Деформируемые алюминиевые сплавы

В настоящее время принята сложная буквенная и буквенно-цифровая система маркировки алюминиевых сплавов.

Деформируемые сплавы обозначают буквами:

· Д - дуралюмины, например Д1, Д16, Д19;

· АД - деформируемый алюминий, например АД0, АД1, АД33;

· АК - ковочные алюминиевые сплавы, например АК4-1, АК6;

· АМг - сплавы алюминия с магнием, например АМг5, АМг6;

· АМц - сплавы алюминия с марганцем;

· АВ - авиали, например АВ;

· В - высокопрочные сплавы, например В93, В95, В96;

· САП - спеченный алюминиевый порошок или алюминиевая пудра.

Цифры, следующие за буквами, могут означать систему легирования (в дуралюминах, в высокопрочных сплавах, в деформируемом алюминии). В сплавах АМr3 цифры указывают на содержание магния в процентах. Дополнительная цифра в обозначениях сплавов типа АК4-1, АК6-1 и др. обозначает, что новый сплав является близкой модификацией старого АК4, АК6 и т.д.

1. Сплавы, не упрочняемые термической обработкой.

К этой группе относятся сплавы алюминия с марганцем (АМц) и алюминия с магнием (АМг). Они обладают высокой пластичностью, коррозионной стойкостью, свариваемостью. Упрочнить эти сплавы можно деформацией (нагартовкой - Н).

Из сплавов АМг и АМц изготавливают листы, прутки, проволоку, сварные конструкции, заклепки.

Сплавы АМц, АМг2, АМг3 применяют для изготовления бензобаков, трубопроводов, в судостроении для палубных надстроек, в строительстве. Сплавы АМг5, АМг6 применяют для средненагруженных деталей - рамы и кузова вагонов, подвесные потолки, переборки судов, лифты, корпуса и мачты судов и т.д.

2. Сплавы, упрочняемые термической обработкой.

Термическая обработка:

Закалка с температур 500-550°С (в зависимости от сплава), затем старение (искусственное или естественное). В процессе старения происходит распад пересыщенного твердого раствора, полученного при закалке, и выделение упрочняющих фаз.

Авиали (АВ) - АД31, АД33 - сплавы повышенной пластичности, обладают достаточной прочностью, хорошо обрабатываются резанием, обладают коррозионной стойкостью, хорошо свариваются. Сплавы применяются для деталей невысокой и средней прочности, в легкой, автомобильной промышленности для отделки кабин, салонов самолетов и вертолетов, строительстве, судостроении.

Конструкционные сплавы - дуралюмины Д1, Д16, Д18. Их маркируют буквой Ди цифрами, характеризующими порядковый номер сплава по ГОСТ 4,84-74. Их преимущества - высокая прочность при достаточной пластичности, хорошая свариваемость точечной сваркой, малая плотность, удовлетворительная обрабатываемость резанием. Недостаток - малая коррозионная стойкость. Дуралюмины обычно подвергаются закалке с температуры 500^oС и естественному старению Широкое применение дуралюмины находят в авиастроении, автомобилестроении, строительстве. Например: из Д16изготавливают обшивку для самолета.

Материал САП сваривается, подвергается обработке резанием и имеет повышенную жаропрочность - при 500°С длительная прочность за 100 ч равна 70 МПа. Плотность САП близка к плотности алюминия, он обладает высокой теплопроводностью, хорошей электропроводностью. Недостатком САП является его хрупкость и большая чувствительность к надрезу. Применение: прутки, полосы, трубы, профили, детали, работающие при температуре 500°С (лопатки компрессоров, диски и т.д.).

Алюминиевые литейные сплавы

К литейнымотносятся сплавы алюминия с кремнием, медью, магнием. Литейные сплавы маркируются буквамиАЛ и цифрами, обозначающими порядковый номер сплава (ГОСТ 2685-75), например, АЛ2, АЛЗ. Наибольшее распространение получили силумины (сплавы алюминия с кремнием), содержащие от 5 до 13% Si . Фазовый состав, структуру и свойства силуминов можно изменить модифицированием и термической обработкой. В качестве модифицирующих добавок используются марганец, никель, хром, титан, ванадий и некоторые другие элементы. Силумины обычно модифицируют натрием, который в жидкий сплав вводят в виде смеси фтористых и хлористых солей натрия в соотношении 2/3NaF+l/3NaCI.

Медные сплавы

Медные сплавы классифицируют:

1. По химическому составу:

· латуни;

· бронзы.

2. По способу производства:

· литейные (основной способ производства изделий - литье);

· деформируемые (основной способ производства изделий - обработка давлением).

3. По способу упрочнения:

· упрочняемые термической обработкой;

· не упрочняемые термической обработкой.

Латуни

Латуни (Л) - сплавы меди с цинком (двойные сплавы) или меди - с цинком и добавками других элементов (многокомпонентные сплавы).

По сравнению с чистой медью имеют более высокую прочность, коррозионную стойкость, лучшие литейные свойства.

Маркировка латуней:начальная буква Л - латунь, после чего следует первые русские буквы основных элементов сплава, далее цифры – первая - содержание меди, последующие содержание легирующих элементов.

Например:

Л96, Л80 (96% Сu, 80% Сu, остальное - Zn).

Латуни с содержанием меди 90% и более называются томпаком (например, сплав марки Л96), при 80-85% - полутомпаком (Л80). В марках, легированных деформируемых латуней, кроме цифры, показывающей содержание меди, указываются буквы и цифры, обозначающие легирующий элемент и его содержание в процентах. Например, сплав ЛАН59-3-2 содержит 59%Cu, 3%Al, 2%Ni, остальное Zn. В марках литейных латуней указывается содержание цинка, а содержание каждого легирующего элемента ставится непосредственно за буквой, его обозначающей. Например, сплав ЛЦ40Мц3А содержит 40%Z, 3%Mn, 1%AI, остальное Си.

По химическому составу латуни подразделяются на двойные (простые, называемые ТОМПАК), и специальные (многокомпонентные).

По способу производства латуни могут быть литейные и деформируемые. В зависимости от состава латуни можно упрочнить термической обработкой.

Двойные латуни (простые).Двойные латуни являются деформируемыми материалами, хорошо обрабатываются давлением как в холодном, так и в горячем состоянии.

Двойные латуни не имеют фазовых превращений и поэтому не упрочняются термиче­ской обработкой. Изготовляют полуфабрикат: листы, ленты, проволока. Изделия из этих латуней получают глубокой вытяжкой. Применение простых латуней: радиаторные и конденсаторные трубки (Л96, Л90), сильфоны, гибкие шланги, прокладки (Л85, Л80), гайки, болты, детали автомобиля (Л68), толстостенные детали (Л59).

Многокомпонентные латуни- это двухфазные латуни с добавками легирующих элементов -Al, Fe, Ni, Sn, Mn. Pb и др.

Легирующие элементы (кроме свинца) увеличивают прочность (твердость), но ухудшают пластичность латуней, повышают коррозионную стойкость.

Основные легирующие элементы: Sn (олово) повышает прочность, увеличивает коррозионную стойкость; Ni (никель), Мn (марганец) повышают прочность, коррозионную стойкость, Si (кремний) повышает прочность, твердость, улучшает износостойкость, антифрикционные свойства; Рb (свинец) улучшает обрабатываемость резанием, хотя ухудшает пластичность, Fe (железо) улучшает жидкотекучесть.

По технологическому признаку многокомпонентные латуни подразделяются на литейные и деформируемые.

Литейные латуни.

ЛАЖМц 66-6-3-2 - 64-66% Си. легирована 6-7% А1, 2-4% Fe, 1,5 -2,5% Мn, применяется для литья в землю, кокиль, имеет хорошую коррозионную стойкость. Применение: гайки, червячные винты.

ЛКС 80-3-3 - 79-81% Сu. Легирована 2,5-4,5%Si, 2-4% Pb, предназначена для литья в землю, кокиль, для вкладышей подшипников, втулок, и т.д.

ЛМцЖ 52-4-1 - 49-53% Сu. 3-5% Мn, 0,9-1,2% Fe, предназначена для литья в кокиль, применяется для деталей ответственного назначения, подшипников, арматуры.

Деформируемые латуни.

ЛЖМц 59-1-1 - 58-60% Сu, 0,9-l,l% Fe, 0,9-1,1 Mn. Латунь предназначена для изготовления труб, проволоки, листов, поковок.

ЛО70-1 и ЛО 62-1 - соответственно -70 % и 62 % Сu и -1% Sn (морская латунь).

Эти латуни обладают высокими коррозионными свойствами в пресной и морской воде, применяют в судостроении.

Бронзы

Бронзы (Бр) - сплавы меди с другими элементами (кроме цинка) или сложные сплавы меди (в числе легирующих элементов может быть и цинк).

Маркировка: Бр. - бронза, далее начальная русская буква основного легирующего элемента, затем русские буквы легирующих элементов и цифры, показывающие их среднее содержание в процентах.

Например, БрОЦ 4-3 – бронза (Бр), основной легирующий элемент олово (О), легирована цинком (Ц) в количествах -4%Sn и - 3%Zn; БрАЖМц 10-3-1,5 - бронза алюминиевая (А), легирована железом и марганцем в количествах -10% Al, - 3% Fe и 1,5% Мn.

Бронзы называют по основному легирующему элементу. Например, система Сu-А1 - алюминиевая бронза, Cu-Sn - оловянная, Cu-Pb - свинцовая, Сu-Ве - бериллиевая и т.д.

Бронзы, так же, как и латуни, классифицируют по химическому составу (простые и многокомпонентные), по технологии изготовления (деформируемые и литейные), по способу упрочнения(упрочняемые или не упрочняемые термической обработкой).

Деформируемые бронзы маркируют буквами Бр, за которыми сле­дуют буквы и цифры, обозначающие название и содержание в процентах легирующих элементов (ГОСТ 5017-74). Например, сплав БрОЦС4-4-2,5 содержит 4%Sn, 4%Zn, 2,5%Pb, остальное Си. В марках литейных бронз (ГОСТ 613-73) содержание каждого легирующего элемента указывается сразу после буквы, обозначающей его название. Например, сплав БрО6Ц6СЗ содержит 6%Sn, 6%Zn, 3%Pb, остальное Си.

Основные легирующие элементы бронз это олово, алюминий, никель, кремний - повышают прочность, упругие свойства и коррозионную стойкость, а в сочетании с другими элементами (свинцом, фосфором, цинком) также и антифрикционные свойства. Железо и никель измельчают зерно, марганец и кремний повышают жаростойкость. Бериллий, хром, цирконий повышают прочностные свойства, жаропрочность. Свинец улучшает обрабатываемость резанием. Большинство бронз (кроме алюминиевых) хорошо свариваются.

Оловянные бронзы характеризуются высокими антифрикционными свойствами, хорошей жидкотекучестью, низкой литейной усадкой, поэтому используются в художественном литье.

Оловянные бронзы легируют Zn, Fe. P, Pb, Ni и др. Фосфор улучшает литейные свойства (Р > 0,3%)- жидкотекучесть, свинец улучшает обрабатываемость резанием, Ni, Fe улучшают механические свойства, коррозионную стойкость.

Алюминиевые бронзы - двойные (БрА5 и БрА7) и легированные - БрАЖ9-4, БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4. Обладают повышенной коррозионной стойкостью в морской воде и влажной атмосфере. Из алюминиевых бронз изготавливают относительно мелкие, но высоко ответственные детали типа шестерен, втулок, фланцев литьем и обработкой давлением. Из бронзы БрА5 штамповкой изготавливают медали и мелкую разменную монету.

Кремнистые бронзы - БрКМц3-1, БрК4, применяют как заменители оловянных бронз, имеют высокие упругие свойства. Из них делают пружины. Они немагнитны и морозостойки. Сплавы хорошо свариваются и подвергаются пайке. Благодаря высокой устойчивости к щелочным средам и сухим газам, их используют для производства сточных труб, газо- и дымопроводов.

Свинцовые бронзы - БрС30, используют как высококачественный антифрикционный материал, для вкладышей подшипников скольжения.

Бериллиевые бронзы - БрБ2, имеет очень высокую упругость и предел прочности σ_в=1100-1200 МПа. Применяют для часовых и приборных пружин, упругих контактов.

Раньше бронзы подразделяли, в зависимости от содержания олова:

БрО5 – монетная бронза, из нее чеканили монеты и медали;

БрО30 – колокольная бронза;

БрО40 – зеркальная бронза.

Магниевые сплавы

Магниевые сплавы, легирующими элементами которых являются алюминий, цинк, кремний, а также редкие металлы - неодим, торий и другие, подразделяются на деформируемые и литейные, маркируемые соответствующими буквами МА и МЛ и цифрами, соответствующими но­меру сплава (ГОСТ 14957-76 и 2856-79). Магниевые сплавы, как дефор­мируемые, так и литейные, подвергают модифицированию и упрочняю­щей термической обработке.

Оловянистые сплавы

Сплавы на основе олова (оловянистые баббиты) является высо­кокачественными антифрикционными материалами, для которых важным является наличие гетерогенной (неоднородной) структуры, состоящей из мягкой, пластичной основы, обеспечивающей прирабатываемость подшипника к валу, и твердых включений, упрочняющих материалы и пре­пятствующих схватыванию трущихся поверхностей. Оловянистые баббиты представляют собой трехкомпонентные сплавы системы олово-сурьма-медь. Наиболее широкое применение имеет сплав марки Б83 (ГОСТ 1320-74), содержащий 83%Pb, ll%Sb и 6%Cu.