Гарантируемые механические свойства сплавов системы Al-Mg

Марка сплава	σb, Мпа	δs,%	НВ
АМг5к (АЛ13)	150-170	1,0-0,5	55
АМг5Мц (Ал28)	200-210	4,0-5,0	55
АМг6лч (АЛ23-1)	240-250	10,0	60
АМг7 (АЛ29)	210	3,0	60
(ВАЛ16)	260	6,0	80
(АЛ8)	285	9,0	60
АМг10 (АЛ27)	320	12,0	60
АМг11 (АЛ22)	230	1,5	90

Сплавы 5-й группы сложнолегированные, высокопрочные и жаропрочные самозакаливающиеся алюминиевые сплавы

К этой группе относятся сплавы: АК7Ц9 (АЛ11);АК9Ц6 (АК9Ц6р); АЦ4Мг (АЛ24) по ГОСТ 1583-93, нестандартный сплав ВАЛ12 и группа алюминиевых сплавов, легированных никелем (никалины).

Основными легирующими элементами этой группы сплавов являются цинк, кремний, магний и никель.

Цинк отличается очень хорошей растворимостью в твёрдом алюминии, является недефицитным элементом, поэтому достаточно широко применяется для легирования алюминиевых сплавов в качестве основного или вспомогательного элемента для растворного упрочнения. Однако, в связи с незначительной разницей в молекулярном объёме и отсутствием интерметаллидов это упрочнение незначительно и для повышения прочности такие сплавы требуют дополнительного легирования. Двойные сплавы AL-Zn имеют повышенную склонность к образованию горячих трещин и пониженную герметичность.

Сплавы АК7Ц9 и АК9Ц6 содержат 6-11% кремния, поэтому обладают хорошими литейными свойствами (как силумины) и более высокими механическими свойствами.

Называются эти сплавы цинковистыми силуминами.

Преимуществом этих сплавов является то, что они самоупрочняются при заливке в кокиль с последующим естественным старением, что особенно важно для крупногабаритных отливок. Сплавы хорошо обрабатываются резанием.

Цинковистые силумины применяются для изготовления картеров, корпусов редукторов, блоков. Недостатком сплавов является пониженная коррозионная стойкость по сравнению с силуминами.

Сплав АЦ4Мг (АЛ24) относится к системе Аl-Zn-Mg, где основным упрочнителем является интерметаллическая фаза Т (Al2Mg3Zn3). Прочность сплава после термообработки составляет 350 МПа. Однако высокая устойчивость твёрдых растворов цинка и магния в алюминии обеспечивает «самозакалку» сплава при кристаллизации и охлаждении отливки и может применяться без специальной термообработки (закалки).

Сплав обладает удовлетворительными литейными свойствами, их улучшение достигается добавками титана (0,1- 0,2%). Применяют сплав для деталей, требующих стабильных размеров до 150ºС (радиоаппаратура и др. агрегаты).

Сплав ВАЛ 12 относится к системе Al – Zn (7%)- Mg(2,5%)-Сu (1,5%)—является наиболее прочным литейным алюминиевым сплавом. Высокая прочность сплава достигнута в результате оптимизации комплексного легирования алюминия элементами, которые образуют в процессе гомогенизации и закалки предельно легированный раствор, а в процессе старения субдисперсные сферические выделения интерметаллических фаз ή—MgZn2, Т—Al2Mg3Zn3, S—Al2CuMg.

Вредными примесями сплава являются железо и кремний, содержание которых выше 0,3% каждого приводит к повышению склонности отливок к образованию трещин.

Прочность сплава после закалки достигает 600 Мпа.

Важнейшим условием формирования оптимальной структуры сплава является технология литья и, особенно, скорость кристаллизации. Например, при литье с кристаллизацией под давлением (жидкая штамповка) прочность сплава составляет 580 МПа при удлинении 6%.

Благодаря высоким механическим свойствам сплав ВАЛ 12 может успешно конкурировать не только с деформируемыми алюминиевыми сплавами, но и с малолегированными сталями и бронзами.

Сплав ВАЛ 12 обладает также удовлетворительными литейными свойствами и рекомендуется для литья в кокиль и для литья с кристаллизацией под давлением. Сплав может применяться для деталей, температура эксплуатации которых достигает 200ºС длительно и 250ºС кратковременно. Сплав обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью, хорошо обрабатывается резанием и хорошо сваривается.

К этой же группе можно отнести алюминиевые сплавы, в которых основным легирующим элементом является никель и получившие наименование «никалины», которые имеют повышенные эксплуатационные характеристики.

Сплав на основе системы Al-Ni имеет эвтектическую температуру 640ºС, а системы

Al-Si–570ºC, что свидетельствует о более высокой жаропрочности сплавов системы

Al-Ni. Для дальнейшего повышения прочности сплавы этой системы легируют дополнительными элементами. Наиболее целесообразно для этих целей применять элементы, имеющие низкую диффузию в алюминии. Наиболее эффективными упрочнителями сплавов системы AL-Ni являются цирконий и скандий, образующие фазы Al3Zr и Al3Sc. Исследования показали, что оптимальным составом «никалинов» является следующий состав, %: никель- 4,5, цинк- 6,0, магний-2,0, медь-1,0.

Основной структурной составляющей сплава в литом состоянии являются эвтектические колонии раствора +кристаллы алюминида никеля (Al3Ni), выделение которых при определённых условиях кристаллизации можно добиться в глобулярной форме. Для наилучшего сочетания прочности, пластичности и коррозионной стойкости рекомендуется использовать термообработку по режиму Т6. По сравнению с высокопрочным сплавом ВАЛ12 никалины, имея примерно одинаковую прочность, существенно превосходят его по литейным свойствам и имеют более высокую выносливость. Для дальнейшего повышения прочности никалины дополнительно легируют марганцем и цирконием (скандий является дорогостоящим элементом).

Добавка марганца в никалины мало влияет на интервал кристаллизации, поэтому позволяет сохранить высокие литейные свойства.

Добавка циркония (0,5-0,6%) приводит к значительному дисперсионному упрочнению сплава. Никалины могут работать при температурах до 400ºС.

Удельная прочность алюминиевых сплавов приближается к удельной прочности специальных сталей и составляет 13-14 км.

В стандарте на литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 1583-93) приведены рекомендуемые режимы термообработки (Таблица 23).

Таблица 23. Обозначения и режимы термической обработки алюминиевых литейных сплавов

№ п/п	Обозначение режима по ГОСТ 1583-93	Режим термической обработки
1	Т2	Старение при 300,2 ч.
2	Т4	Закалка с 535◦С, 9…16 ч., вода (20…100◦С)
3	Т6	Закалка с 545◦С, 10…14 ч. вода (20…100◦С). Старение 170◦С, 6…10 ч.
4	Т5	Закалка с 535◦С, 10…16 ч. вода (20…100◦С). Старение 175◦С, 5…17 ч.
5	Т1	Старение 175◦С, 5…17 ч.
6	Т7	Закалка с 545◦С, 10…14 ч, вода (80…100◦С). Старение 250◦С, 3…10 ч.
7	Т7	Закалка Двухступенчатый нагрев: 505◦С, 4…6 ч; 515◦С, 4…8 ч, вода (20…100◦С). Старение 230◦С, 3…5 ч.
8	F	Без термической обработки

(Лекция 4).