Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой
К этой группе сплавов относятся сплавы высокой и нормальной прочности. Составы некоторых деформируемых термически упрочняемых сплавов приведены в таблице 6. Типичными термически упрочняемыми деформируемыми алюминиевыми сплавами являются дуралюмины (их маркируют буквой Д) – сплавы системы А1–Сu–Mg–Mn.
Таблица 6 – Состав некоторых деформируемых термически упрочняемых сплавов
| Обозначение марок | Химический состав, % | Название сплава | |||||||
| Буквен-ное | Цифро-вое | Медь | Магний | Марганец | Zn | Ni | Fe | Si | |
| Д1 | 3,8 – 4,8 | 0,4 – 0,8 | 0,4 – 0,8 | 0,3 | 0,1 | 0,7 | 0,7 | Дуралюмин | |
| Д16 | 3,8 – 4,9 | 1,2 – 1,8 | 0,3 – 0,9 | 0,3 | 0,1 | 0,5 | 0,5 | Супер-дуралюмин | |
| АК8 | 3,9 – 4,8 | 0,4 – 0,8 | 0,4 – 1,0 | 0,3 | 0,1 | 0,7 | 0,6 – 1,2 | Ковочный сплав | |
| В95 | 1,4 – 2,0 | 1,8 – 2,8 | 0,2 – 0,6 | 6,0 | Cr-0,1 | 0,5 | 0,5 | Высокопрочный сплав |
 |
Очень упрощенно процессы, проходящие при упрочняющей термической обработке (закалке и старении) дуралюмина можно рассмотреть, используя диаграмму Al – Сu (рисунок 6).
Рисунок 6 – Фрагмент диаграммы состояния “алюминий – медь”:
Т1 – температура солидуса; Т2 – температура закалки;
Т3 – температура искусственного старения.
При закалке, которая заключается в нагреве сплава выше линии переменной растворимости, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении, фиксируется структура пересыщенного α-твердого раствора (светлый фон на рис. 7,а) и нерастворимых частиц железистых и марганцовистых фаз (темные включения). Сплав в свежезакаленном состоянии имеет небольшую прочность σв = 300 МПа и δ = 18 %.
Пересыщенный твердый раствор неустойчив, поэтому при нагреве, а иногда и просто при вылеживании при Ткомн происходит его распад.
Старение – это вид термической обработки, при которой происходит распад пересыщенного твердого раствора с выделением интерметаллидов. Старение может быть естественным или искусственным. Естественное старение заключается в вылеживании при комнатной температуре. Искусственное старение заключается в выдержке при температуре 150 – 190 ºС в течение 12–18 ч. При этом из пересыщенного
α-твердого раствора выделяются упрочняющие фазы CuAl2, CuMgAl2, и др. Поэтому наивысшая прочность достигается именно при старении закаленного сплава (σв = 490-540 МПа; δ = 11-14 %).
Микроструктура состаренного сплава представлена на рисунке 7,б. Она состоит из твердого раствора и включений различных вышеперечисленных интерметаллидных фаз.
Рисунок 7 – Микроструктура дуралюмина после: а) закалки в воде с температуры Т2 (535 ±5ºС); б) закалки и искусственного старения
при Т3 (150ºС). Справа – схематическое изображение структуры сплавов.