20.3 Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой

Эти сплавы характеризуются сравнительно невысокой прочностью, высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Их применяют в тех случаях, когда требуется высокая пластичность — для изделий, получаемых глубокой штамповкой.

К рассматриваемой группе сплавов относят сплавы систем Al — Мn (сплавы АМц) и А1 — Mg (сплавы АМг).

Сплавы Al — Мn превосходят чистый алюминий более высокой прочностью и коррозионной стойкостью.

Сплавы Al — Мg при содержании до 1,4 % Mg не упрочняются при термической обработке (что следует из кривой растворимости в системе Al — Мg). При большем содержании Mg (> 3 %) упрочнение возможно, но эффект упрочнения невелик.

Магний повышает коррозионное сопротивление алюминиевого сплава, уменьшает его плотность (так как он легче алюминия), повышает прочность, не снижая пластичность. Поэтому сплавы Al — Мg получили распространение как несколько более прочные и легкие, чем чистый алюминий.

Эти сплавы в виде листов, а также прокатанного или прессованного материала поставляются в отожженном (мягком) состоянии (в марочном обозначении тогда добавляется буква М), после небольшой степени наклепа, т. е. полунагартованные (обозначаются буквой П) и после сильного наклепа, т. е. с нагартованные (обозна- чаются буквой Н).

Пределы прочности и относительное удлинение для сплава АМц в различной состоянии:

Состояние М П Н

σ_В, МПа 130 160 220

δ, % 23 10 5

20.4 Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой

Широкое распространение получили деформируемые сплавы, упрочняемые термообработкой. Примером деформируемых термоупрочняемых алюминиевых сплавов являются сплавы алюминия с медью.

Растворимость меди в твердом алюминии уменьшается от 5,7% при 548⁰С (точка К на диаграмме рис. 14.1) до 0,2 % при 20⁰С, что обеспечивает возможность упрочнения сплава путем закалки и старения. При этом после закалки фиксируется пересьпценный твердый раствор, содержащих до 5,6 % Сu. Закалка должна проводиться со скоростью, предотвращающей распад пересыщенного твердого раствора. Закалку обычно проводят в воде. Сразу после закалки сплавы имеют невысокую прочность и обладают способностью к пластической деформации. Закаленные детали можно подвергать различным технологическим деформирующим операциям: гибке, отбортовке, расклепке заклепок.

С целью дальнейшего упрочнения сплавы подвергают естественному в течение нескольких суток или искусственному старению при температуре около 150⁰С в течение 10 — 24 ч. Более эффективно естественное старение. В этом случае сплавы имеют более высокую пластичность и менее чувствительны к концентраторам напряжений.

Наиболее распространенными деформируемыми алюминиевыми сплавами являются дуралюмины. Они содержат, %: 2,5 — 5 Сu, 0,4 — 1,8 Mg, 0,4— 0,9 Мn. Медь и магний вводят в сплав для его упрочнения, марганец усиливает упрочняющий эффект и повышает его коррозионную стойкость. Наибольшее упрочнение достигается после старения. Так дуралюмин Д16 имеет после старения следующие свойства: σ_В = 440 МПа, σ_0,2 = 330 МПа, δ = 18 %.

Достоинством дуралюминов является высокая удельная прочность, благодаря чему они относятся к числу широко применяемых материалов в самолетостроении, для изготовления воздушных винтов, шпангоутов, тяг управления и др. Дуралюмины используют во многих отраслях техники, Их также применяют для кузовов грузовых автомобилей, для строительных конструкций, в пищевой и холодильной промьппленности для изготовления емкостей, тестомесильных аппаратов, сепараторов, поплавковых камер, арматуры, трубопроводов и т.д.

Дуралюмины имеют пониженную коррозионную стойкость. Для повышения коррозионной стойкости листы дуралюмина плакируют, т.е. покрывают слоем чистого алюминия и производят совместную прокатку листов. Алюминий, толщина слоя которого составляет 2 — 5 %, сваривается с основным металлом и защищает его от коррозии.