Сплави алюмінію. Склад, структура, властивості, маркування та застосування силумінів, дуралюмінів, високоміцних і жаростійких сплавів

Сплави алюмінію вирізняються високою питомою міцністю, здатністю протидіяти інерційним і динамічним навантаженням та високими технологічними властивостями. Більшість алюмінієвих сплавів мають добру корозійну стійкість (за винятком сплавів з міддю), високі тепло- та електропровід­ність, добре обробляються тиском, зварюються точковим зва­рюванням, а деякі і плавленням, добре обробляються різанням, алюмінієві сплави пластичніші, ніж сплави магнію та більшість пластмас.

Основними компонентами сплавів алюмінію є мідь, магній, кремній, марганець і цинк, деколи використовують літій, нікель і титан.

Сплави алюмінію класифікують за технологією виготовлення деталей (деформівні, ливарні, порошкові), за придатністю до тер­мічної обробки (зміцнювані і незміцнювані) та за властивостями.

Деформівні сплави алюмінію розділяють за придатністю до термічної обробки. До незміцнюваних належать сплави систе­ми Аl-Мn, що маркуються літерами АМц і числом — номером сплаву, та сплави системи А1-Мg, в марках яких записують лі­тери АМг та номер сплаву. Ці сплави придатні для умов, що вимагають високої корозій­ної стійкості, наприклад, трубопроводів для бензину і мастил, зварних баків тощо. Зі сплавів АМг і АМц, які мають межу міцності 110...430 МПа, виготовляють також заклепки, перего­родки, корпуси та щогли суден, деталі ліфтів, рами вагонів, кузови автомобілів тощо.

Сплави алюмінію, які зміцнюються термічною обробкою, поділяють на сплави з нормальною міцністю — дуралюміни, в марках яких записують велику літеру Д і числовий номер спла­ву, та високоміцні, в марках яких записують велику літеру "В" і числовий номер. Серед деформівних сплавів виокремлюють сплави для обробки тиском — ковкі. В їх марках записують літери "АК" та числовий номер сплаву.

Дуралюміни характеризуються добрим співвідношенням міц­ності та пластичності і належать до сплавів системи А1-Сu-Мg. Дуралюміни мають невисоку корозійну стійкість, тому їх поверхню покривають тонким шаром чистого алюмінію — пла­кують. Товщина шару алюмінію становить 3...5% товщини листа. Паяння і зварювання дуралюміну не створюють рівноміц-ного з основним металом шва. Тому для нєрознімного з'єднання деталей з дуралюміну переважають заклепкові з'єднання. Заклепки також виготовляють з дуралюміну, причому пластич­ність загартованих заклепок із сплаву Д1 зберігається лише 2 год, а із сплаву Д16 — 20 хв. Тому для заклепок використову­ють сплав Д18, в якому завдяки меншому вмісту міді та магнію пластичність зберігається і після старіння.

Дуралюміни широко застосовують в авіації, будівництві та машинобуду-ванні (лопаті повітряних гвинтів (Д1), шпангоути, тяги керування (Д16), деталі будівельних конструкцій, кузови вантажних автомобілів, обсадні труби тощо).

Ковкі сплави алюмінію (АК4-1, АК-4), крім високої міцності, мають висо­ку пластичність у нагрітому стані. За хімічним складом вони близькі до дуралюмінів і відрізняються більшим вмістом крем­нію. Їх додатково легують залізом, нікелем і титаном. Ці сплави використовують для виготовлення поршнів, головок циліндрів, обшивки літаків.

Ливарні сплави алюмінію при густині 2,65 т/м³, що менша за густину чистого алюмінію, мають межу міцності від 130 до 360 МПа і твердість від 50 до 100 НВ. Ці сплави поділяють на 5 груп.

Найпоширенішими є сілуміни, що містять 6…13 % кремнію. Вони добре зварюються, мають високу рідкоплинність, малу усадку, не схильні до утворення гарячих тріщин, герметичні. Маркіруються літерами АК (міст кремнію у %). АК12, АК9, АК7 тощо використовуються для мало- та середньонавантажуваних литих деталей складної форми.

Мідні сілуміни (АК5М, АК8М3, АК12М2МгН та ін.) характеризують­ся високою міцністю при звичайних та підвищених темпера­турах. Вони добре обробляються різанням і зварюються, але ливарні властивості гірші. Застосовуються для виготовлення корпусів компресорів, головок і блоків циліндрів двигунів.

До ливарних відносяться також сплави системи А1-Cu (AM5) мають найбільш високу міцність, добре обробляються різанням і зварюються. Ливарні властивості цих сплавів є низькими.