Сплавы на основе алюминия: Алюминиевые сплавы — марки, свойства и применение

Сплавы из алюминия и их применение :: ТОЧМЕХ

Легирование

Алюминий применяют для производства из него изделий и сплавов на его основе.

Легирование — процесс введения в расплав дополнительных элементов, улучшающих механические, физические и химические свойства основного материала. Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур, проводимых на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции.

Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства.

Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных для промышленности, применяют не чистый алюминий, а его сплавы.

При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий делят на две группы:
1) деформируемые (имеют высокую пластичность в нагретом состоянии),
2) литейные (имеют хорошую жидкотекучесть).

Такое деление отражает основные технологические свойства сплавов. Для получения этих свойств в алюминий вводят разные легирующие элементы и в неодинаковом количестве.

Сырьем для получения сплавов обоего типа являются не только технически чистый алюминий, но также и двойные сплавы алюминия с кремнием, которые содержат 10-13 % Si, и немного отличаются друг от друга количеством примесей железа, кальция, титана и марганца. Общее содержание примесей в них 0.5-1.7 %. Эти сплавы называют силуминами. Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наибольшую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хорошую обрабатываемость давлением.

Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно небольших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.

Дюралюминии — сплавы алюминия с медью

Характерными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии — сплавы алюминия с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них находится в пределах 2.2-7 %.

Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной температуре и 5,7% при эвтектической температуре, равной 548 C.

Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов. Сначала его нагревают выше линии предельной растворимости (обычно приблизительно до 500 C). При этой температуре его структура представляет собой гомогенный твердый раствор меди в алюминии. Путем закалки, т.е. быстрого охлаждения в воде, эту структуру фиксируют при комнатной температуре. При этом раствор получается пересыщенным. В этом состоянии, т.е. в состоянии закалки, дюралюминий очень мягок и пластичен.

Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность и даже при комнатной температуре в ней самопроизвольно происходят изменения. Эти изменения сводятся к тому, что атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для кристаллов химического соединения CuAl. Химическое соединение еще не образуется и тем более не отделяется от твердого раствора, но за счет неравномерности распределения атомов в кристаллической решетке твердого раствора в ней возникают искажения, которые приводят к значительному повышению твердости и прочности с одновременным снижением пластичности сплава. Процесс изменения структуры закаленного сплава при комнатной температуре носит название естественного старения.

Естественное старение особенно интенсивно происходит в течение первых нескольких часов, полностью же завершается, придавая сплаву максимальную для него прочность, через 4-6 суток. Если же сплав подогреть до 100-150 C, то произойдет искусственное старение. В этом случае процесс совершается быстро, но упрочнение происходит меньшее. Объясняется это тем, что при более высокой температуре диффузионные перемещения атомов меди осуществляются более легко, поэтому происходит завершенное образование фазы CuAl и выделение ее из твердого раствора. Упрочняющее же действие полученной фазы оказывается меньшим, чем действие искаженности решетки твердого раствора, возникающей при естественном старении.

Сравнение результатов старения дюралюминия при различной температуре показывает, что максимальное упрочнение обеспечивается при естественном старении в течении четырех дней.

Сплавы алюминия с марганцем и магнием

Среди неупрочняемых алюминиевых сплавов наибольшее значение приобрели сплавы на основе Al-Mn и Al-Mg.

Марганец и магний, так же как и медь, имеют ограниченную растворимость в алюминии, уменьшающуюся при снижении температуры. Однако эффект упрочнения при их термообработке невелик. Объясняется это следующим образом. В процессе кристаллизации при изготовлении сплавов, содержащих до 1,9% Mn, выделяющийся из твердого раствора избыточный марганец должен был бы образовать с алюминием растворимое в нем химическое соединение Al (MnFe), которое в алюминии не растворяется. Следовательно, последующий нагрев выше линии предельной растворимости не обеспечивает образование гомогенного твердого раствора, сплав остается гетерогенным, состоящим из твердого раствора и частиц Al (MnFe), а это приводит к невозможности закалки и последущего старения.

В случае системы Al-Mg причина отсутствия упрочнения при термической обработке иная. При содержании магния до 1,4% упрочнения быть не может, так как в этих пределах он растворяется в алюминии при комнатной температуре и никакого выделения избыточных фаз не происходит. При большем же содержании магния закалка с последующим химическим старением приводит к выделению избыточной фазы — химического соединения Mg Al .

Однако свойства этого соединения таковы, что процессы, предшествующие его выделению, а затем и образующиеся включения не вызывают заметногоэффекта упрочнения. Несмотря на это, введение и марганца, и магния в алюминий полезно. Они повышают его прочность и коррозионную стойкость (при содержании магния не более 3%). Кроме того, сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий.

Другие легирующие элементы

Также для улучшения некоторых характеристик алюминия в качестве легирующих элементов используются:

Бериллий добавляется для уменьшения окисления при повышенных температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01-0,05%) применяют в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).

Бор вводят для повышения электропроводимости и как рафинирующую добавку. Бор вводится в алюминиевые сплавы, используемые в атомной энергетике(кроме деталей реакторов), т.к. он поглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве 0,095-0,1%.

Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.

Галлий добавляется в количестве 0,01 — 0,1% в сплавы, из которых далее изготавливаются расходуемые аноды.

Железо. В малых количествах (>0,04%) вводится при производстве проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль.

Индий. Добавка 0,05 — 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево — кадмиевых подшипниковых сплавах.

Кадмий. Примерно 0,3% кадмия вводят для повышения прочности и улучшения коррозионных свойств сплавов.

Кальций придает пластичность. При содержании кальция 5% сплав обладает эффектом сверхпластичности.

Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В количестве 0,5-4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава.

Олово улучшает обработку резанием.

Титан. Основная задача титана в сплавах — измельчение зерна в отливках и слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всем объеме.

Применение алюминиевых сплавов

Большинство алюминиевых сплавов имеют высокую коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде, растворах многих солей и химикатов и в большинстве пищевых продуктов. Последнее свойство в сочетании с тем, что алюминий не разрушает витамины, позволяет широко использовать его в производстве посуды. Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в морской воде. Алюминий в большом объеме используется в строительстве в виде облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей. Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. Алюминий также широко применяется в машиностроении, т.к. обладает хорошими физическими качествами.

Но главная отрасль, в настоящее время просто не мыслимая без использования алюминия — это, конечно, авиация. Именно в авиации наиболее полно нашли применение всем важным характеристикам алюминия

• Полный каталог статей

Алюминиевые сплавы: маркировка, свойства, классификация

Содержание

1. Характеристика алюминия
2. Производство алюминия
3. Особенности классификации сплавов
4. Марки алюминия и алюминиевых сплавов
5. Виды и свойства алюминиевых сплавов
6. Алюминиево-магниевые сплавы
7. Алюминиево-марганцевые сплавы
8. Сплавы с алюминием, медью и кремнием
9. Алюминиево-медные сплавы
10. Алюминиево-кремниевые сплавы
11. Сплавы с алюминием, цинком и магнием
12. Авиаль
13. Сферы применения алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы популярны в различных сферах. Металл и смеси на его основе входят в топ-5 самых распространённых на земле. При изготовлении деталей, проводов или корпусов из этого материала важно понимать, какие виды сплавов алюминия существуют и как они классифицируются.

Алюминиевые сплавы

Характеристика алюминия

Чтобы понимать, какие свойства имеют сплавы алюминия, нужно знать характеристики основного материала. Он представляет собой лёгкий и блестящий металл. Алюминий хорошо проводит тепло и электричество благодаря чему из него изготавливают провода и различные радиодетали. Из-за низкой температуры плавления его не используют в сильно нагревающихся конструкциях.

Сверху алюминий защищён оксидной плёнкой, которая защищает материал от разрушительного воздействия факторов окружающей среды. В природе этот металл содержится в составе горных пород. Чтобы улучшить характеристики алюминия, к нему добавляют другие материалы и получаются более качественные смеси.

Состав алюминия и его сплавов обуславливает характеристики готовых изделий. Чаще всего, к этому металлу добавляют медь, марганец и магний.

Температура плавления алюминия — 660 градусов по Цельсию. По сравнению с другими металлами это низкий показатель, который ограничивает область применения металла. Чтобы повысить его жаростойкость, к нему добавляют железо. Дополнительно в состав сплава добавляется марганец и магний. Эти компоненты повышают прочность готового состава. В итоге получается сплав известный под названием «дюралюминий».

Отдельно нужно поговорить о том, как магний влияет на характеристики сплава:

1. Алюминиевый сплав с большим количеством магния будет обладать высоким показателем прочности. Однако его коррозийная устойчивость значительно снизится.
2. Оптимальное количество магния в составе — 6%. Таким образом можно избежать покрытия поверхностей ржавчиной и появления трещин при активной эксплуатации.

Смесь марганца с алюминием позволяет получить материал, который невозможно обрабатывать термическим методом. Закалка не будет изменять структуру металла и его характеристики.

Чтобы добиться максимальных показателей прочности не в убыток коррозийной устойчивости, изготавливаются смеси из алюминия, цинка и магния. Особенности сплава:

1. Повысить показатель прочности можно с помощью термической обработки.
2. Нельзя пропускать через заготовки из этой смеси электричество. Связано это с тем, что после пропускания тока ухудшится устойчивость к коррозийным процессам.
3. Чтобы повысить устойчивость к образованию и развитию коррозии, в алюминиевый сплав добавляется медь.

Также к основному материалу может добавляться железо, титан или кремний. От новых компонентов изменяется температура плавления, показатель прочности, текучесть, пластичность, электропроводность и коррозийная устойчивость.

Плавление алюминия

Производство алюминия

В природе алюминий можно найти в составе горных пород. Самой насыщенной считается боксит. Производство этого металла можно разделить на несколько этапов:

1. В первую очередь руда дробится и сушится.
2. Получившаяся масса нагревается над паром.
3. Обработанная смесь пересыпается в щелочь. Во время этого процесса из неё выделяются оксиды алюминия.
4. Состав тщательно перемешивается.
5. Далее получившийся глинозем подвергается действию электрического тока. Его сила доходит до 400 кА.

Последним этапом является отливка алюминия в формы. В этот момент в состав могут добавляться различные компоненты, которые изменяют его характеристики.

Особенности классификации сплавов

Сплавы на основе алюминия позволяют эффективнее использовать основной материал и расширить сферу его применения. Для изменения характеристик используются различные виды металлов. Редко добавляется железо или титан.

Сплавы алюминия разделяются на две большие группы:

1. Литейные. Текучесть улучшается с помощью добавления в состав кремния. Расплавленный металл заливается в заранее подготовленные формы.
2. Деформируемые. Из этих смесей изначально изготавливают слитки, после этого с помощью специального оборудования им придаётся требуемая форма.

В отдельную группу выделяется технический алюминий. Он представляет собой материал, в котором сдержится менее 1% посторонних примесей и компонентов. Из-за этого на поверхности металла образуется оксидная плёнка, которая защищает его от воздействия факторов окружающей среды. Однако показатель прочности у технического металла низкий.

Обрабатывают слитки разными методами. Это зависит от того, какую форму необходимо получить после обработки. Технологические процессы:

1. Прокатка. Метод применяется при изготовлении фольги и цельных листов.
2. Ковка. Технологический процесс, с помощью которого изготавливаются детали сложной формы.
3. Формовка. Также применяется для изготовления заготовок сложной формы.
4. Прессование. Таким образом изготавливаются трубы, профиля и прутья.

Дополнительно, чтобы улучшились характеристики, металл подвергается термической обработке.

Спрессованные профиля из алюминиевого сплава

Марки алюминия и алюминиевых сплавов

Сплавы алюминия обозначаются по ГОСТ 4784-97. В государственном документе указывается маркировка алюминиевых сплавов, состоящая из букв и цифр. Расшифровка:

1. Д — этой буквой обозначается дюралюминий.
2. АК — маркировка алюминиевых сплавов, обработанных в процессе ковки.
3. А — обозначается технический материал.
4. АВ — авиаль.
5. АЛ — обозначение литейного металла.
6. АМц — марки алюминия с добавлением марганца.
7. В — сплав с высоким показателем прочности.
8. САП — порошки, спеченные в подготовленных формах.
9. АМг — смеси с добавлением магния.
10. САС — сплавы спеченные.

После буквенного обозначения указывается номер, который указывает на марку алюминия. После цифр указывается буква. Почитать детальную расшифровку цифр можно в ГОСТе.

Виды и свойства алюминиевых сплавов

Работая с этим металлом и смесями на его основе, важно знать свойства алюминиевых сплавов. От этого будет зависеть область применения материала и его характеристики. Классификация алюминиевых сплавов приведена выше. Ниже будут описаны самые популярные виды сплавов и их свойства.

Алюминиево-магниевые сплавы

Сплавы алюминия с магнием обладают высоким показателем прочности и хорошо поддаются сварке. Дополнительного компонента в состав не добавляют более 6%. В противном случае ухудшается устойчивость материала к коррозийным процессам. Чтобы дополнительно увеличить показатель прочности без ущерба защите от коррозии, алюминиевые сплавы разбавляются марганцем, ванадием, хромом или кремнием. От каждого процента магния, добавленного в состав, показатель прочности изменяется на 30 Мпа.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Чтобы увеличить показатель коррозийной устойчивости, алюминиевый сплав разбавляется марганцем. Этот компонент дополнительно увеличивает прочность изделия и показатель свариваемости. Компоненты, которые могут добавляться в такие составы — железо и кремний.

Сплавы с алюминием, медью и кремнием

Второе название этого материала — алькусин. Марки алюминия с добавлением меди и кремния идут на производство деталей для промышленного оборудования. Благодаря высоким техническим характеристикам они выдерживают постоянные нагрузки.

Алюминиево-медные сплавы

Смеси меди с алюминием по техническим характеристикам можно сравнить с низкоуглеродистыми сталями. Главный минус этого материала — подверженность к развитию коррозийных процессов. На детали наносится защитное покрытие, которое сохраняет их от воздействия факторов окружающей среды. Состав алюминия и меди улучшают с помощью легирующий добавок. Ими является марганец, железо, магний и кремний.

Алюминиево-медные сплавы

Алюминиево-кремниевые сплавы

Называются такие смеси силумином. Дополнительно эти сплавы улучшаются с помощью натрия и лития. Чаще всего, силумин используется для изготовления декоративных изделий.

Сплавы с алюминием, цинком и магнием

Сплавы на основе алюминия, в которые добавляется магний и цинк, легко обрабатываются и имеют высокий показатель прочности. Увеличить характеристики материала можно проведя термическую обработку. Недостаток смеси трёх металлов — низкая коррозийная устойчивость. Исправить этот недостаток можно с помощью легирующей медной примеси.

Авиаль

В состав этих сплавов входит алюминий, магний и кремний. Отличительные особенности — высокий показатель пластичности, хорошая устойчивость к коррозийным процессам.

Сферы применения алюминиевых сплавов

Сферы применения алюминия и его сплавов:

1. Столовые приборы. Посуда из алюминия, вилки, ложки и емкости для хранения жидкостей популярны до сих пор.
2. Пищевая промышленность. Этот металл используется в качестве добавки к пище. Его обозначение в составе продуктов — E Он является пищевой добавкой с помощью которой красят кондитерские изделия или защищают продукты от плесени.
3. Ракетостроение. Алюминий используется при изготовлении топлива для запуска ракет.
4. Военная промышленность. Приемлемая цена и малая удельная масса сделала этот металл популярным при производстве деталей для стрелкового оружия.
5. Стекловарение. Этот материал используется при изготовлении зеркал. Связано это с его высоким коэффициентом отражения.
6. Ювелирные изделия. Раньше украшения из алюминия были очень популярны. Однако постепенно его вытеснило серебро и золото.

Благодаря высокому показателю электропроводности этот металл используется для изготовления проводов и радиодеталей. В плане проводимости электрического тока, алюминий уступает только меди и серебру.

Нельзя забывать про небольшую удельную массу материала. Алюминий считается одним из самых лёгких видов металла. Благодаря этому он используется для изготовления корпусов для самолётов и машин. Углубляясь в эту тему, можно сказать о том, что весь самолёт состоит минимум на 50% из этого металла.

Знакомство с алюминиевыми сплавами

С ростом использования алюминия в сварочной промышленности и признанием его в качестве отличной альтернативы стали для многих применений к тем, кто занимается разработкой алюминиевых проектов, предъявляются все более высокие требования по более близкому знакомству с этой группой. материалов. Чтобы полностью понять алюминий, рекомендуется начать со знакомства с системой идентификации/обозначения алюминия, многими доступными алюминиевыми сплавами и их характеристиками.

Система обозначения характеристик алюминиевых сплавов — В Северной Америке The Aluminium Association Inc. отвечает за распределение и регистрацию алюминиевых сплавов. В настоящее время в Алюминиевой ассоциации зарегистрировано более 400 деформируемых алюминиевых и деформируемых алюминиевых сплавов и более 200 алюминиевых сплавов в виде отливок и слитков. Пределы химического состава сплавов для всех этих зарегистрированных сплавов содержатся в 9-м документе Алюминиевой ассоциации.0006 Teal Book под названием «Международные обозначения сплавов и пределы химического состава для деформируемого алюминия и деформируемых алюминиевых сплавов» и в их розовой книге под названием «Обозначения и пределы химического состава для алюминиевых сплавов в форме отливок и слитков». Эти публикации могут быть чрезвычайно полезны инженеру-сварщику при разработке процедур сварки, а также в тех случаях, когда важно учитывать химию и ее связь с чувствительностью к трещинам.

Алюминиевые сплавы можно разделить на несколько групп в зависимости от конкретных характеристик материала, таких как его способность реагировать на термическую и механическую обработку и основного легирующего элемента, добавленного в алюминиевый сплав. Когда мы рассматриваем систему нумерации/идентификации, используемую для алюминиевых сплавов, идентифицируются вышеуказанные характеристики. Кованый и литой алюминий имеют разные системы идентификации. Кованая система представляет собой 4-значную систему, а отливки имеют 3-значную систему с 1 десятичным знаком.

Система обозначения кованого сплава — Сначала мы рассмотрим 4-значную систему обозначения кованого алюминиевого сплава. Первая цифра ( X xxx) указывает основной легирующий элемент, который был добавлен в алюминиевый сплав и часто используется для описания серии алюминиевого сплава, т. е. серии 1000, серии 2000, серии 3000, до серии 8000 ( см. таблицу 1).

Вторая одиночная цифра (х Х хх), если она отлична от 0, указывает на модификацию конкретного сплава, а третья и четвертая цифры (хх XX ) — произвольные числа, данные для идентификации конкретного сплава в серии. Пример: в сплаве 5183 цифра 5 указывает на то, что он относится к серии сплавов магния, цифра 1 указывает на то, что это модификация 1 ^st исходного сплава 5083, а цифра 83 указывает на то, что он относится к серии 5xxx.

Единственным исключением из этой системы нумерации сплавов являются алюминиевые сплавы серии 1xxx (чистый алюминий), в этом случае последние 2 цифры представляют собой минимальное процентное содержание алюминия выше 9.9%, т. е. Alloy 13 (50) (минимум 99,50% алюминия).

СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЯ ДЕФОРМИРОВАННОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА

Серия сплавов	Основной легирующий элемент 90 046
1xxx	99,000% Минимум Алюминий
9005 4 2xxx	Медь
3xxx	Марганец
4xxx	Силикон
5xxx	90 054 Магний
6xxx	Магний и кремний
7xxx	Цинк
8xxx	90 054 Прочие элементы

Таблица 1

Обозначение литого сплава трехзначное плюс десятичное обозначение xxx. x (т. е. 356,0). Первая цифра ( X xx.x) указывает на основной легирующий элемент, который был добавлен в алюминиевый сплав (см. таблицу 2).

СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЯ ЛИТОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА

Серия сплава	Основной легирующий элемент
1xx.x	Минимум 99,000% Алюминий
2xx.x	Медь
3xx.x	Кремний плюс медь и/или магний
4xx.x	Кремний
5xx. x	Магний
6xx.x	Не используется Серия 9 0003
7xx.x	Цинк
8xx. x	Олово
9xx.x	Прочие элементы

Таблица 2

90 002 Вторая и третья цифры (x XX .x) представляют собой произвольные числа, данные для идентификации конкретного сплава в ряд. Число после запятой указывает, является ли сплав отливкой (.0) или слитком (.1 или .2). Префикс с заглавной буквы указывает на модификацию конкретного сплава.
Пример: Сплав — А356.0 капитал А ( А ххх. х) обозначает модификацию сплава 356.0. Число 3 (A 3 xx.x) указывает на то, что он относится к серии кремний плюс медь и/или магний. 56 дюймов (Ax 56 .0) идентифицирует сплав в серии 3xx.x, а .0 (Axxx. 0 ) указывает, что это отливка окончательной формы, а не слиток.

Система обозначений состояния алюминия — Если мы рассмотрим различные серии алюминиевых сплавов, мы увидим, что существуют значительные различия в их характеристиках и последующем применении. Первое, что нужно понять после понимания системы идентификации, это то, что в серии, упомянутой выше, есть два совершенно разных типа алюминия. Это алюминиевые сплавы, подлежащие термообработке (те, которые могут набирать прочность за счет добавления тепла) и алюминиевые сплавы, не подлежащие термообработке. Это различие особенно важно при рассмотрении воздействия дуговой сварки на эти два типа материалов.

Деформируемые алюминиевые сплавы серий 1ххх, 3ххх и 5ххх не подлежат термообработке и подлежат только деформационному упрочнению. Деформируемые алюминиевые сплавы серий 2xxx, 6xxx и 7xxx подлежат термообработке, а серия 4xxx состоит из как термообрабатываемых, так и нетермообрабатываемых сплавов. Литейные сплавы серий 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x и 7xx.x подлежат термообработке. Деформационное упрочнение обычно не применяется к отливкам.

Поддающиеся термической обработке сплавы приобретают свои оптимальные механические свойства в процессе термической обработки, наиболее распространенными термическими обработками являются термическая обработка на твердый раствор и искусственное старение. Термическая обработка раствором — это процесс нагрева сплава до повышенной температуры (около 990 град. F) для перевода легирующих элементов или соединений в раствор. За этим следует гашение, обычно в воде, с получением пересыщенного раствора при комнатной температуре. Термическая обработка на раствор обычно сопровождается старением. Старение – это осаждение части элементов или соединений из перенасыщенного раствора с целью получения желаемых свойств.

Сплавы, не подвергающиеся термообработке, приобретают свои оптимальные механические свойства в результате деформационного упрочнения. Деформационное упрочнение – это метод увеличения прочности за счет применения холодной обработки давлением. Т6, 6063-9.0005 Т4 , 5052- х42 , 5083- х212 .

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ТЕМПЕРА

900 42

Буква	Значение 90 008
F	В состоянии изготовления – Применяется к продуктам процесса формовки, в котором применяется специальный контроль условий термического или деформационного упрочнения
O	Отожженный – Применяется к продукту, подвергнутому нагреву для достижения минимального состояния прочности с целью улучшения пластичности и стабильности размеров
H 90 003	Деформационно-упрочненная – относится к продуктам, упрочняется наклепом. За деформационным упрочнением может следовать дополнительная термическая обработка, приводящая к некоторому снижению прочности. За буквой «H» всегда следуют две или более цифр (см. подразделения темпера H ниже)
W	Термообработка на твердый раствор – Нестабильный отпуск, применимый только к сплавам, которые самопроизвольно стареют при комнатной температуре после термической обработки на твердый раствор
T	Термический Обработанный — для получения стабильного состояния, отличного от F, O или H. Применяется к продукту, который был подвергнут термической обработке, иногда с дополнительным деформационным упрочнением, для получения стабильного состояния. За буквой «Т» всегда следует одна или несколько цифр (см. подразделы темпера «Т» ниже)

Таблица 3

В дополнение к основному обозначению отпуска существуют две подкатегории, одна из которых относится к отпуску «H» — деформационное упрочнение, а другая — к отпуску «T» — обозначение «термическая обработка».

Подразделы H Отпуск – Упрочнение деформацией

Первая цифра после H указывает на базовую операцию:
H 1 – Только деформационное упрочнение.
H 2 – Деформационно-упрочненная и частично отожженная.
H 3 – Деформационно-упрочненная и стабилизированная.
H 4 – Деформационно-упрочненные и лакированные или окрашенные.

Вторая цифра после H указывает на степень упрочнения:
HX 2 – четверть твердости          HX 4 – полутвердость         Quarters Hard
HX 8 — Full Hard                HX 9 – Сверхтвердый

Подразделения закалки T – Термически обработанный

T1 —     Естественно состаренные после охлаждения в процессе формования при повышенной температуре, например, экструзии.
T2 —     Холодная обработка после охлаждения в процессе формовки при повышенной температуре, а затем естественное старение.
T3 —     Термообработанный раствор, холодная обработка и естественное старение.
T4 —     Раствор, прошедший термообработку и естественное старение.
T5 —     Искусственно состаренные после охлаждения в процессе формовки при повышенной температуре.
T6 —     Раствор термообработанный и искусственно состаренный.
T7 —     Раствор термообработанный и стабилизированный (перестаренный).
T8 —     Термообработанный раствор, холодная обработка и искусственное старение.
T9 —     Термообработанный раствор, искусственно состаренный и подвергнутый холодной обработке.
T10 —   Холодная обработка после охлаждения в процессе формования при повышенной температуре с последующим искусственным старением.

Дополнительные цифры указывают на снятие напряжения.
Примеры:
TX 51 или TXX 51 – Напряжение снимается растяжением.
TX 52 или TXX 52 – Напряжение снимается за счет сжатия.

Алюминиевые сплавы и их характеристики — Если мы рассмотрим семь серий кованых алюминиевых сплавов, мы оценим их различия и поймем их применение и характеристики.

Серия 1xxx Сплавы – (без термической обработки – с пределом прочности при растяжении от 10 до 27 тысяч фунтов/кв. дюйм) эту серию часто называют серией чистого алюминия, поскольку она должна иметь 9Минимум 9,0% алюминия. Они поддаются сварке. Однако из-за их узкого диапазона плавления они требуют определенных соображений для обеспечения приемлемых процедур сварки. При рассмотрении вопроса о производстве эти сплавы выбирают в первую очередь из-за их превосходной коррозионной стойкости, например, в специализированных резервуарах для химикатов и трубопроводов, или из-за их превосходной электропроводности, как в шинопроводах. Эти сплавы имеют относительно плохие механические свойства, и их редко рассматривают для общих конструкционных применений. Эти базовые сплавы часто сваривают с соответствующим присадочным материалом или с присадочными сплавами 4ххх в зависимости от области применения и требований к характеристикам.

Сплавы серии 2xxx – (термообрабатываемые – с пределом прочности при растяжении от 27 до 62 тысяч фунтов на квадратный дюйм) это алюминиево-медные сплавы (добавки меди в диапазоне от 0,7 до 6,8%), а также высокопрочные сплавы с высокими эксплуатационными характеристиками, часто используются для аэрокосмических и авиационных приложений. Они обладают отличной прочностью в широком диапазоне температур. Некоторые из этих сплавов считаются непригодными для сварки дуговой сваркой из-за их склонности к горячему растрескиванию и коррозионному растрескиванию под напряжением; однако другие очень успешно свариваются дуговой сваркой с использованием правильных процедур сварки. Эти основные материалы часто свариваются с высокопрочными присадочными сплавами серии 2ххх, разработанными для соответствия их характеристикам, но иногда их можно сваривать с присадочными материалами серии 4ххх, содержащими кремний или кремний и медь, в зависимости от применения и требований к обслуживанию.

Сплавы серии 3xxx – (без термической обработки – с пределом прочности при растяжении от 16 до 41 тыс.фунтов на кв. дюйм) Это алюминиево-марганцевые сплавы (добавки марганца от 0,05 до 1,8%) средней прочности, хорошая коррозионная стойкость, хорошая формуемость и подходят для использования при повышенных температурах. Одним из первых их применений были кастрюли и сковородки, и сегодня они являются основным компонентом теплообменников в транспортных средствах и электростанциях. Однако их умеренная прочность часто не позволяет рассматривать их для структурных применений. Эти базовые сплавы свариваются с присадочными сплавами серий 1xxx, 4xxx и 5xxx, в зависимости от их конкретного химического состава и особых требований к применению и обслуживанию.

Сплавы серии 4xxx – (термообрабатываемые и нетермообрабатываемые – с пределом прочности при растяжении от 25 до 55 тысяч фунтов на квадратный дюйм) Это алюминиево-кремниевые сплавы (добавки кремния в диапазоне от 0,6 до 21,5%) и являются единственными серии, которые содержат как термообрабатываемые, так и нетермообрабатываемые сплавы. Кремний при добавлении к алюминию снижает его температуру плавления и улучшает его текучесть в расплавленном состоянии. Эти характеристики желательны для присадочных материалов, используемых как для сварки плавлением, так и для пайки твердым припоем. Следовательно, этот ряд сплавов преимущественно используется в качестве присадочного материала. Кремний, независимо от алюминия, не подвергается термообработке; однако некоторые из этих кремниевых сплавов были разработаны с добавками магния или меди, что дает им возможность положительно реагировать на термообработку на твердый раствор. Как правило, эти термообрабатываемые присадочные сплавы используются только тогда, когда сварной компонент должен быть подвергнут термической обработке после сварки.

Сплавы серии 5xxx – (без термической обработки – с пределом прочности при растяжении от 18 до 51 тысяч фунтов на квадратный дюйм) Это алюминиево-магниевые сплавы (добавки магния в диапазоне от 0,2 до 6,2%) и имеют самую высокую прочность нетермообрабатываемые сплавы. Кроме того, эта серия сплавов легко поддается сварке, и по этим причинам они используются для самых разных применений, таких как судостроение, транспорт, сосуды под давлением, мосты и здания. Сплавы на основе магния часто сваривают с присадочными сплавами, которые выбирают с учетом содержания магния в основном материале, а также применения и условий эксплуатации свариваемого компонента. Сплавы этой серии с содержанием магния более 3,0 % не рекомендуются для эксплуатации при температуре выше 150 °F из-за их потенциальной чувствительности и последующей склонности к коррозионному растрескиванию под напряжением. Базовые сплавы с содержанием магния менее примерно 2,5% часто успешно свариваются с присадочными сплавами серий 5xxx или 4xxx. Основной сплав 5052 обычно считается основным сплавом с максимальным содержанием магния, который можно сваривать с присадочным сплавом серии 4xxx. Из-за проблем, связанных с плавлением эвтектики и связанных с этим плохих механических свойств после сварки, не рекомендуется сваривать материалы этой серии сплавов, которые содержат большее количество магния, с наполнителями серии 4xxx. Базовые материалы с более высоким содержанием магния свариваются только с присадочными сплавами 5ххх, которые обычно соответствуют составу основного сплава.

Сплавы серии 6XXX – (термообрабатываемые – с пределом прочности при растяжении от 18 до 58 тысяч фунтов/кв. дюйм) Это алюминиево-магний-кремниевые сплавы (добавки магния и кремния около 1,0 %), которые широко используются при сварке. фабрикационная промышленность, используемая преимущественно в виде экструзии и включенная во многие конструкционные компоненты. Добавление магния и кремния к алюминию дает соединение силицида магния, которое придает этому материалу способность подвергаться термообработке на твердый раствор для повышения прочности. Эти сплавы естественным образом чувствительны к образованию трещин при затвердевании, и по этой причине их нельзя сваривать дуговой автогенной сваркой (без присадочного материала). Добавление достаточного количества присадочного материала во время процесса дуговой сварки имеет важное значение для обеспечения разбавления основного материала, тем самым предотвращая проблему горячего растрескивания. Они свариваются с присадочными материалами как 4ххх, так и 5ххх, в зависимости от области применения и требований к обслуживанию.

Сплавы серии 7XXX – (термообрабатываемые – с пределом прочности при растяжении от 32 до 88 тысяч фунтов на квадратный дюйм) Это алюминиево-цинковые сплавы (добавки цинка в диапазоне от 0,8 до 12,0%) и включают в себя одни из самых прочных алюминиевых сплавов. . Эти сплавы часто используются в высокопроизводительных приложениях, таких как самолеты, аэрокосмическая промышленность и спортивное оборудование. Как и серия сплавов 2xxx, эта серия включает сплавы, которые считаются непригодными для дуговой сварки, и другие сплавы, которые часто успешно свариваются дугой. Обычно свариваемые сплавы этой серии, такие как 7005, преимущественно свариваются с присадочными сплавами серии 5ххх.

Резюме — Современные алюминиевые сплавы, вместе с их различными состояниями, включают широкий и универсальный диапазон производственных материалов. Для оптимальной конструкции продукта и успешной разработки сварочных процедур важно понимать различия между многими доступными сплавами и их различными характеристиками и характеристиками свариваемости. При разработке процедур дуговой сварки этих различных сплавов необходимо учитывать конкретный свариваемый сплав. Часто говорят, что дуговая сварка алюминия не сложна, «просто другая». Я считаю, что важной частью понимания этих различий является знакомство с различными сплавами, их характеристиками и системой их идентификации.

Источники дополнительной информации
Существует ряд превосходных справочных источников, посвященных исключительно сварке алюминия; Одним из них является «Теория и практика сварки алюминия» Алюминиевой ассоциации, а другим — Документ D1.2 Американского общества сварщиков — Кодекс структурной сварки — алюминий. Другими документами, доступными в Алюминиевой ассоциации, которые помогают при проектировании алюминиевых конструкций, являются Руководство по проектированию алюминия и Стандарты и данные по алюминию. Эти документы вместе с документами по обозначениям сплавов, упомянутыми ранее в статье, можно получить непосредственно в AWS или в The Aluminium Association, если это необходимо.
AWS Тел.: 1 800 443 9353 Веб-сайт:

Возможности — Aluminium Alloys Inc.

Более 70 лет превосходного качества, продуктов и услуг подтверждают приверженность Aluminium Alloys к алюминиевому литью в песчаные формы. Мы делаем то, что делаем хорошо, и всегда стремимся быть лучше, чем вчера.

Консолидированная диверсификация для вашей выгоды

Aluminium Alloys — крупнейший литейный завод такого типа на Восточном побережье, выполняющий роль универсального магазина и предоставляющий клиентам готовые к сборке детали. Взяв на себя ответственность из одного источника, мы можем избавить клиентов от необходимости отслеживать нескольких поставщиков и утомительно выявлять первопричины любых проблем, связанных с качеством или обслуживанием. Опыт и отзывы показали, что этот подход обычно экономит клиентам около 7-12% на «скрытых затратах». процессы ручного формования, выполняемые квалифицированными мастерами. Как «зеленые», так и «безобжиговые» процессы обработки песка обладают возможностями регенерации, чтобы мы не перекладывали ненужные расходы на клиентов.

Внутреннее производство стержней без обжига и скорлупы обеспечивает экономически эффективные решения и производство стержней, а также полностью внутренний анализ основных причин проблем, связанных с стержнями. Четыре линии без обжига и две линии для производства сердечников позволяют нам полностью поддерживать внутреннее формование, сокращая время выполнения заказа, проблемы с качеством и затраты.

Как и в случае внутреннего производства стержней, полностью внутренняя стандартная отделка, по нашему мнению, является необходимым шагом для обеспечения полного контроля процесса. Завершение регулярного взаимодействия с производством стержней и формованием является ключевой частью нашего потока создания ценности, чтобы обеспечить быстрый и эффективный анализ основных причин каждый раз.

Наша ежедневная цель, от проектирования стержневого ящика до механической обработки, состоит в том, чтобы опираться на базу знаний каждого сотрудника обо всем процессе литья, чтобы они понимали не только то, что они делают, но и почему они это делают.

Местная служба поддержки после отливки

Наш доступный офис в Восточной Пенсильвании обеспечивает тесное партнерство с более чем десятком местных источников для покраски, анодирования, термообработки, механической обработки и неразрушающего контроля без добавления сторонних счетов за перевозку на каждом этапе процесс. Эти партнерские отношения могут помочь сократить время выполнения заказа, в то время как долгосрочные отношения обеспечивают открытую линию связи, чтобы гарантировать, что любой продукт, покидающий этот объект для любых услуг, доставляется нашим клиентам в соответствии со стандартами алюминиевых сплавов.

На одном участке площадью девять акров может быть физически невозможно разместить все оборудование, необходимое для того, чтобы ваше литье было готово к сборке, но мы, безусловно, гордимся нашей способностью находить эффективные решения, снимая бремя ответственности с вашей группы закупок и гарантируя, что мы являемся ответственной стороной, если вам нужно сделать запрос.