Свойства сплавов алюминия: виды и характеристики
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса(ов))

Свойства сплавов алюминия

Свойства сплавов алюминия

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Виды алюминиевых сплавов
  • Правила маркировки сплавов алюминия
  • Свойства сплавов алюминия
  • Нюансы выбора алюминиевых сплавов

Необходимость в знании свойств сплавов алюминия возникает, когда исходных характеристик этого металла недостаточно для проведения запланированных работ. Таким образом требуется подобрать наиболее оптимальный вид соединения, который будет соответствовать нужным качествам.

Металлургические технологии позволяют увеличить прочность, коррозионную стойкость, твердость, свариваемость и другие характеристики алюминия, которые востребованы в различных сферах промышленности. В нашей статье мы расскажем, какие бывают сплавы данного металла, как их маркируют и какими свойствами они обладают.

 

Виды алюминиевых сплавов

Основой для создания алюминия и его сплавов являются несколько видов металлической руды:

  • литейная;
  • первичная;
  • деформируемая;
  • техническая;
  • антифрикционная.

В соответствии со способом использования вещества разделяют на литейные и деформируемые. И если первые прекрасно заполняют собой формы, применяемые для отлива, то вторые имеют высокую пластичность, появляющуюся уже после термической обработки.

Виды алюминиевых сплавов

Пластичность вещества говорит о его стойкости к коррозии и улучшенной свариваемости. Имеется прямая связь между количеством меди в сплаве алюминия и его прочностью. Легирующее вещество в количестве 6 %, добавляемое в сплав, позволяет увеличить стойкость к механическим воздействиям на 30 МПа, а текучесть на 20 МПа.

При этом происходит снижение показателя относительного удлинения, который, впрочем, не выходит за пределы 35 %. Для сохранения необходимых показателей стойкости к коррозии нужно следить за тем, чтобы количество магния не было более 6 %. В противном случае структура сплава будет нестабильной.

Для улучшения характеристик сплава в него добавляют:

  • хром;
  • кремний;
  • марганец;
  • ванадий;
  • титан.

Если в соединение добавить железо и медь, то это плохо отразится на его состоянии: ухудшатся показатели устойчивости к коррозии и свариваемости.

Пластичность будет возрастать с добавлением марганца. Кроме того, он будет делать вещество более стабильным. А мелкозернистой структура станет после легирования титаном. Основными примесями марганцевых соединений являются железо и кремний.

Кремний, медь и алюминий добавляются при изготовлении блоков цилиндров, а также втулочных подшипников. Поверхность получается достаточно твердой, но приработка будет требовать значительных усилий.

Термическая стойкость возрастает в результате легирования медью. Она повышается даже у низкоуглеродистой стали. Однако стойкость к коррозии у такого материала низкая, он требует обязательной обработки, а также полимеризации.

Модификация алюминиево-медного сплава происходит при добавлении:

  • магния;
  • марганца;
  • кремния;
  • железа.

Прочность материала значительно повышается при добавлении в его состав магния, который также придает ему текучесть. Термостойкость возрастает при добавке железа и никеля. В результате происходит стимуляция искусственного старения сплава.

Правила маркировки сплавов алюминия

Силумин получают посредством добавления кремния. Натрий и никель в небольшом количестве помогают повысить качественные характеристики сплава. Применяются такие материалы в основном для производства различных деталей и корпусов для бытовой техники, а также декоративного литья, поскольку имеют прекрасные литейные характеристики.

Стойкость к механическим воздействиям материалу придают удобные в обработке цинк, алюминий и магний. Это достигается благодаря магнию и цинку, имеющим хорошую растворимость. Правда, понижение температуры способно заметно снизить свойства сплава. Кроме того, он не устойчив к ржавчине. Этот недостаток исправляется легированием медью.

Правила маркировки сплавов алюминия

Марку материала определить достаточно сложно, поэтому алюминиевые сплавы маркируют таким образом, чтобы было понятно, что это именно они. Номер присваивают каждому составу. Он имеет буквенно-цифровое обозначение.

Существует несколько особенностей, свойственных маркировке:

  • В начале номера стоит несколько букв, говорящих о составе материала.
  • Затем идет цифровой порядковый код.
  • Окончание – цифра, говорящая об особенностях проведения обработки (например, термической).

Для лучшего понимания процесса маркировки рассмотрим пример сплава Д17П. Согласно правилу, первая буква говорит нам о составе сплава. Д – дюралюминий. Химический состав у всего дюралюминия одинаков, различия заключаются в концентрации основных входящих в него элементов. Следующая за буквой Д цифра 17 говорит о порядковом номере материала, имеющего определенные качества. Последняя буква, в данном случае П, указывает на полунагартованный сплав. То есть методом обработки материала является давление без предваряющего его нагрева. Следовательно, прочность материала, полученного в ходе такой обработки, будет в два раза ниже максимальной.

Свойства сплавов алюминия

Алюминиевые сплавы имеют плотность, немного отличающуюся от показателя чистого алюминия, чье значение составляет 2,7 г/см3. Сплав АМг6 имеет минимальную плотность – 2,65 г/см3, а сплав В95 – максимальную – 2.85 г/см3.

Величины модулей сдвига и упругости практически не изменяются после проведения легирования материала. Примером может служить дюралюминий Д16Т, чей модуль упругости примерно такой же, как у чистого алюминия А5, и составляет Е = 7 100 кгс/мм2. Существенное отличие заключается в пределах текучести чистого алюминия и сплавов. У последних он в несколько раз больше, что дает возможность применять их как конструкционный материал. Уровень нагрузки при этом может быть разным и зависеть от марки и состояния сплава.

Свойства сплавов алюминия

Свойства прочных сплавов на основе алюминия таковы, что значения пределов прочности и текучести, а также модуля упругости (частное пределов и плотности) являются сопоставимыми со значениями соответствующих им удельных величин таких материалов, как сплавы титана и сталь. Таким образом, алюминиевые сплавы высокой прочности стали конкурентами титана и стали. Впрочем, только при температуре менее +200 °С.

Сплавы алюминия в подавляющем большинстве хуже чистого алюминия по устойчивости к коррозии, тепло- и электропроводности, а также свариваемости.

Приведенная ниже таблица содержит данные ряда сплавов, пребывающих в различных состояниях – электро- и теплопроводность, твердость материалов. Последнее значение имеет связь с пределами прочности и текучести, соответственно, из таблицы можно также узнать и об этих величинах.

Таблица показывает взаимную зависимость таких показателей, как легирование, тепло- и электропроводность, а также состояние сплавов М, Н2, Т или Т1. Большее легирование имеют материалы со значительно меньшей электро- и теплопроводностью. А они, в свою очередь, сильно зависят от состояния сплава:

Марка

Твердость,

НВ

Электропроводность в % по отношению к меди

Теплопроводность в кал/оС

М

Н2

Н, Т (Т1)

М

Н2

Н, Т (Т1)

М

Н2

Н, Т (Т1)

А8 – АД0

25

 

35

60

   

0,52

   

АМц

30

40

55

50

40

 

0,45

0,38

 

АМг2

45

60

 

35

 

30

0,34

 

0,30

АМг5

70

   

30

   

0,28

   

АД31

   

80

55

 

55

0,45

   

Д16

45

 

105

45

 

30

0,42

 

0,28

В95

   

150

   

30

   

0,28

В соответствии с таблицей, только один сплав имеет высокие электропроводность и прочность. Это АД31. Вследствие этого, производство «мягких» и «твердых» электротехнических шин ведется из разных материалов: АД0 и АД31 (по ГОСТу 15176-89) соответственно. Их электропроводность измеряется в микроом-метрах и составляет:

  • 0,029 – из сплава АД0 (без термической обработки и сразу после проведения прессования);
  • 0,031 – из сплава АД31 (без термической обработки и сразу после проведения прессования);
  • 0,035 – из сплава АД31Т (после проведения закалки, а также естественного старения).

Такие сплавы как АМг5, Д16Т, В95Т1 имеют теплопроводность в два раза меньшую, чем у чистого алюминия. Однако она выше того же показателя сталей.

  • Стойкость к коррозии.

Сплавы алюминия АМц, АМг, АД31 имеют прекрасные антикоррозийные свойства, а сплав Д16 и его высокопрочные собратья В95, АК – самую плохую стойкость к ржавчине. А у термоупрочняемых сплавов эти качества во многом зависят от режимов старения и закалки.

Примером может служить сплав Д16, который используется в состоянии естественного старения (Т). Его коррозийная стойкость падает при температуре более +80 °С, поэтому большие температуры применяются только вместе с искусственным старением. Даже несмотря на то, что естественное старение дает материалу большие пластичность и прочность. Следует отметить, что есть много марок прочных термически упрочняемых сплавов, которые имеют низкую коррозийную стойкость и подвержены расслаивающей ржавчине под напряжением.

Свойства сплавов алюминия

  • Свариваемость материала.

Наилучшие показатели свариваемости имеют сплавы АМц и АМг, причем неважно, какой именно способ сварки выбран. В ходе соединения нагартованного проката идет процесс отжига в зоне образующегося шва. Следовательно, прочности шва и отожженного основного материала практически равны.

Наилучшую свариваемость у термоупрочняемых сплавов имеют авиали, сплав 1915. Он является самозакаливающимся, вследствие чего через некоторое время шов становится по прочности равным основному сплаву. Для большинства других сплавов сварка ведется исключительно точечным способом.

  • Механические свойства сплавов.

У сплавов АМц и АМг при возрастанием степени легирования увеличивается прочность и уменьшается пластичность. Эти сплавы алюминия имеют такие свойства, как высокие свариваемость и коррозийная стойкость, что дает возможность применять их в конструкциях малой нагруженности. АМг5 и АМг6 годятся для средненагруженных конструкций. Их упрочнение возможно только методом холодной деформации. Следовательно, качества полуфабриката (сплавов), идущего на их изготовление, определяют и свойства получаемого изделия.

Упрочнить можно уже готовые изделия (детали), изготовленные из термоупрочняемых сплавов. Но только если материал ранее не проходил термически упрочняющую обработку.

Закалка и старение являются термоупрочняющими обработками сплавов. После них максимальной становится прочность таких общедоступных сплавов, как АК4-1, АК8, Д16, В95, АК6.

Из вышеуказанных материалов самым доступным в настоящее время стал Д16. Несмотря на то, что его статическая прочность меньше, чем других сплавов при комнатной температуре, стойкость к появлению трещин (конструкционная прочность) у него самая высокая. Используют его в состоянии естественного старения (Т). При увеличении температуры более +80 °С его стойкость к коррозии падает. Если сплав планируется использовать при температуре от +120 до +125 °С, то его старят искусственно. Это необходимо для более высокой коррозийной стойкости и повышения уровня текучести.

Нюансы выбора алюминиевых сплавов

Свойства различных сплавов алюминия таковы, что прочность каждого с возрастанием температуры меняется в разной степени. Соответственно, и использовать их нужно по-разному.

Максимальную прочность и текучесть при +120 °С имеет сплав В95Т1. При большей температуре вперед выходит сплав Д16Т. Но у В95Т1 значительно хуже показатель конструкционной прочности (стойкости к образованию трещин), чем у Д16. Более того, под напряжением В95Т1 имеет низкую коррозийную стойкость. Это не дает его использовать в продукции, которая будет работать на растяжение. Коррозийные свойства и стойкость к образованию трещин улучшаются при обработке изделий в режимах Т2 и Т3.

АК6, АК8 и Д16 имеют большую прочность при температуре от +150 до +250 °С. АК4-1, Д20, 1201 лучше использовать при температурах от +250 до +300 °С. Наиболее широкий диапазон температуры применения у сплавов Д20 и 1201 – от -250 °С и до +300 °С, причем с высокими нагрузками.

Штамповки и поковки изготавливают из сплавов АК6, АК8, поскольку последние обладают пластичностью при высоких температурах. Из них АК8 имеет меньшую стойкость к образованию трещин, но лучше сваривается (по сравнению с АК6). Это свойство называется анизотропией механических свойств.

Вышеперечисленные сплавы высокой прочности имеют плохую свариваемость и низкую стойкость к образованию ржавчины. Сплав 1915, принадлежащий к свариваемым термически упрочняемым материалам, имеет нормальную прочность. Он самозакаливающийся, то есть может закаливаться при естественном охлаждении. Это дает возможность делать шов, обладающий высокой прочностью. Механические свойства сплава 1925 мало отличаются от 1915, но у него хуже свариваемость. Оба этих соединения обладают большой прочностью. Она выше, чем у АМг6, а сварной шов имеет такие же характеристики.

Хорошая стойкость к коррозии и отличная свариваемость отличают сплавы средней прочности. Это авиали АД35, АВ, АД31,АД33.

Нюансы выбора алюминиевых сплавов

Выбор сплава алюминия, который будет использован как конструкционный материал, должен обеспечивать прочность производимого из него элемента конструкции. Но разные свойства конструкционного материала ответственны за прочность различных типов частей изделия.

Примером могут служить «толстая» и «тонкая» колонны. У первой прочность во многом зависит от предела текучести сплава. А у второй – от модуля упругости металла. У сплавов алюминия предел текучести сопоставим с тем же показателем у рядовых конструкционных сталей. И они, в принципе, могли бы конкурировать с последними для изготовления «толстых» колонн. Но у алюминия и сплавов модуль упругости равен примерно трети того же показателя сталей, что не дает им возможность подменять стали в «толстых» колоннах.

К рабочим характеристикам конструкции относится не только ее прочность. Важными также являются стойкость к коррозии, легкая обработка (свариваемость и прессуемость), относительное удлинение (пластическое разрушение), модуль упругости (жесткость изделия), усталостная прочность, плотность изделия (его вес), стоимость. Все они в той или иной степени оказывают влияние на выбор конструкционного материала.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

  • Изготовление балок из металла: разбираемся в маркировке, производстве и дефектах

    Изготовление балок из металла: разбираемся в маркировке, производстве и дефектах

    Изготовление балок из металла возможно как в крупных промышленных масштабах, так и по индивидуальным проектам. Несмотря на то, что изделия имеют определенную классификацию, в бытовом общении под таким элементом имеют в виду двутавровую балку. В любом случае задачи и функции у этого элемента одни – обеспечить необходимую прочность конструкции. В зависимости от условий эксплуатации металлические балки имеют специальную маркировку. В нашей статье мы расскажем, как и на чем изготавливают эти конструкционные элементы, какие бывают дефекты, а также опишем преимущества и недостатки балок.
  • Виды токарной обработки: обзор технологии и методов

    Виды токарной обработки: обзор технологии и методов

    Различные виды токарной обработки являются наиболее востребованными методами для придания металлическим заготовкам требуемых параметров. Тип оборудования играет важную роль, так как от него зависит возможность выполнения тех или иных операций. Не менее значимым является и тип резцов, которыми обрабатывается деталь. Качественную токарную обработку отличает полное соответствие изделия чертежу, однако в ходе работ нередко появляется брак. В нашей статье мы расскажем, какие существуют виды токарной обработки, какие для этого требуются оборудование и инструменты, а также разберем причины появления некачественной продукции.
  • Фрикционные диски для станков: применение, виды, причины износа

    Фрикционные диски для станков: применение, виды, причины износа

    Фрикционные диски для станков являются ключевым элементом муфты и служат для плавной передачи усилия от двигателя к движущимся частям агрегата. Эти устройства различаются по форме, диаметру, материалам изготовления накладок. Немаловажную роль играет их количество в муфте. Из нашего материала вы узнаете, какие виды фрикционных дисков используются в станках, как их количество влияет на плавность хода оборудования, а также причины их преждевременного износа.
  • Скорость лазерной резки: выбор оптимального оборудования

    Скорость лазерной резки: выбор оптимального оборудования

    Скорость лазерной резки – один из основных параметров, определяющих качество и себестоимость обработки металлических заготовок. Насколько быстро будет осуществляться рез, зависит от мощности установленного оборудования, типа и толщины металла. Из нашего материала вы узнаете, как выбрать оптимальный режим реза, обеспечивающий высокое качество при максимальной окупаемости металлообработки. Для вашего удобства в статье мы разместили сводные таблицы, которые помогут подобрать мощность лазерной установки в зависимости от толщины металла.
  • Лотки из нержавеющей стали: ключевые характеристики и главные функции

    Лотки из нержавеющей стали: ключевые характеристики и главные функции

    Лотки из нержавеющей стали бывают разных видов, но чаще всего речь идет о тех, которые служат для организации систем водоотведения. Причем эти конструкции подходят как для наружного, так и внутреннего применения. Под последним имеются в виду различные технические и бытовые помещения. Именно этот тип лотков позволяет организовать отведение воды даже в таких условиях, где критически важно поддержание высокого уровня санитарно-гигиенических норм. В нашей статье мы расскажем про функции таких лотков, поговорим об их разновидностях и особенностях выбора и монтажа.
  • Качество лазерной резки: определение оптимальных параметров

    Качество лазерной резки: определение оптимальных параметров

    Высокое качество лазерной резки является одним из основных параметров, определяющих выбор данного типа оборудования для обработки металлических изделий. Лазер позволяет совмещать высокую скорость работы с качественными характеристиками обработки детали: ровность края и углов реза, точность. Качество реза определяется рядом параметров: толщиной обрабатываемой заготовки, мощностью излучателя, типом металла. Из нашего материала вы узнаете, как эти факторы влияют на результат работы и что можно сделать, чтобы повысить качество изготовления деталей с помощью лазерной установки.
  • Сварные соединения металлоконструкций: виды и контроль качества

    Сварные соединения металлоконструкций: виды и контроль качества

    Сварные соединения металлоконструкций должны отвечать строгим нормам качества, чтобы итоговое изделие было прочным и надежным. В зависимости от назначения и материала конструкции используются различные соединения, к каждому из которых предъявляются свои требования. Не менее важны способы контроля качества сварных швов. Только после необходимых процедур и заполнения документации изделие можно эксплуатировать. В нашей статье мы расскажем, какие бывают сварные соединения и как проверить их на прочность и соответствие нормам и требованиям.
  • Оптимальное размещение стеллажей на складе: несколько полезных советов

    Оптимальное размещение стеллажей на складе: несколько полезных советов

    Организовать оптимальное размещение стеллажей на складе – задача не из простых, и в большинстве случаев с ней могут справиться только профессионалы. Слишком многое тут приходится учитывать: и параметры помещения, и особенности складируемой продукции, и многочисленные требования безопасности. С другой стороны, правильное расположение стеллажей позволяет без проблем находить нужный товар, быстро выполнять погрузочно-разгрузочные работы, оптимизировать работу сотрудников. А чем меньше трудозатраты персонала, тем выгоднее для бизнеса. Этот закон еще никто не отменял.
  • Популярные материалы для изготовления ворот: преимущества и недостатки

    Популярные материалы для изготовления ворот: преимущества и недостатки

    Материалы для изготовления ворот напрямую влияют на долговечность всей конструкции. Сегодня каждый владелец дачи, частного дома или личного гаража не только озадачен вопросом сохранности имущества, но и мечтает установить максимально прочные ворота, чтобы они служили долго. В зависимости от выбранного материала существуют особые тонкости изготовления ворот и их монтажа. Кроме того, сырье для их производства наделяет конструкцию своими преимуществами и недостатками. На чем же остановить свой выбор? Наша статья поможет вам определиться.

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Акция