--PAGE_BREAK--1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ШТАМПУЕМОГО МАТЕРИАЛА 1.1. Химический состав, роль легирующих элементов
Сплав
Основные компоненты
Примеси (не более)
Al (не менее)
Cu
Mg
Mn
Fe
Si
Ni
Zn
Ti
Прочие
Каждая
Сумма
Д16
90,8
3,8- 4,9
1,2- 1,8
0,3- 0,9
0,5
0,5
0,1
0,3
0,1
0,05
0,1
Таблица 1 — Химический состав сплава алюминий Д16 (дюралюминий)
Дуралюминами называют сплавы Al – Cu– Mg, в которыедополнительно вводят марганец. Механические свойства сплавов этойсистемы в термоупрочненном состоянии достигают, а иногда и превышают, механические свойства низкоуглеродистых сталей. Эти сплавывысокотехнологичны. Однако у них есть и существенный недостаток -низкое сопротивление коррозии, что приводит к необходимостииспользовать защитные покрытия. В качестве легирующих добавок могутвстречаться марганец, кремний, железо и магний. Причем наиболее сильноевлияние на свойства сплава оказывает последний: легирование магниемзаметно повышает предел прочности и текучести. Добавка кремния в сплавповышает его способность к искусственному старению. Нагартовка этихсплавов после закалки ускоряет искусственное старение, а также повышаетпрочностьи сопротивление коррозии под напряжением. Конструкционныйдюралюминиевый сплав упрочняют термической обработкой. Марганец, хотяи не входит в состав упрочняющих фаз, но его присутствие в сплавахполезно. Он повышает стойкость дуралюмина против коррозии, априсутствуя в виде дисперсных частиц фазы Т (А112Mn2Cu), повышаеттемпературу рекристаллизации и улучшает механические свойствадуралюмина. В качестве примесей в дуралюмине имеются железо и кремний.Железо, образуя соединение, кристаллизуется в виде грубых пластин, понижает прочность и пластичность дуралюмина. Кроме того, железообразует соединениеAl2Cu2Feнерастворимоевалюминии, связываямедьв этом соединении, железо снижает эффект упрочнения при старении. Поэтому содержание железа не должно превышать 0,5 — 0,7%. Кремний образует фазы Mg2Siи W(AlxMg5Cu6Si4), которые растворяются в алюминии, и при последующем старении упрочняют сплав.
1.2. Диаграмма состояния сплава алюминий Д 16 (дюралюминий)
Mg, %
Рисунок 2 — Изотермический разрез системы А1 — Си — Mgпри 600°С
1.3. Режим термической обработки и механические свойства материала
Эффект полной термической обработки состоит из эффекта закалки(разность характеристик закаленного и отожженного сплава) и эффектастарения (разность характеристик состаренного и закаленного сплава). Уразных систем алюминиевых сплавов эффекты закалки и старения различны.
Таблица 2 — Режим термической обработки конструкционного сплава типа дуралюмин
Сплав
Температура нагрева под закалку, °С
Старение
Температура, °С
Время, ч
Д16
495 — 505 (листы)
20
>96
188-193
11-13
Дуралюмин хорошо деформируется в горячем и холодном состояниях. Для закалки сплав Д16 нагревают до 495 — 505°С. Нагрев до более высоких температур (превышающих неравновесный солидус), вызывает пережог, т. е. окисление и частичное оплавление металла по границе зерен, что резко снижает прочность и пластичность. При закалке дуралюмина важно обеспечить высокую скорость охлаждения, поэтому охлаждение проводят в холодной воде. Даже незначительный распад твердого раствора в процессе охлаждения с выделением интерметаллидных фаз по границам зерен снижает сопротивление межкристаллитной коррозии. После закалки значительная часть фаз-упрочнителей растворятся, повышая легированность твердого раствора. Дуралюмины после закалки подвергают естественному старению, так как при этом обеспечивается более высокая коррозийная стойкость. Естественное старение наиболее интенсивно протекает первые сутки после закалки и практически заканчивается в течение 4-5 суток. Понижение температуры тормозит старение, а повышение ее, наоборот, увеличивает скорость процесса, но понижает пластичность и сопротивление коррозии. Однако для листов из сплава Д16 нередко применяют искусственное старение при температуре 188 — 193°С.
В серийном производстве для приемки и оценки качества полуфабрикатов по механическим свойствам сплав Д16 подвергают ускоренному старению при 100°С в течение нескольких часов (вместо того, чтобы в течение четырех суток ожидать завершения естественного старения при комнатной температуре). Этот прием вполне приемлем, так как в обоих случаях идет примерно один и тот же процесс зонного старения, при котором сплав имеет близкие прочностные свойства. При этом по границам уже происходит выделение частиц метастабильных фаз, что вызывает снижение коррозийной стойкости.
Алюминий сплава Д16АМ является плакируемым (А) и отожженным (М). Состав плакирующего материала для данного сплава представлен в таблице 3.
Таблица 3 — Химический состав материала для плакирования сплава Д16А
Химический состав плакирующего материала, %
Легирующие компоненты
Примеси, не более
Al
Fe
Si
Cu
Mn
Zn
Ti
Mg
Прочие примеси
Сумма допустимых примесей
Каждая в отдельности
Сумма
Не менее 99,30
0,30
0,30
0,02
0,025
0,1
0,15
0,05
0,02
-
0,70
Таблица 4 — Характеристики механических свойств плакированных листов(поперек прокатки)
Сплав
Состояние листов
Толщина листов, мм
σb
σ0,2
δ,%
МПа (кГ/мм2)
Д16
Отожженные
0,5— 1,9
145-225 (15,0-23,0)
-
10
2,0— 10,0
145-235 (15,0-24,0)
-
10
продолжение
--PAGE_BREAK--