Классификация углеродистой стали

     Все сплавы на основе алюминия подразделяются на два класса — деформируемые  и литейные.

     Деформируемые алюминиевые сплавы. В зависимости  от химического состава деформируемые сплавы можно разделить на следующие семь групп: сплавы на основе системы Аl—Мn (АМц);

сплавы  на основе системы Аl—Мg—Si (АД31, ДДЗЗ, АД35, АВ);

сплавы  на основе системы Аl—Сu—Mg (Д1, Д16, В65, ВД17, Д18, Д19);

сплавы  на основе системы Аl—Мg—Мn (АМг1, АМг2, АМг3, АМг5, АМг6); сплавы на основе системы Аl—Мg—Zn—Cu (В93, В94, В95, В96);

сплавы на основе системы Аl—Сu—Мg—Ni—Fe (АК2, АК4, АК4-1);

сплавы  на основе системы Аl—Si—Мg—Cu (АК6—АК8).

     Алюминиевые деформируемые сплавы разделяются  на сплавы, упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой.

     Деформируемые алюминиевые сплавы, подвергаемые механической и термической обработке, имеют специальные буквенные обозначения, указывающие характер этой обработки; М (мягкий) — отожженный; Н — нагартованный, Т — термически обработанный (после закалки и естественного старения), Т1 — после закалки и искусственного старения, ТН — нагартованный после закалки и естественного старения, ТНВ — нагартованный после закалки и естественного старения с повышенным качеством выкатки, О — отожженные листы с повышенной выкаткой, А — плакированные листы, Б — без плакировки (листы), УП — утолщенная плакировка, Р — сплав для заклепок. По новому ГОСТу принята единая цифровая маркировка.

     Обработкой  давлением в холодном или горячем  состоянии из этих cплавов изготавливают трубы, уголки, тавры,   плиты, листы и т. д. Высокопластичные    термически       неупрочняемые сплавы разделяют на «мягкие» (АД, АДО, АД1, АМц, АМг, АМг2) и «твердые» (АМгЗ, АМг5, АМгб). Содержание магния в этих сплавах колеблется от 2 до 7%, а марганца 1,0—1.6%. По структуре эти сплавы представляют однородный твердый раствор марганца, магния, меди и других элементов в алюминии. Упрочнение указанных сплавов достигается деформацией в холодном состоянии (наклеп, нагартовка).

     В строительстве и мостостроении  термически неупрочняемые алюминиевые сплавы применяют для несущих сварных конструкций (фермы, арки, балки и т. д.), малонагруженных и ненагруженных элементов конструкций здания (кровельные настилы, стеновые панели, дверные и оконные переплеты, арматурные детали).

     В строительстве применяют сплавы АМг6М (5,8—6,8% Мg, 0,5— 0,8% Мn, 0,02-0,1 % Тi), АМг5 (4,7—5,7% Мg, 0,2—0,6% Мn), АМг3М (3,2—3,8% Мg, 0,3-0,6% Мn, 0,5-0,8% 51), АМг5ВМ (4,8—5,5% Мg, 0,3—0,6% Мn, 0,02% V). Все эти сплавы обладают высокой коррозийной стойкостью.

     Сплав марки АМг6 в состоянии поставки (АМг6М) обладает следующими механическими свойствами: σ_в = 320 МН м² (МПа); НВ 800 МН/м² (МПа), δ = 20%. Прочность этого сплава по сравнению со сталью марки Ст3 в 1,9 раза больше; по сравнению с легированной сталью марки 15ХСНД — в 1,38, а марки 10ХСНД — в 1,17 раза. Сплав высокой прочности АМг4ВМ (σ_в = 280 МН/м² (МПа), 5 = 15%) применяют для сварных ответственных конструкций.

     Деформируемые   сплавы,   упрочняемые термической   обработкой. Сплавы этой подгруппы приобретают высокие механические свойства и хорошую сопротивляемость коррозии только в результате термической обработки.  Эти сплавы делят на авиали (АВ, АД31, АДЗЗ), дуралюмин (Д1.Д16, АК6, АК8), сплавы высокой прочности (В96, В95)  и специальные сплавы, работающие при повышенных температурах — жаропрочные    (АК4, АК4-1, ВД17). Термическая обработка заключается в закалке и последующем старении. Изменение структуры можно проследить по диаграмме состояния системы А1—Си (рис. 55). Выбор температуры закалки определяется левой частью этой диаграммы.  При обычной температуре содержание Си составляет 0,5%; с возрастанием температуры растворимость меди в алюминии увеличивается при эвтектической температуре (548° С).

     Из  диаграммы видно, что алюминий с  медью образует ограниченные твердые растворы различной концентрации    (в зависимости от температуры) и химическое соединение CuAl₂. Сплавы Al—Сu, содержащие до 0,5% Сu, после медленного охлаждения имеют однофазную структуру α-раствора меди в    алюминии;    при   содержании   0,5— 5,7% Си — двухфазный α-раствор +CuAl₂.  Если этот   двухфазный сплав нагреть до температуры выше линии предельной растворимости меди в алюминии, то химическое соединение CuAl₂ растворится в алюминии и сплав станет однофазным. Это обстоятельство используется при закалке Al—Cu сплавов. При быстром охлаждении примерно с температуры 550° С СиА1₂ не успевает выделиться из α-твердого раствора и последний зафиксируется в неустойчивом метастабильном состоянии. Этот пересыщенный твердый раствор сохраняется, как правило, около 30 мин (инкубационный период) и в дальнейшем распадается 

      с выделением соединения   CuAl₂. Происходит процесс старения. После старения прочность и твердость увеличиваются. Во время инкубационного периода можно осуществлять пластическую деформацию. По окончании этого периода производить ковку, гибку, отбортовку невозможно.

     Естественное  старение протекает при комнатной температуре  и заканчивается через 4—7 суток.  При искусственном старении этот процесс протекает при   температуре   150—180° С с выдержкой 2—3 ч.

     Выделившиеся  дисперсные частицы (θ'-фаза) не отличаются по химсоставу от CuAl₂ и вызывают упрочнение сплава; так,  например, если алюминиевомедный сплав после  отжига  имеет  предел прочности   разрыву   σ_в=200 МН/м² (МПа), и   свежезакаленный  сплав  250 МН/м² (МПа),    то   после  старения прочность повышается до 400 МН/м² (МПа).

     Если  сплав после естественного старения подвергнуть кратковременному нагреву при 150—250° С, то он вновь приобретает свойства свежезакаленного сплава (явление возврата). Это широко используют различных технологических деформацией.

     С течением времени сплав, обработанный на «возврат», вновь подвергается естественному старению.

     К сплавам низкой прочности σ_в < 300 МН/м² (МПа) относятся марки АМг1, АМг2, АМг3, АМг4,АМг5. Они обладают хорошей коррозийной стойкостью. Средней прочностью σ_в - 300 до 450 МН/м² (МПа) обладают ковочные сплавы АК4, АК6, АК8, а также дуралюмин Д1, Д16, Д19 и др. Их применяют после закалки и искусственного или естественного старения. Холодная пластическая деформация со степенью обжатия 5—10% повышает прочностные свойства дуралюмина. Сплавы высокой прочности (σ_в >450 МН/м²) типа В93, В95 применяют после закалки и искусственного старения.

     Литейные  алюминиевые сплавы находят в промышленности широкое применение. ГОСТ 2685—63 предусматривает более 35 марок литейных алюминиевых сплавов, которые можно разделить на шесть основных групп (по химическому составу):

     На  основе системы Al—Si (силумины): АЛ2, АЛЗ, АЛ4, АЛ5, АЛ6, АЛ9, АЛ4М, ВАЛ5 и др.;

     Al—Mg: АЛ8, АЛ 13, АЛ22, АЛ23, АЛ23-1, АЛ27, АЛ27-1, АЛ28, АЛ29 и др.;

     А1—Cu: АЛ7; АЛ 19; А1—2п: АЛ 11, АЛ24;

     поршневые: АЛ 10В. АЛ25. АЛ26, АЛЗО;

     жаропрочные: АЛ1, АЛ20. АЛ21,  ВАЛ1, АЦР-1 и др.

     Химический  состав  некоторых   из  этих  сплавов   представлен  в табл.3.

     Таблица   3

     Химический  состав некоторых литейных   алюминиевых  сплавов (ГОСТ 2685—63)

     В зависимости от условий работы детали и химического состава сплава выбирают тот или иной вид термической обработки. Классификация этих видов в зависимости от назначения детали приведена в табл. 4.

     Сплавы  на основе системы Al—Si (силумины) обладают хорошими литейными и достаточно высокими механическими свойствами: высокой жидкотекучестью (от 350 до 420 мм при 700° С), небольшой литейной усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин, хорошим отпечатком по полости формы, достаточно высокой

     Классификация видов термообработки деталей из литейных алюминиевых сплавов

     § 2. Строительные алюминиевые сплавы

     В строительной индустрии с каждым годом увеличивается применение строительных алюминиевых сплавов в качестве основною конструкционного материала в несущих конструкциях зданий и со-     оруженнй, а не только в ограждающих элементах, оконных и дверных переплетах.

     Основными достоинствами деформируемых и  литейных сплавов являются: значительная удельная  прочность, высокая технологичность (в холодном и в горячем  состоянии), сохранение высоких прочностных свойств при отрицательных температурах, повышенная       I жаростойкость, значительная стойкость против коррозии.

     Из  сплавов марок Д1, Дб, Д16 изготовляют клепаные несущие конструкции сооружений и зданий (арки, фермы, балки и др.), а также различные элементы конструкций, совмещающих функции ограждающих и несущих конструкций (кровельные панели, каркасы стеновых панелей, подвижные потолки и др.). Для силовых элементов конструкций рекомендуется применять дюралюминий ДО и Д16, а для элементов конструкций средней прочности сплав Д1. Сварку можно применять только в тех конструкциях, в которых сварные швы мало нагружены. Ответственные конструкции не рекомендуется сваривать, так как в околошовной зоне в результате нагрева прочность значительно понижается. Это не относится к сплавам А В, АД 31, АДЗЗ.