Механические свойства алюминиевых сплавов – Механические свойства алюминия

Содержание

Механические свойства алюминия

Что такое механические свойства?

Механические свойства алюминия, как и других материалов – это свойства, которые связаны с упругой и неупругой  реакцией материала на приложение к нему нагрузки, в том числе, зависимость между напряжениями и деформациями. Примерами механических свойств являются:

  • модуль упругости (при растяжении, при сжатии, при сдвиге)
  • предел прочности (при растяжении, при сжатии, при сдвиге)
  • предел текучести
  • предел усталости
  • удлинение (относительное) при разрыве
  • твердость.

Механические свойства часто ошибочно относят к физическими свойствам.

Механические свойства материалов, в том числе, алюминия и его сплавов, которые получают путем испытания материала на растяжение, например, модуль упругости при растяжении, прочность при растяжении, предел текучести при растяжении и относительное удлинение называют механическими свойствами при растяжении.

Модуль упругости

Модуль упругости, который часто называют модулем Юнга – это отношение напряжения, которое приложено к материалу, к соответствующей деформации в том интервале, когда они являются прямо пропорциональными друг к другу.

Различают три типа напряжений и соответственно три типа модулей упругости для любого материала, в том числе для алюминия:

  • модуль упругости при растяжении
  • модуль упругости при сжатии
  • модуль упругости при сдвиге (сдвиговый модуль упругости).

Таблица — Модули упругости при растяжении алюминия и других металлов [1]

 

Прочность при растяжении

Отношение максимальной нагрузки перед разрушением образца при испытании его на растяжение на исходную площадь поперечного сечения образца. Также применяются термины «предел прочности при растяжении» и «временное сопротивление разрыву».

Предел текучести

Напряжение, которое необходимо для достижения заданной малой пластической деформации в алюминии или другом материале при одноосной растягивающей или сжимающей нагрузке.

Если пластическая деформация под воздействием растягивающей нагрузки задается как 0,2 %, то применяется термин «предел текучести 0,2 %» (Rp0,2).

Рисунок — Типичная диаграмма напряжение-деформация
для алюминиевых сплавов

Удлинение (при разрыве)

Часто называется «относительным удлинением». Увеличение расстояния между двумя метками на испытательном образце, которое возникает в результате деформирования образца при растяжении до разрыва между этими метками.

Величина удлинения зависит от размеров поперечного сечения образца. Например, величина удлинения, которая получена при испытании алюминиевого листового образца будет ниже для тонкого листа, чем для толстого листа. Тоже самое относится и к прессованным алюминиевым профилям.

Удлинение А

Удлинение в процентах после разрыва образца при исходном расстоянии между метками  5,65 · √ S0, где S0 – исходная площадь поперечного сечения испытательного образца. Устаревшее обозначение этой величины А5 в настоящее время не применяется. Аналогичная величина в русскоязычных документах обозначается δ5.

Легко проверить, что для круглых образцов это расстояние между исходными метками вычисляется как 5·d.

Удлинение А50мм

Удлинение в процентах после разрыва образца по отношению к исходной длине между метками 50 мм и постоянной исходной ширине испытательного образца (обычно 12,5 мм). В США применяется расстояние между метками в 2 дюйма, то есть 50,8 мм.

Сдвиговая прочность

Максимальное удельное напряжение, то есть максимальная нагрузка, разделенная на исходную площадь поперечного сечения, которую выдерживает материал при испытании на сдвиг. Сдвиговая прочность обычно составляет 60 % от прочности при растяжении.

Сдвиговая прочность является важной характеристикой качества заклепок, в том числе, алюминиевых.

Коэффициент Пуассона

Отношение между продольным удлинением и поперечным сокращением сечения при одноосном испытании. Для алюминия и всех алюминиевых сплавов во всех состояниях коэффициент Пуассона обычно составляет 0,33 [2].

Твердость

Сопротивление металла пластическому деформации, обычно измеряемое путем отпечатка.

Твердость Бринелля (HB)

Сопротивление проникновению сферического индентора при стандартизированных условиях.

Для алюминия и алюминиевых сплавов твердость НВ приблизительно равна 0,3·Rm, где Rm

– предел прочности при растяжении, выраженный в МПа [2].

Если применяется индентор из карбида вольфрама, то применяется обозначение HBW.

Твердость Викерса (HV)

Сопротивление проникновению алмазного индентора в виде квадратной пирамиды при стандартизированных условиях. Твердость HV приблизительно равна 1,10·HB [2].

Усталость

Тенденция металла разрушаться при длительных циклическом напряжении, которое значительно ниже предела прочности при растяжении.

Усталостная прочность

Максимальная амплитуда напряжения, которую может выдерживать изделие при заданном количестве циклов нагружения. Обычно выражается как амплитуда напряжения, которая дает 50%-ную вероятность разрушения после заданного количества циклов нагружения [2].

Усталостная выносливость

Предельное напряжение, ниже которого материал будет выдерживать заданного количество циклов напряжения [2].

Механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов

В таблицах ниже [3] представлены типичные механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов:

  • предел прочности при растяжении
  • предел текучести при растяжении
  • удлинение при растяжении
  • усталостная выносливость
  • твердость
  • модуль упругости

Механические свойства представлены отдельно:

  • для алюминиевых сплавов, упрочняемых нагартовкой.
  • для алюминиевых сплавов, упрочняемые термической обработкой.

Эти механические свойства — типичные. Это означает, что они годятся только для сравнительных целей, а не для инженерных расчетов. В большинстве случаев они являются средними значениями для различных размеров изделий, их форм и методов изготовления.

Источник:

  1. Материалы Алюминиевой ассоциации Германии
  2. Global Advisory Group GAG – Guidance «Terms and Definitions» – 2011-01
  3. Aluminium and Aluminium Alloys. — ASM International, 1993.

 

aluminium-guide.ru

Механические свойства алюминиевых сплавов Амг, АМц

Механические свойства алюминиевого сплава АМц зависят от температуры горячей прокатки. Увеличение температуры прокатки уменьшает временное сопротивление разрыву и увеличивает временое сопротивление разрыву. Эта зависимость верна для полуфабрикатов в любом состоянии: горячекатанном, холоднокатанном и отожженном.

Механические свойства листов АМц в горячекатанном и отожженом состоянии после холодной прокатки, обжатие 80%
Сос­тояние Температура горячей прокатки, °C
480 — 500 350 — 380
σв, МПа δ , % σв, МПа δ , %
Горячекатанное 157 19,3 204 12,7
Отожженное при Т, °C:  
350 110 21,0 200 9,0
400 110 22,0 160 12,0
500 110 23,0 130 19,0
Гарантируемые механические характеристики полуфабрикатов из сплава АМц
Полу­фабри­каты Сос­тояние σв, МПа δ , % τср, МПа
не менее
Листы толщиной, мм: М  
0,3–3,0 100–150 22
3,0–6,0 100–150 20
0,3–6.5 Н2 (П) 150–220 6
0,3–0,5 Н 190 1
0,5–0,8 190 2
0,8–1,2 190 3 30
1,2–1,6 190 4 40
Трубы всех размеров
М 130
Н 140
Профили всех размеров М 170 16 160
Прутки ГП 170 16
Проволока для заклепок Без ТО 70
Плиты толщиной 11–25мм ГК 120 15

Сплавы алюминия с магнием (манганалии) не упрочняются термической обработкой. В помышленности применяют большую группу сплавов системы Al-Mg: АМг1, АМг2, АМг3, АМг4, АМг5, АМ6, АМг61 и др. Полуфабрикаты из этих сплавов обладают высокой пластичностью и невысокой прочность по сравнению с термически упрочняемыми сплавами типа Д16 или В95. Манганалии хорошо свариваются всеми видами сварки. Они стойкие к коррозии в морской атмосфере.

Прочность сплавов алюминия с магнием Al-Mg повышают нагартовкой полуфабрикатов: увеличивается временное сопротивление разрыву и предел текучести, при снижении пластичности. Степень нагартовки 35% не уменьшает высокую коррозионную стойкость АМг-сплавов и не влияет на свариваемость. Околошовная зона АМг-сплавов из-за нагрева при сварке имеет характеристики отожженого материала.Увеличение содержания магния в сплавах до 6% приводит к резкому росту прочностных характеристик, особенно предела текучести. После концентрации Mg выше 5,5% (АМг6) рост предела текучести существенно замедляется. Пластичность уменьшается до 4% магния, а затем медленно повышается.

Манганалии сохраняют высокие коррозионные свойства при любых нагревах, если содержание магния не превышает 4,5%. В сплавах с 5-7% Mg по границам зерен выделяется при закалке и старении β-фаза Al

3Mg2, которая создает местные очаги коррозии. Сплошное выделение β-фазы предотвращают отжигом при 310-325°С, при котром β-фаза равномерно распадается по всему зерну. Такая структура растравливается равномерно в электролите.

Сплавы АМг4, АМг5, АМ6, АМг61 - наиболее прочные сплавы системы алюминий-магний. Они обладают высокой технологической пластичностью, но быстро нагартовываются в процессе холодной деформации, а также высокими значениями σв и σ0,2.

Гарантируемые (не менее) механические свойства катаных полуфабрикатов из сплавов системы Al—Mg
Сплав Состояние Полу­ Толщина, мм σв σ0,2 δ, %
МПа
АМг2 М Листы 0,5–1,0 165 16
1,0–10,5 165 18
Н2 0,5–1,0 235–314 145 5
1,0–5,0 235–314 145 6
5,0–10,0 225 135 6
Н 0,5–1,0 265 215 3
1,0–10,5 265 215 4
ГК, без ТО 5,0–10,5 175 7
Плиты 11,0–25,0 175 7
25,0–80,0 155 6
АМг3 М Листы 0,5–0,6 195 90 15
0,6–5,5 135 100 15
4,5–10,5 185 80 15
Н2 0,5–1,0 245 195 7
1,0–5,0 245 195 7
5,5–10,5 235 175 6
Без ТО 5,0–6,0 185 80 12
6,0–10,5 185 80 15
Без ТО Плиты 11,0–25,0 185 70 12
25,0–80,0 165 60 11
АМг5 М Листы 0,5–0,6 275 135 15
0,6–4,5 275 145 15
4,5–10,5 275 130 15
Без ТО 5,0–6,0 275 130 12
6,0–10,5 275 130 15
Плиты 11,0–25,0 265 115 13
25,0–80,0 255 105 12
АМг6 М Листы 0,5–0,6 305 145 15
0,6–10,5 315 155 15
Без ТО 5,0–10,5 315 155 15
Плиты 11,0–25,0 305 145 11
25,0–50,0 295 135 6
50,0–80,0 275 125 4
01570 М Листы 0,8–2,3 400 270 13
2,5–4,5 360 240 13
Н2 0,8–2,3 410 320 6
Н 0,8–2,3 460 410 4

Гарантируемые механические характеристики прессованных прутков, труб и профилей из сплавов системы Al—Mg в состоянии без термической обработки
Сплав Полуфабрикаты σв, МПа σ0,2, МПа δ , %
не менее
АМг2 Прутки 175 13
Трубы 155 60 10
АМг3 Профили 175 75 12
Прутки 175 75 13
Трубы 180 70 15
АМг5 Профили 255 115 15
Прутки 265 118 15
Трубы 255 110 15
АМг6 Профили, прутки 315 155 15
Панели 315 155 15
Трубы 315 145 15
АМг61(1561) Профили 330 205 11
Прутки 330 155–205 11
Панели 330 185 11
01570 Прутки 402 245 14
Профили 392 255 14

Гарантируемые механические характеристики поковок и штамповок из сплавов системы Al—Mg в отожженном состоянии в зависимости от направления волокна (Д, П, В)
Сплав Толщина,
мм
σв, МПа σ0,2, МПа δ , % НВ
Д П В Д П Д П В
Примечание. Направление волокна: Д — долевое; П — поперечное; В — высотное (по толщине).Показатели штампуемости листов толщиной 2 мм при различных операциях формообразования
Поковки
АМг2 До 75 165 145 135 15 13 11 44,0
АМг3 До 75 185 165 155 70 15 12 10 44,0
АМг6 До 75 316 305 305 135 130 15 14 14 63,5
76–100 295 295 295 130 130 14 14 14 63,5
100–300 285 285 285 120 120 11 11 11 63,5
Штамповки
АМг2 До 75 165 145 135 15 12 10 44,0
АМг3 До 75 185 165 155 70 15 12 10 44,0
АМг5 До 75 275 145 15 63,5
АМг6 До 75 315 305 305 155 130 15 14 14 63,5
76–100 295 295 295 130 130 14 14 14 63,5
100–300 285 285 285 120 120 11 11 11 63,5

Коэффициенты для вытяжки, штамповки и радиус гибки
Сплав и состояние Вытяжка Отбортовка Выдавка Радиус при гибке на 90°
Кпр Краб Кпр Краб Кпл Ксф Rmin, мм Rраб, мм
Примечание. Кпр и Краб — предельный и рабочий коэффициенты вытяжки; Кпл и Ксф — коэффициенты плоского и сферического выдавливания; Rmin и Rраб — соответственно минимальный и рабочий радиусы гиба.
АМг1М 2,02 - 2,05 - 1,65 - 1,70 - 0,29 - 0,30 0,4 - 0,39 (0,7 - 0,9) ∙ s -
АМг2М 2,0 - 2,6 1,8 - 1,85 1,52 - 1,56 1,32 - 1,40 0,23 - 0,26 0,36 - 0,42 (0,6 - 1,0) ∙s (1,0 - 1,5) ∙s
АМг3М 1,92 1,86 1,86 1,63 0,22 - 0,25 0,36 - 0,32 1s 2 ∙s
АМг4М 1,85 - 1,90 1,65 - 1,70 1,5 - 1,65 1,35 - 1,45 0,17 - 0,19 - (1,0 - 1,55) ∙ s (1,5 - 2,5) ∙ s
АМг5М 1,7 - 1,87 1,85 - 2,02 1,3 - 1,5 1,42 - 1,62 0,24 - 0,29 0,37 - 0,46 (0,6 - 1,0) ∙s (2,0 - 2,5) ∙s
АМг6М 2,0 - 2,06 1,8 - 1,85 1,52 - 1,56 1,32 - 1,40 0,22 - 0,25 0,35 - 0,40 (0,6 - 1,0) ∙s 2 ∙s
АМг6Н 1,4 - 1,16 - - - 5 ∙s  
Радиус гибки:
Радиус цилиндрической поверхности оправки, которая входит в контакт с внутренней поверхностью изделия при гибке. В случае свободных или полусвободных изгибов до 180°, когда используется клин или блок, радиус загиба – соответствует половине толщины клина или блока.
(Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО "Профессионал", НПО "Мир и семья"; Санкт-Петербург, 2003 г.)

www.metmk.com.ua

Алюминиевые сплавы в РФ (деформируемые = под мехобработку). Подробная классификация, физические свойства, коррозионные свойства, механические свойства, круглый и профильный алюминиевый прокат, плоский алюминиевый прокат





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Материалы / / Металлы / / Алюминий и сплавы алюминия  / / Алюминиевые сплавы в РФ (деформируемые = под мехобработку). Подробная классификация, физические свойства, коррозионные свойства, механические свойства, круглый и профильный алюминиевый прокат, плоский алюминиевый прокат

Деформируемые алюминиевые сплавы в РФ ("по ГОСТ " и ИСО 209-1) и пр. русскоязычных местах. Алюминиевый прокат.

Классификация алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы условно делятся на литейные (для производства отливок) и деформируемые (для производства проката и поковок). Далее будут рассматриваться только деформируемые сплавы и прокат на их основе. Под алюминиевым прокатом подразумевают прокат из алюминиевых сплавов и технического алюминия (А8 – А5, АД0, АД1). Химический состав деформируемых сплавов общего применения приведен в ГОСТ 4784-97 и ГОСТ 1131.

Деформируемые сплавы разделяют по способу упрочнения: упрочняемые давлением (деформацией) и термоупрочняемые.

Другая классификация основана на ключевых свойствах: сплавы низкой, средней или высокой прочности, повышенной пластичности, жаропрочные, ковочные и т.д.

В таблице систематизированы наиболее распространенные деформируемые сплавы с краткой характеристикой основных свойств присущих для каждой системы. Маркировка дана по ГОСТ 4784-97 и международной классификации ИСО 209-1.

Характеристика сплавов

Маркировка

Система легирования

Примечания

СПЛАВЫ УПРОЧНЯЕМЫЕ ДАВЛЕНИЕМ (ТЕРМОНЕУПРОЧНЯЕМЫЕ)
Сплавы низкой прочности и высокой пластичности, свариваемые, коррозионносойкие АД0 1050А

Техн. алюминий без легирования

Также АД, А5, А6, А7
АД1 1230
АМц 3003

Al – Mn

Также ММ (3005)

Д12 3004
Сплавы средней прочности и высокой пластичности, свариваемые, коррозионносойкие АМг2 5251

Al – Mg

(Магналии)

Также АМг0.5, АМг1, АМг1.5, АМг2.5, АМг4 и т.д.
АМг3 5754
АМг5 5056
АМг6 -

ТЕРМОУПРОЧНЯЕМЫЕ СПЛАВЫ

Сплавы средней прочности и высокой пластичности свариваемые АД31

dpva.ru

Вопрос 7. Алюминиевые сплавы, и их состав, свойства и особенности работы

Для строительных конструкций применяются алюминиевые сплавы с содержанием легирующих компонентов и примесей 5-7 % (технический алюминий с примесями до 1 % ввиду малой прочности применяется очень редко и только для декоративных и ограждающих элементов). Алюминиевые сплавы разделяются на деформируемые (обрабатываемые давлением: прессованием, вытяжкой, прокаткой, штамповкой и т.д.), применяемые в строительных конструкциях, и на литейные, применяемые в основном в машиностроении.

Алюминиевые сплавы легируют марганцем, магнием, кремнием, цинком, медью, хромом, титаном или одновременно несколькими этими компонентами, в зависимости от чего система сплава получает наименование и марку с условным обозначением.

Алюминиевые сплавы поставляют в различных состояниях термической обработки и нагартовки (наклеп, вытяжка).

Технический алюминий обладает очень высокой коррозионной стойкостью, но малопрочен и пластичен.

Алюминиево-марганцевые и алюминиево-магниевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью, сравнительно высокой прочностью и хорошо свариваются.

Многокомпонентные сплавы обладают средней и высокой коррозионной стойкостью, средними и высокими показателями прочности и могут применяться в сварных и клепаных несущих и ограждающих конструкциях.

Чтобы повысить коррозионную стойкость, алюминиевые сплавы могут быть плакированными (покрытыми тонкой пленкой чистого алюминия при изготовлении полуфабриката).

Структура алюминиевых сплавов состоит из кристаллов алюминия, упрочненных легирующими элементами (легирующие элементы входят в твердый раствор с алюминием и упрочняют его).

На рис. 1 приведены диаграммы работы некоторых алюминиевых сплавов на растяжение (там же для сравнения дана кривая для стали 3).

Рисунок 1

1-технический алюминий АД1М; 2- сплав 1915Т; 3- сталь 3

Механические свойства алюминиевых сплавов зависят не только от химического состава, но и от условий их обработки. У алюминиевых сплавов модуль упругости при растяжении Е=0,7∙104 кН/см2, а модуль упругости при сдвиге G=0,27∙104 кН/см2 что почти в 3 раза меньше, чем у стали; поэтому при равных напряжениях прогибы алюминиевых конструкций в 3 раза больше. Коэффициент Пуассона =0,3. На диаграмме растяжения алюминиевых сплавов нет площадки текучести. За предел текучести условно принимается напряжение  при котором относительная остаточная деформация достигает =0,2 %. При температурах свыше 100 °С наблюдается некоторое снижение прочностных характеристик, а начиная примерно с 200 °С появляется ползучесть. Коэффициент температурного расширения алюминия =0.000023, что в 2 раза больше чем у стали. При пониженных температурах все механические показатели алюминиевых сплавов улучшаются. Ударная вязкость сплавов при нормальной температуре ниже чем у стали (около 3,0 кг∙м/см2), и почти не снижается при отрицательных температурах.

Изменение механических свойств алюминиевых сплавов при старении происходит более интенсивно, чем у стали, и увеличение пределов текучести и прочности значительно выше. Увеличение прочности алюминиевых сплавов при старении учитывают при назначении их расчетных сопротивлений. Расчетные формулы для алюминиевых конструкций при различных силовых воздействиях имеют такой же вид, как и для стальных конструкций. Значения различных коэффициентов принимают в зависимости от марок сплавов по нормам проектирования алюминиевых конструкций СНиП II-24-74.

К достоинствам алюминиевых сплавов можно отнести: относительно высокую прочность при малой плотности самого материала; высокую технологичность при обработке прессованием, прокаткой или ковкой, позволяющую изготовлять изделия сложной формы; высокую стойкость против коррозии, высокие механические характеристики при отрицательных температурах; отсутствие искрообразования при ударных воздействиях.

Недостатки алюминиевых сплавов: относительно небольшой модуль упругости; высокий коэффициент температурного расширения; относительная сложность выполнения соединений; дефицитность и пока ещё высокая стоимость; малая огнестойкость.

Профили из алюминиевых сплавов для алюминиевых конструкций получают прокаткой, прессованием или гнутьем. Прокатывают только плоские профили: листы полосы, ленты. Прессованные профили могут быть самого различного очертания, поперечное сечение их должно вписываться в круг диаметром матрицы размером 320 мм (имеются отдельные прессы с диаметром матрицы 530мм). Эти профили изготавливают на специальных прессах. Цилиндрическая, нагретая примерно до 400°С заготовка из алюминиевого сплава продавливается через стальную матрицу с отверстием по форме сечения профиля. Матрица удерживается держателем. Прессоваться могут как сплошные так и пустотелые (трубчатые) профили.

Гнутые профили изготавливают путём гибки тонких листов или лент на роликогибочных станах или гибочных прессах.

ВОПРОС 8. Основы расчета металлических конструкций. Расчетная схема, опорные закрепления элементов. Предельные состояния. Группы предельных состояний. Расчет конструкций по допускаемым напряжениям и сопоставление его с расчетом по предельным состояниям

Основы расчета металлических конструкций

Цель и назначение расчета конструкций – проверка прочности, устойчивости и жесткости предварительно намеченной конструктивной схемы сооружения, позволяющая уточнить размеры и обеспечить надежность сооружения при наименьших затратах металла. Расчёт сооружений и их конструктивных элементов производится на основе методов сопротивления материалов и строительной механики. Основной целью этих методов является определение внутренних усилий, которые возникают в конструкциях под действием приложенных нагрузок.

Расчет начинают с составления расчетной схемы сооружения, временно отвлекаясь от действительной формы сечения элементов. Опорные закрепления элементов наделяют, при этом некоторыми теоретическими свойствами (шарнирные опоры, опоры с упругими и жесткими защемлениями и т. п.). Определив по принятой расчетной схеме усилия в элементах, производят подбор сечений, проверяют несущую способность и конструируют закрепления так, чтобы удовлетворить поставленным задачам. Иногда бывают необходимы более точные методы определения напряжений с учетом развития пластических деформаций. Однако математическая сложность этих методов вынуждает часто применять в формулах ряд коэффициентов, значения которых приводятся в таблицах. Согласно СНиП II-23-81*, строительные конструкции рассчитывают на силовые другие воздействия по предельным состояниям.

За предельное состояние принимается такое состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять предъявленным к ней эксплуатационным требованиям, т.е. либо теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, либо получает недопустимую деформацию или местное повреждение.

studfiles.net

Химический состав и типичные механические свойства жаропрочных алюминиевых сплавов

Марка

Химический состав, %

Механические свойства

Al

Cu

Mg

Mn

Si

другие элементы

в, МПа

0,2, Мпа

, %

АК4-1

основа

1,9-2,5

1,4-1,8

-

0,35

0,8-1,4 Fe

0,8-1,4 Ni

0,02-0,1Ti

430

280

13

Д 20

основа

6-7

-

0,4-0,8

-

0,1-0,2Ti

400

250

12

Упрочняющими фазами жаропрочных сплавов являются CuAl2, Al2CuMg, Al9FeNi и Al6CuNi. После закалки и старения при частичном распаде твердого раствора эти фазы выделяются в виде дисперсных частиц, которые значительно повышают жаропрочность сплавов. В таблице 4 представлен химический состав и механические свойства после термообработки наиболее применяемых сплавов.

Высокая жаропрочность сплава Д20 достигается благодаря высокому содержанию меди и марганца с титаном

Сплавы для ковки и штамповки. Данные алюминиевые сплавы обладают высокой пластичностью и удовлетворительными литейными свойствами. Основными легирующими элементами являются медь, магний, марганец и кремний. Ковку и штамповку сплавов проводят при температуре  450оС. Для повышения прочности проводят температурную обработку, состоящую из закалки и искусственного старения. Упрочняющими фазами при старении являются Mg2Si, CuAl2, AlxMg5CuSi4. В таблице 5 представлен химический состав и основные механические свойства сплавов.

Таблица 5

Химический состав и механические свойства алюминиевых сплавов для ковки и штамповки

Марка

Содержание элементов, %

Механические свойства

Cu

Mg

Mn

Si

в, МПа

0,2, Мпа

, %

АК 6

1,8-2,6

0,4-0,8

0,4-0,8

0,7-1,2

420

300

12

АК 8

3,9-4,8

0,4-0,8

0,4-1,0

0,6-1,2

480

380

10

Эти сплавы хорошо обрабатываются резанием и удовлетворительно свариваются контактной и аргонодуговой сваркой. Литейные свойства улучшаются за счет добавки кремния. Однако эти сплавы склонны к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением. Используют их для изготовления подмоторных рам, крепежных деталей, лопастей винтов вертолета и т.д.

    1. Литейные алюминиевые сплавы

Литейные сплавы должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пор, хорошими механическими свойствами и коррозионной стойкостью.

Лучшими литейными свойствами обладают сплавы, в структуре которых имеется эвтектика. Образование эвтектики зависит от концентрации легирующих элементов, т.е. их содержание должно быть больше предельной растворимости в алюминии.

В качестве литейных сплавов применяют сплавы алюминий-кремний, алюминий-медь, алюминий-магний.

Маркируются эти сплавы буквами АЛ и далее стоит цифра. Буква «А» обозначает что это алюминиевый сплав, буква «Л» - литейный, а цифра соответствует порядковому номеру из ГОСТа, например, АЛ2, АЛ4 и т.д.

Силумины. Широкое применение имеют сплавы Al-Si, получившие название силумины. Их состав близок к эвтектическому сплаву (Приложение 3), поэтому они обладают высокими литейными свойствами. Химический состав и свойства некоторых силуминов представлены в таблице 6.

Наибольшее распространение получил сплав АЛ2, который содержит в структуре эвтектику (),-фаза – кристаллы кремния. При затвердевании эвтектики кремний выделяется в виде крупных кристаллов игольчатой формы, которые как бы надрезают пластичный -твердый раствор. Сплав с такой структурой обладает плохими механическими свойствами.

Таблица 6

studfiles.net

Типичные механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов.



Типичные механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов.

(044)490-04-88 (063)717-67-74


Таблица из «Промышленные деформируемые, спеченные и литейные алюминиевые сплавы. Справочное руководство.» отв. ред. Ф. И. Квасов, И. Н. Фриляндер.
Сплав и его
состояние
Вид
полуфабриката
E σ0,2 σв δ ψ τcp HB σ-1
(кгс/мм2) % (кгс/мм2)
¹ знакопеременный изгиб на базе 5×108 циклов, остальные — на базе 2×107 циклов
Алюминиевые сплавы низкой и средней прочности
АДМ Прессованные и катанные 7100 3 8 35 80 5,5 25 3,5¹
АД1Н То же 7100 15 10 6 60 7,0 32 5,5¹
АМцМ Катанные 7100 5 13 23 70 8,0 30
АМцП » 7100 13 18 10 55 10 40 6,5¹
АМцН » 7100 18 22 5 50 11 55
АМг1М Прессованные и катанные 6900 5,0 12 28 10 30
АМг1Н Катанные 7000 19 21 5 12 55 9,5¹
АМг2М » 7000 9 19 23 30 12,5 45 11¹
АМг2Н2 » 7000 21 25 8 14 68 12,5¹
АМг2Н » 7100 23 28 5 16,5 77 14¹
АМг3М » 7000 12 23,5 22 15,5 58 11,5
АМг3Н2 » 7000 ≥23 27 8 16 75 13¹
АМг4М » 6900 14 27 23 16 13,5
АМг4Н2 » 6900 24 32 12 19
АМг5М » 6900 18 30 20 18 65 14
АМг5Н » 7000 32 42 10 22 100 15,5¹
АМг6М » 7000 17 34 20 25 21 13
АМг6Н » 7000 28 38 6
АД31Т Прессованные 7100 8 17 20 7,0¹
АД31Т1 » 7100 20 24 10 16 80 9
АД33Т » 7100 14 24 20 16,5 65 10,5
АД33Т1 » 7100 27 31 12 25 19 95 11
АД35Т » 7100 18 27 15 15,5 60
АД35Т1 » 7100 28 33 8 35 18 95 11
АВТ1 » 7100 29 35 12 20 21 95 11,5
Алюминиевые сплавы средней прочности
Сплав и его
состояние
Вид
полуфабриката
E σ0,2 σв δ ψ τcp HB σ-1
(кгс/мм2) % (кгс/мм2)
Д1Т Штамповки 7100 25 41 15 30 27 110 12,5¹
Д16Т Катанные 6900 29 44 19 28 120 12,5
Д16Т1 » 6900 40 45 7 27 12,5
Д16Т1Н » 6900 46 50 5,5 28,5 12,5
Д16Т Прессованные 7200 38 52 12 15 30 130 14¹
Д19Т Катанные 6900 30 44 20  
Д19ТН » 6900 36 48 13  
Д19Т Прессованные 7200 34 46 12 29 120  
М40Т Катанные 7000 25 39 18  
» Прессованные 7100 31 41 12 17  
ВАД1Т Катанные 6900 28 44 18 12
» Прессованные 7200 36 50 13 14
Д20Т1 Катанные 6900 30 42 11   26   10,5¹
Д29Т1Н » 6900 36 45 10   29   10,5¹
Д20Т1 Прессованные 6900 28 42 10 35 27 100 13
Д21Т1 Поковки
и штамповки
7000 35 43 9 18      
1201 Катанные   30 42 12        
1205 Катанные   40 50 9        
ВД17Т1 Штамповки: 7200 34 52 17 20   115 16
продольное
направление
поперечное
направление
7200 30 44 17 20      
В92Т1 Катанные 6900 30 40 10        
Прессованные 7000 34 45 10 11     15
1915Т1 Катанные 6800 28 36 11        
Прессованные 7000 32 38 10        
1420Т1 Катанные 7500 27 44 9        
Прессованные 7600 31 46 9       12
1911Т1 Катанные 6800 35 42 12        
Прессованные 7000 42 50 15        
 © «М-Комплект» 2007 - 2017

www.metmk.com.ua

Механические свойства алюминиевых сплавов

Прочность на смятие алюминиевых сплавов

Прочность на смятие алюминия также трудно определять, испытывать и связывать с обычными прочностными свойствами, как и для других металлов. Смятие часто является важным критерием для конструкций с применением соединений на заклепках и болтах и поэтому «прочность на смятие» является широко признанной характеристикой. Прочность на смятие весьма произвольно определяют как давление (на единицу эффективной площади смятия), прилагаемое шпилькой в круглом отверстии. Это отверстие предварительно раздают на 2 % от исходного диаметра (рисунок 1). Эта прочность для большинства алюминиевых сплавов составляет 1,8 от прочности при растяжении (временного сопротивления) (рисунок 2).

Рисунок 1

Рисунок 2

Прочность на срез алюминиевых сплавов

Схема нагружения при испытании на срез приведена на рисунке 3. Для деформируемых алюминиевых сплавов отношение прочности на срез к прочности при растяжении различается в зависимости от химического состава и метода изготовления от 0,5 до 0,75 (см. рисунок 2). В случае отсутствия данных по прочности на срез ее обычно принимают 0,55 от прочности при растяжении.

Рисунок 3 

Заклепки из марок алюминия и сплавов Al—Mn (серия 3ххх) изготовляют методами холодной деформации с достижением прочности на срез до 200 МПа. Заклепки из термически упрочняемых сплавов изготовляют в отожженном состоянии, затем   сразу подвергают закалке и естественному старению с достижением прочности на срез до 260 МПа.

Сопротивление материала местной пластической деформации, возникающей при внедрении в него более твердого  тела – индентора — является приблизительным индикатором состояния сплава и поэтому широко применяется при контроле продукции. Для алюминиевых сплавов применяют методы Бринелля (стальной шарик), Викерса (алмазная пирамидка) и Шора (падающий алмазный конус). Твердость по Бринеллю изменяется от 20 единиц для чистого алюминия до 175 единиц для термически упрочненного сплава 7075 (см. рисунок 2). По показаниям твердости, как правило, не вычисляют их прочность при растяжении, как это обычно делают для сталей, так как для алюминиевых сплавов соотношение этих двух характеристик далеко от постоянного.

Испытания пластичности алюминиевых сплавов 

Относительное удлинение образца при испытании на растяжение является полезной информацией, но ее не достаточно для полного представления о пластических свойствах сплава. Поэтому для различных видов продукции в зависимости от ее назначения применяют различные дополнительные технологические испытания.

Для оценки способности металла к последующей формовке часто применяют простые испытания на загиб. Полоса из изделия изгибают на 90° или 180° на оправках заданного диаметра. Применяя последовательно уменьшающиеся диаметры оправок можно получить минимальный радиус загиба, при котором не возникают трещины. Для труб критерием может быть степень ее сплющивания.

Для оценки пластичности листов, например, для глубокой штамповки, часто применяют испытание по Эриксену, при котором полусферический пуансон заданных размеров вдавливается в образец листа, установленный в специальной матрице, с образованием чашеобразной лунки (рисунок 4). Глубина полученной лунки (до образования трещины) определяется по показаниям соответствующих шкал испытательного прибора. Эта глубина является индикатором пригодности металла, например, к глубокой штамповке.

Рисунок 4

Ценность этого испытания заключается в том, оно способно выявлять такие дефекты металла как крупнозернистая структура и чрезмерная анизотропия свойств. При крупном зерне получается сильно шероховатая поверхность лунки или раннее разрушение из-за местного утонения. Анизотропия свойств оказывает влияние на форму разрушения в лунке – при отсутствии анизотропии оно распространяется по окружности.  

Ссылка: TALAT 1501

aluminium-guide.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *