Химический состав промышленных сплавов системы Al–Cu–Mg–Si (гост 4784-97)

Сплав	Содержание элементов, %
	Cu	Mg	Si	Mn
АК 6	1,8…2,6	0,4…0,8	0,7…1,2	0,4…0,8
АК 8	3,9…4,8	0,4…0,8	0,5…1,2	0,4…1,0

Как видно из табл. 9, по своему химическому составу сплавы АК 6 и АК 8 имеют нечто общее с дюралюминами (Al–Cu–Mg) и авиалями (Al–Mg–Si).

Максимальный эффект упрочнения ковочных сплавов достигается закалкой с последующим искусственным старением. Температура нагрева под закалку для сплава АК 6 составляет 520±5 С, а для сплава АК 8 – 505±5 С. Искусственное старение для обоих сплавов проводится при температуре 160…170 С в течение 12…15 часов.

Сплав АК 6 отличается достаточно высокой прочностью и очень хорошей пластичностью в нагретом и холодном состояниях.

Для сплава АК 8 характерны высокие прочностные свойства, что дает возможность его использования для изготовления ответственных силовых штамповок. Однако он менее технологичен, чем сплав АК 6. Существенным недостатком также является большая неравномерность структуры и свойств поковок и штамповок по объему. По вязкости сплав АК 8 существенно уступает сплаву АК 6, но обладает хорошей свариваемостью.

Сплавы АК 6 и АК 8 имеют низкую коррозионную стойкость. Поэтому изделия из них требуют тщательной защиты от коррозии.

Высокопрочные алюминиевые сплавы системы Al–Zn–Mg–Cu (В 95, В 96, В 96ц) содержат значительное количество цинка (табл. 10).

Повышенная прочность этих сплавов вызвана наличием в их структуре интерметаллидных фаз MgZn₂, Al₂Mg₃Zn₃, Al₂CuMg. Отмеченные фазы могут быть упрочняющими при термообработке сплавов. Нагрев до температуры 470…480 С приводит к растворению интерметаллидных фаз с относительно небольшим количеством остаточной фазы Al₂CuMg. Однако, медь, повышая прочность сплавов в закаленном состоянии, оказывает незначительное влияние на эффект старения, т. е. на прирост прочности в процессе старения. Значит основными упрочняющими фазами в сплавах системы Al–Zn–Mg–Cu являются MgZn₂ и Al₂Mg₃Zn₃, а фаза Al₂CuMg играет значительно меньшую роль.

Таблица 10

Содержание легирующих элементов в сплавах системы Al-Zn-Mg-Cu (гост 4784-97)

Сплав	Содержание элементов, %
	Zn	Cu	Mg	Mn	Cr	Zr
В 95	5,0…7,0	1,4…2,0	1,8…2,0	0,2…0,6	0,1…0,2	–
В 96	7,6…8,6	2,2…2,8	2,5…3,2	0,2…0,5	0,1…0,2	–
В 96ц	8,0…9,0	2,0…2,6	2,5…2,9	–	–	0,12…0,18

Добавки марганца и хрома в высокопрочные сплавы образуют в структуре дисперсные интерметаллидные фазы Al₆Mn и Al₇Cr, которые являются продуктами распада пересыщенного твердого раствора этих элементов в алюминии. Фазы повышают температуру рекристаллизации, затрудняют рост зерен при вторичной рекристаллизации, способствуют сохранению нерекристаллизованной структуры в прессованных изделиях после термообработки, т. е. обеспечивают при определенных условиях прессования и термообработки прессэффект.

Много общего с механизмом влияния марганца и хрома на структуру и свойства алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu имеет механизм влияния циркония, который при кристаллизации сплавов также образует с алюминием пересыщенный твердый раствор, распадающийся при последующей обработке с выделением циркониевых интерметаллидов, более дисперсных, чем интерметаллиды марганца и хрома. Поэтому, несмотря на малую равновесную растворимость циркония в алюминии, он более интенсивно, чем другие переходные металлы повышает температуру рекристаллизации, сохраняет нерекристаллизованную структуру в пресс­ованных и других горячедеформированных изделиях после термообработки, чем значительно упрочняет сплав.

Сплавы В95 и В96 подвергаются закалке с температуры 460…470 С с последующим охлаждением в холодной или подогретой до 80…90 С воде для исключения растрескивания и коробления крупногабаритных изделий. Для повышения пластичности, вязкости, коррозионной стойкости под напряжением сплавы подвергаются двухступенчатому смягчающему искусственному старению.

Жаропрочные сплавы АК 4-1 и Д 20 относятся к системам Al–Cu–Mg–Si (с добавками железа и никеля) и Al–Cu–Mn (с добавками титана и циркония). Эти сплавы, химический состав которых представлен в табл. 11, сохраняют высокие механические свойства при температурах 200…300 С.

Таблица 11