|
1. Алюминиевые сплавы литейные и деформируемые: классификация, свойства, марки, применение
Алюминий – один из наиболее распространенных в природе элементов. Он составляет около 8,8% веса земной коры.
Алюминий – серебристо-белый металл с температурой плавления 600о. Это легкий (плотность 2720 кг/м3), пластичный металл, обладающий низким удельным электрическим сопротивлением (р = 28 нОмхм) и высокой теплопроводностью. Предел прочности на разрыв 8 – 10 кгс/мм2, твердость НВ 20-25. Алюминий очень пластичен, имеет высокую тепло- и электропроводность, хорошо противостоит коррозии благодаря образованию на поверхности металла при контакте с воздухом тонкой прочной пленки окиси алюминия (Al2О3). Соединения алюминия нетоксичны (безвредны).
На алюминий наиболее сильно действует соляная кислота. Растворы органических кислот на него практически не действуют. Для алюминия характерна низкая стойкость к действию щелочей.
Коррозионная стойкость алюминия уменьшается с понижением его частоты, так как примеси алюминия могут нарушать целость защитной пленки окиси алюминия. Стойкость алюминия особенно снижают включения железа.
Вследствие низкой плотности алюминий находит широкое применение для производства легких сплавов в самолето-, судо- и машиностроении. Используют такие сплавы также и в строительстве и для изготовления товаров народного потребления. Из алюминия, используя его пластичность, получают листы, фольгу, проволоку, прутки различной формы, трубы. Алюминий вытесняет дефицитную медь в производстве электропроводов. Высокая коррозийная стойкость способствует широкому использованию алюминия для баков стиральных машин, испарителей и других узлов бытовых холодильников, посуды и т.д.
Недостатком алюминия является амферность, вследствие чего он разрушается кислотами и щелочами.
Первичный алюминий выпускается особой чистоты (марка А999), высокой чистоты (марки А995, А99, А97, А95), технический (марки А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е, А0). Все указанные марки алюминия содержат не менее 99% алюминия. Числа в марке указывают содержание алюминия в долях процента (свыше 99%). Так, в алюминии марки А999 содержание алюминия 99,999%, а в марке А6 – 99,6%.
Наличие в алюминии загрязнений сильно понижает его пластичность, электро- и теплопроводность. Уменьшается и коррозионная стойкость алюминия, так как примеси нарушают сплошность защитной пленки окиси алюминия. Особенно пагубно сказывается на коррозионной стойкости наличие железа. Кроме того, железо вызывает повышение твердости и хрупкости алюминия. Подобным же образом влияют примеси кремния.
Алюминиевые сплавы характеризуются небольшим удельным весом, значительными тепло- и электропроводностью, высокими механическими свойствами, сравнительной легкостью технологического процесса производства.
Сплавы алюминия могут быть получены из металлов, выплавленных непосредственно из руд (первичные сплавы) или из металлолома и отходов обработки (вторичные сплавы).
Сплавы алюминия по их свойствам подразделяются на деформируемые, т.е. обрабатываемые давлением, и литейные, т.е. получаемые литьем. Кроме того они могут первичными, если получены из алюминия, выработанного из руд, и вторичными, полученными путем переплавки лома и отходов механической обработки.
В качестве литейных сплавов чаще всего применяют алюминиевые сплавы с кремнием, медью и магнием. Сплавы алюминия с кремнием (силумин) отличаются хорошими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью и малой усадкой), большей плотностью и повышенными механическими свойствами по сравнению с алюминием. Сплавы алюминия с магнием характеризуются высокими механическими свойствами и хорошей сопротивляемостью коррозии.
К деформированным сплавам относятся сплавы марок АД, АД1, АМц, АМг, Д1, Д6, Д7, Д16 и др. Сплавы АД и АД1 представляют собой почти чистый алюминий и содержат небольшое количество примесей.
Сплав марки АМц, т.е. сплав алюминия с марганцем, обладает достаточно высокой химической стойкостью, прочностью и находит применение в производстве баков для стиральных машин.
Сплавы, обозначенные буквой Д, - это дуралюмины. Они представляют собой конструкционные многокомпонентные сплавы, в состав которых, кроме алюминия, входят медь, магний, марганец, железо. При этом медь и магний повышают механическую прочность, а марганец – коррозийную стойкость и твердость.
Из дюралюминия изготавливают трубки, ленты, полосы, листы, прутки, из которых ковкой, штамповкой и другими методами давления вырабатывают детали мотоциклов, автомобилей, приборов, колясок, санок и др.
Деформируемые сплавы делят на две группы: неупрочняемые и упрочняемые термической обработкой.
Неупрочняемые деформируемые сплавы алюминия представляют собой твердые растворы системы алюминий – марганец марок АМЦ и алюминий – магний марок АМГ.
Марганец в отличие от других компонентов не только не понижает, но несколько повышает коррозийную стойкость алюминия. Поэтому сплавы марок АМЦ используют взамен коррозионностойкой стали, например, для изготовления баков стиральных машин. Эти сплавы по механическим свойствам незначительно отличаются от технически чистого алюминия. Сплавы марок АМЦ применяют для изготовления посуды (кастрюль, чайников, кофейников).
Магний, плотность которого (1750 кг/м3) меньше алюминия, позволяет получать сплавы более легкие и прочные, чем алюминий. Поэтому сплавы марок АМГ нашли широкое применение в авиастроении.
Термически упрочняемые деформируемые сплавы алюминия – дуралюмины содержат в качестве основного легирующего компонента медь, а также в небольших количествах магний и марганец. Загрязнениями в этих сплавах являются железо и кремний.
Дуралюмины подвержены сильному коррозийному разрушению. Для защиты от коррозии их покрывают с двух сторон тонким слоем технического чистого алюминия.
Еще более высокими механическими свойствами обладают высокопрочные алюминиевые сплавы марок В95, В93 и другие, содержащие дополнительно к легирующим элементам дуралюминов 5-7% цинка, который усиливает эффект старения. Предел прочности на разрыв у этих сплавов достигает после термической обработки 490-510 Мн/м2 (50-52 кгс/мм2).
Упрочняемые деформируемые сплавы алюминия являются наряду со сталью одним из основных конструкционных материалов, которые используют в строительстве, судо- и вагоностроении, при изготовлении мебели с металлическим каркасом и т.д.
Литейные алюминиевые сплавы характеризуются более высоким содержанием легирующих компонентов (от 6 до 13%), благодаря чему образуются легкоплавкие эвтектики, обладающие жидкотекучестью. Марки литейных алюминиевых сплавов обозначаются буквами АЛ и цифрами, указывающими номер сплава (марки).
Литейные алюминиевые сплавы по химическому составу объединяют в пять групп: сплавы на основе системы алюминий-магний, алюминий – кремний, алюминий – медь, алюминий – кремний – медь и алюминий – другие компоненты. Из названных групп сплавов наиболее широко используются сплавы системы алюминий – кремний, называемые силуминами.
|
На уровень вверх
Купить