Химический состав и механические свойства сплавов после закалки и старения

Высокопрочные сплавы (см. табл. 7) маркируют буквой «В» (В95, В96). Цифры указывают номер сплава. Состав В95 соответствует системе «алюминий – цинк – маг­ний – медь» с добавками марганца и хрома, которые повы­шают коррозионную стойкость и усиливают эффект старения. После закалки (460 – 475°С) и искусственного старения (120 – 140°С) в течение 16 – 24 ч сплав приобретает высокую проч­ность при сохранении высокой пластичности. Эти свойства сплав сохраняет при длительном нагреве до 100 – 120°С. Естественное старение для высокопрочных сплавов не про­водят. Сплав В95 хорошо обрабатывается резанием и сваривается точечной сваркой.

Ковочные сплавы (см. табл. 7) отличаются высокой пластичностью при температуре ковки и горячей штамповки (450 – 475°С), они относятся к системе «алюминий – медь – кремний – магний – марганец» и маркируются буквами «АК». Их подвергают закалке и искусственному старению при 150 – 165°С в течение 4 – 12 ч.

Жаропрочные ковочные сплавы (см. табл. 7) используют для изготовления деталей, работающих при повышенных значениях тем­пературы (до 200 – 300°С), к ним относятся АК2, АК4, АК4-1, Д20 и др., они дополнительно легированы железом, никелем, титаном – элементами, затрудняющими диффузию при нагреве в процессе эксплуатации и тем самым замедляю­щими разупрочнение сплавов.

3.4.2.3. Литейные сплавы алюминия. Для получения отливок используется большое количество сплавов, которые делятся на группы в зависимости от состава, технологии литья и получаемых свойств.

Их маркируют буквами «АЛ» (алюминиевый литей­ный) и номером сплава. В зависимости от условий получения и при­менения отливки подвергают термической обработке по одно­му из восьми режимов, которые обозначают буквой «Т» и номером (Т1, Т2, Т3,..., Т8), например, АЛ20 (Т2), где Т2 – отжиг при 300°С для снятия внутреннего напряжения и стабилизации размеров.

Силумины – сплавы «алюминий – кремний», которые обладают хорошими литейными свойствами.

Сплав АЛ2 содержит 10 – 13 % кремния, что приводит к увеличению пластичности до 10 – 12 % и прочности – до 180 – 200 МПа. Сплав АЛ2 термическому упрочнению не подвергается, из него отливают тонкостенные детали сложной формы и дета­ли, испытывающие ударные нагрузки, к которым предъявля­ются повышенные требования по коррозионной стойкости.

Силумины легируют магнием, медью, марганцем, титаном и др. Наибольшее применение получили сплавы с магнием (АЛ9), магнием и марганцем (АЛ4). Легированные силуми­ны применяют для средних и крупных литых деталей ответ­ственного назначения.

Сплавы алюминия с медью АЛ7, АЛ19 характеризуются высокой прочностью при обычной и повышенной (до 300°С) температуре, хорошо обрабаты­ваются резанием и свариваются. Литейные свойства – значительная усадка, недостаточная герметичность. Эти сплавы используются для отливок простой формы, их часто анодируют из-за низкой коррозионной стойкости.

Магналины – сплавы алюминия с магнием (АЛ8), обладают высокими коррозионной стойкостью, прочностью, вяз­костью и хорошей обрабатываемостью резанием. Литейные свойства низкие. Данные сплавы широко применяют для изготовления деталей, рабо­тающих в условиях высокой влажности.

Жаропрочные литейные сплавы. Наибольшее применение получил сплав АЛ1 («алюминий – магний – медь – никель с добавками хрома»), из которого изготавливают детали, работаю­щие при температуре 275 – 300°С.

3.4.2.4. Электротехнические сплавы алюминия. Для изготовления холоднотянутой электротехнической проволоки используют алюминий марки АД1 и алюминиевые деформируемые сплавы марок АМц, АМг2, АМг5П, Д1П, В65 (Д – деформируемый, П – сплав холодной пластической деформации).

Химические элементы, образующие с алюминием твердые растворы, увеличивают механическую прочность, но снижают удельную электропроводность. Наиболее значительно электропроводность снижают хром, магний, ниобий, титан и ванадий, поэтому их количество в алюминиевых электротехнических сплавах должно быть строго ограничено.

Железо также повышает прочность этих сплавов, но при этом мало влияет на их удельную электропроводность, так как не растворяется в алюминии (не входит в твердый раствор), а присутствует в виде дисперсных частиц. Все электротехнические сплавы алюминия содержат железо, но отличаются разным его содержанием.

В электротехнике используются малолегированные сплавы системы «алюминий – магний – кремний» с добавкой железа. Причем содержание кремния должно быть большим, чем магния. Эти сплавы имеют повышенные значения механической прочности, электропроводности и нагревостойкости. Из сплавов этой системы наиболее известен сплав альдрей (0, 3 – 0, 5 % – магний; 0, 4 – 0, 7 % – кремний; 0, 2 – 0, 3 % – железо; остальное – алюминий), обладающий высокими механическими свойствами при небольшом удельном электросопротивлении (s_в = 350 – 370 МПа; d = 6 – 9 %; r = 0, 322 мкОм∙ м; плотность – 2, 7 г/см²). Рабочая температура альдрея – 180 – 200°С. Перечисленные свойства альдрей приобретает в результате специальной обработки по схеме: «волочение – закалка в воде с температуры 520 – 550°С – повторное волочение – старение при температуре 140 – 150°С». По механическим свойствам альдрей приближается к твердой меди (МТ), по плотности и удельной электропроводности – к твердому алюминию (АТ). Контактный провод из этого сплава при рабочем токе 60 А, скорости движения 70 км/ч с медноугольным токосъемником имеет износостойкость большую, чем у медного провода.

Известны и другие сплавы этой системы. Например, сплав, содержащий железа до 1, 0 % и минимальную концентрацию кремния, имеет удельную электропроводность 61 % от электропроводности меди и механическую прочность у отожженных образцов 100 – 165 МПа.