случае старение называется искусственным. Если металл нагреть до 250 ºС, то его свойства вернутся к исходным. Большое практическое значение имеет инкубационный период в пределах от 20 минут до 3 часов, когда имеет место начальная стадия старения. Материал становится пластичным и позволяет легко производить изделия деформационными методами.

Литейным сплавом относятся сплавы систем алюминий-кремний, алюминий-медь, алюминий-магний.

Наибольшее распространение получили сплавы на основе кремния, которые называются силумины, они обладают наилучшими литейными свойствами: малой усадкой и низкой склонностью к образованию горячих трещин. Кроме того, силумины хорошо свариваются, обладают высокой коррозионной стойкостью, могут быть подвергнуты закалке и старению. Наиболее часто используют сплавы марок АЛ2, АЛ4 и АЛ9, которые различаются содержанием кремния, указанным в марке.

Из силуминов в основном изготавливают корпусные детали, имеющие невысокую нагруженность и сложную конфигурацию.

Механические свойства сплавов можно улучшить путем модифицирования.

 Модифицированием называют процесс уменьшения размеров зерна, приводящий к повышению прочности, вязкости и образованию более однородной структуры.

Модификаторы служат дополнительными центрами кристаллизации. Силумины чаще всего модифицируют натрием.