Особенности термообработки алюминиевых сплавов

Обозначение сплавов деформируемых алюминиевых (ГОСТ 4784-97)

К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относят:

дюралюмины,
сплавы авиаль (авиационные сплавы),
высокопрочные сплавы для ковки и штамповки,
жаропрочные сплавы.

В маркировке сплавов приняты специальные обозначения:

буквы «Д» — сплав типа дюралюмин,
«АК» — алюминиевый ковочный сплав,
«АД» — алюминий деформируемый,
«АВ» — алюминиевый высокопрочный сплав,
«В» — высокопрочный сплав,
«А» в начале марки — технический алюминий (АД, АД1, АВ),
цифра после букв обозначает условный номер сплава.

После условного номера следуют обозначения, характеризующие состояние сплава:

М — мягкий (отожжёный);
Т — термически обработанный
и т.д.

В сплавах типа АМг цифра после букв означает среднее содержание магния в процентах.

Дюралюмины

Дюралюмины — сплавы Al-Cu-Mg с добавлением марганца. По ГОСТ 4784-97 марки Д1; Д16; Д18 и Д19 хорошо деформируются в горячем и холодном состоянии. Дюралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием в закалённом и состаренном состоянии и плохо — в отожжённом, хорошо свариваются точечной сваркой.

Высокопрочные сплавы

Высокопрочные сплавы, например, В95, обладают высокой прочностью, но меньшей пластичностью. В горячем состоянии имеют хорошую пластичность. Легко деформируются в холодном состоянии после отжига. Сплав В95 хорошо обрабатывается резанием и сваривается точечной сваркой, но не сваривается аргоно-дуговой и газовой.

Сплавы для ковки и штамповки

Сплавы для ковки и штамповки — АК4, АК6, АК8 и другие. Сплавы этого типа отличаются высокой пластичностью и удовлетворительными литейными свойствами. Например, сплав АК6 используют для деталей сложной формы и средней прочности. Сплав АК8 рекомендуется для тяжелонагруженных штампованных деталей. АК6 и АК8 хорошо обрабатываются резанием и удовлетворительно свариваются контактной сваркой.

Жаропрочные сплавы

Жаропрочные сплавы, например, Д20 используют для деталей, работающих при температуре до 300°С. Жаропрочные сплавы дополнительно легируют железом, никелем и титаном.

Не упрочняемые термической обработкой

К деформируемым алюминиевым сплавам, не упрочняемым термической обработкой, относят сплавы с марганцем или магнием. Сплавы легко обрабатываются давлением, хорошо свариваются и обладают высокой коррозийной стойкостью. Обработка резанием затруднена. Для средненагруженных деталей и конструкций используют сплавы АМг5 и АМг6. Сплавы АМц используют для сварных деталей трубопроводов и ёмкостей для жидкостей. Сплавы АД, АДО, АД1 применяют для изготовления деталей с высокими пластическими свойствами.

Источник

Термообработка алюминиевых сплавов

Термическая обработка алюминиевых сплавов предназначена для корректировки характеристик материала с помощью воздействия высоких температур. Различными способами обработки можно добиться широкого разнообразия структуры и свойств.

Сплавы, которые содержат примеси в размере 15-18%, имеют вид твердого раствора. В качестве дополнительных компонентов применяются медь, магний, цинк, кремний и другие вещества, различное сочетание которых и их процентное соотношение прямо пропорционально влияют на свойства материала.

В обычном состоянии алюминиевые сплавы не отличаются высокой прочностью, при этом довольно пластичны. Наиболее неустойчивые сплавы включают в состав большое количество легирующих компонентов, которые влияют на равновесную структуру.

Для упрочнения алюминиевых сплавов применяется методы термообработки. Путем равномерного нагрева, который регламентируется техническими условиями, получают соответствующую структуру, необходимую для начальной стадии распада твердого раствора.

С помощью термообработки можно получить множество типов структуры материала, которые соответствуют требованиям производства. Термическая обработка позволяет создать структуру, не имеющую аналогов.

На сегодняшний день разработано множество методов термообработки алюминиевых изделий, среди которых наибольшую популярность обрели три: отжиг, закалка, старение.

Особенности термообработки алюминиевых сплавов

Алюминий и его сплавы требуют особого подхода к термообработке для достижения определенной прочности и структуры материала. Очень часто применяют несколько методов термообработки. Обычно, после закалки следует старение. Но некоторые типы материалов могут подвергаться старению без закалки.

Такая возможность появляется после отливки, когда компоненты, при повышенной скорости охлаждения, могут придать металлу необходимую структуру и прочность. Это происходит во время литья при температуре около 180 градусов. При такой температуре повышается уровень прочности и твердости, а также снижается степень тягучести.

Каждый из методов термообработки имеет некоторые особенности, которые стоит учитывать при обработке алюминиевых изделий.

Отжиг необходим для придания однородной структуры алюминиевому сплаву. С помощью этого метода состав становиться более однородным, активизируется процесс диффузии и выравнивается размер базовых частиц. Также можно добиться снижения напряжения кристаллической решетки. Температура обработки подбирается индивидуально, исходя из особенностей сплава, необходимых конечных характеристик и структуры материала.

Важным этапом отжига является охлаждение, которые можно проводить несколькими способами. Обычно проводят охлаждения в печи или на открытом воздухе. Также применяется поэтапное комбинированное охлаждение, сначала в печи, а потом на воздухе.

От скорости снижения температуры напрямую зависят характеристики готового материала. Быстрое охлаждение способствует образованию перенасыщенности твердого раствора, а медленное – значительного уровня распада твердого раствора.

Закалка требуется для упрочнения материала путем перенасыщения твердого раствора. Этот метод основан на нагреве изделий температурам и быстром охлаждении. Это способствует полноценному растворению составных элементов в алюминии. Используется для обработки деформируемых алюминиевых сплавов.

Для использования этого способа нужно правильно рассчитать температуру обработки. Чем выше степень, тем меньше времени требуется на закалку. При этом стоит подобрать температуру так, чтобы она превышала значение, необходимое для растворимости компонентов, но была меньше границы расплава металла.

Методом старения достигается увеличение прочности алюминиевого сплава. Причем необязательно подвергать изделия искусственному старению, так как возможен процесс естественного старения.

В зависимости от типа старения изменяется скорость структурных изменений. Поэтому искусственное старение более предпочтительно, так как оно позволяет повысить производительность работ. Подбор температуры и времени обработки зависит от свойств материала и характеристик легирующих компонентов.

Правильное сочетание уровня нагрева и времени выдержки позволяет повысить прочность и пластичность. Такой процесс называется стабилизацией.

Методы отжига алюминиевых листов

Отжиг алюминиевых сплавов не является обязательным к применению. Но в некоторых случаях без этого способа термообработки невозможно достичь желаемых характеристик материала.

Причиной применения отжига может стать особое состояние сплава, которое может выражаться в понижении пластичности материала.

Применение отжига рекомендуется при наблюдении трех типов состояний:

Свойственное литым изделиям неравновесное состояние связано с разницей температурных режимов. Скорость охлаждения литых изделий значительно превышает рекомендуемую, при которой достигается эффект равновесной кристаллизации.
Пластическая деформация. Такое состояние может быть вызвано технологическими требованиями к характеристикам и форме готового изделия.
Неоднородная структура материала, вызванная иными методами термообработки, в том числе закалкой и старением. В таком случае происходит выделение одного из легирующих компонентов в интерметаллидную фазу, сопровождающуюся перенасыщением компонентов.

Вышеуказанные проблемы могут устранятся методом отжига. Нормализация структуры и состояния алюминиевого сплава сопровождается повышением пластичности. В зависимости от типа неравновесного состояния подбираются различные методы отжига.

На сегодняшний день выделяют три режима отжига:

Гомогенизация. Предназначен для обработки литых слитков. В процессе термической обработки слитков при высоких температурах достигается равномерная структура. Это позволяет упростить процесс проката с уменьшением количества производственных расходов. В некоторых случаях может применяться для повышения качества деформированных изделий. Температура отжига соблюдается в пределах 500 градусов с последующей выдержкой. Охлаждение можно проводить несколькими способами.
Рекристаллизация. Применяется для восстановления деформированных деталей. При этом требуется предварительная обработка прессом. Температура отжига варьируется в диапазоне от 350 до 500 градусов. Время выдержки не превышает 2-х часов. Скорость и способ охлаждения не имеет особых рамок.
Гетерогенизация. Дополнительная отжиг после других методов термообработки. Этот метод необходим для разупрочнения алюминиевых сплавов. Данный метод обработки позволяет понизить степень прочность с одновременным повышением уровня пластичности. Отжиг производится примерно при 400 градусах Цельсия. Выдержка обычно составляет 1-2 часа. Этот тип отжига значительно улучшает эксплуатационные характеристики металла и повышают степень сопротивления коррозии.

Закалка алюминиевых отливов

Закалка подходит не для всех типов алюминиевых сплавов. Для успешного структурного изменения, сплав должен содержать такие компоненты как медь, магний, цинк, кремний или литий. Именно эти вещества способны полноценно растворится в составе алюминия, создав структуру, имеющую отличные от алюминия свойства.

Данный тип термообработки проводиться при интенсивном нагреве, позволяющем составным элементам раствориться в сплаве, с дальнейшим интенсивным охлаждением до обычного состояния.

При выборе температурного режима следует ориентироваться на количество меди. Также, нужно учитывать свойства литых изделий.

В промышленных условиях температура нагрева под закалку колеблется в диапазоне от 450 до 560 градусов. Выдержка изделий при такой температуре обеспечивает расплавление компонентов в составе. Время выдержи зависит от типа изделия, для деформированных обычно не превышает более часа, а для литых – от нескольких часов до двух суток.

Скорость охлаждения при закалке необходимо подбирать так, чтобы состав алюминиевого сплава не подвергался распаду. На промышленном производстве охлаждение проводят с помощью воды. Однако такой способ не всегда оптимально подходит, так как при охлаждении толстых изделий происходит неравномерное снижение температуры в центре и по краям изделия. Поэтому для крупногабаритных и сложных изделий применяются другие методы охлаждения, которые подбираются индивидуально.

Старение алюминиевых сплавов

Старение проводится для улучшения прочностных характеристик изделия. Этот вид термической обработки заключается в выдержке в условиях обычного температурного режима.

Повышение прочности достигается путем распада твердого раствора, что необходимо после закалки, так как закалка приводит к пресыщенности металла.

Существует два способа старения алюминиевых сплавов: естественное и искусственное.

Естественное старение происходит без предварительного нагрева при обычных температурах. Это может происходить в условиях обычного склада или промышленного помещения, где температура воздуха не превышает 30 градусов.

Естественное старение возможно из-за особого свойства алюминия, которое называется «свежезакаленное состояние». Свойства изделий значительно отличаются сразу после закалки и после некоторого времени пребывания на складе.

Искусственное старение проводится путем нагрева изделий до температуры 200 градусов. Это активирует процесс диффузии, что способствует улучшенному растворению составных элементов. Выдержка составляет от нескольких часов до нескольких суток.

Следует отметить, что искусственно состаренные сплавы можно вернуть к изначальному состоянию. Для этого нужно нагреть изделие до 250 градусов с выдержкой до одной минуты. Выдержка должна проводится в селитряной ванне в строго определенное время, с точностью до нескольких секунд.

Причем подобный возврат можно выполнять несколько раз, без потери прочности материала, но с небольшим изменением свойств. Возврат состаренного металла обычно проводят с целью восстановления пластичности, необходимой для изменения формы изделия.

Любой из типов термообработки широко используется в промышленности. Благодаря чему у производителей есть возможность получения материалов, полностью соответствующих требованиям производства. Причем такая обработка сплавов позволяет значительно улучшить свойства алюминия и получить материал, не имеющий аналогов.

Главное условие при термообработке – соблюдение требований и рекомендаций к температурному режиму обработки и времени выдержки. Малейшие отклонения могут привести к необратимым изменениям свойств материала.

Источник

Алюминий и его сплавы

В зависимости от назначения алюминиевые сплавы подразделяются на:

Деформируемые алюминиевые сплавы поставляются в виде листового проката (преимущественно), фасонного профиля, сортовых прутков, проволоки и труб (в основном прессованных).

Назначение некоторых сплавов алюминия:

Коррозионно-стойкие сплавы типа АМц, АМг2, АМг6 отличаются высокой пластичностью, хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью. Сплавы используются в отожженном, нагартованном и полунагартованном состоянии, термообработкой не упрочняются. Используются для изготовления трубопроводов для масла и бензина, радиаторов тракторов и автомобилей, сварных бензобаков, заклепок, корпусов мачт и судов и т.д..

Прокат из алюминия и его сплавов, в том числе:

Плиты

Плиты из алюминия и его сплавов изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 17232-99 из алюминия марок: А7, А6, А5, АО с химическим составом по ГОСТ 11069 PDF ; АДОО, АДО, АД, АД1 с химическим составом по ГОСТ 4784 ; из алюминиевых сплавов марок: АМц, АМцС, АМг2, АМгЗ, АМг5, АМгб, 1915, АВ, Д1, Д16, В95, АК4-1 с химическим составом по ГОСТ 4784 PDF ; Д19, Д20, ВАД1.

Плиты изготовляют без обрезки боковых кромок.

Прутки

Прутки из алюминия и его сплавов (круглые, квадратные, шестигранные) изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 21488-97 PDF нормальной, повышенной, высокой точности; без термической обработки (горячепрессованные), мягкие (отожженные), закаленные и естественно состаренные, закаленные и искусственно состаренные; нормальной и повышенной прочности.

Листы

Листы из алюминия и алюминиевых сплавов изготовляются согласно ГОСТ 21631-76 .

Источник

Гост термическая обработка алюминия

СПЛАВЫ АЛЮМИНИЕВЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ

Aluminium casting alloys. Specifications

Дата введения 1997-01-01

1 РАЗРАБОТАН Донецким государственным институтом цветных металлов

ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации протокол N 4 от 21 октября 1993 г.

За принятие проголосовали:

Читайте также: Гост 533307 2009

Наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Казахстан

Главная государственная инспекция Туркменистана

3 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 19 июня 1996 г. N 402 межгосударственный стандарт ГОСТ 1583-93 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1997 г.

5 ИЗДАНИЕ с Поправками (ИУС 6-98, 3-2000, 7-2004)

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 9, 2020 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на алюминиевые литейные сплавы в чушках (металлошихта) и в отливках, изготовляемых для нужд народного хозяйства и экспорта.

Требования 3.3, 4.3.5 и 4.3.6 настоящего стандарта являются обязательными.

Термины, применяемые в стандарте, и их определения приведены в приложении А.

(Поправка, ИУС 6-98).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.4.013-85* Система стандартов безопасности труда. Очки защитные. Общие технические условия

* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 12.4.013-97**.

** С 1 июля 2008 года на территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 12.4.230.1-2007. — Примечание изготовителя базы данных.

3 Марки

3.1 Марки и химический состав алюминиевых литейных сплавов должны соответствовать приведенным в таблице 1.

примесей, не более

сумма учитываемых примесей

(Сплавы на основе системы алюминий-

(Сплавы на основе системы алюминий- кремний-

Свинца + олова + сурьмы 0,3

АК12М2
(АК11М2, АК12М2, АК12М2р)

(Сплавы на основе системы алюминий-

(Сплавы на основе системы алюминий- прочие компо-

1 Обозначение марок сплавов:

пч — повышенной чистоты;

оч — особой чистоты;

л — литейные сплавы;

В скобках указаны обозначения марок сплавов по ГОСТ 1583, ОСТ 48-178 и по техническим условиям.

2 Обозначение способов литья:

З — литье в песчаные формы;

В — литье по выплавляемым моделям;

К — литье в кокиль;

Д — литье под давлением.

Сумма учитываемых примесей для литья по выплавляемым моделям распространяется также на литье в оболочковые формы.

3 Допускается не определять массовую долю примесей в сплавах при производстве отливок из металлошихты известного химсостава (за исключением примеси железа).

4 При применении сплавов марок АК12 (АЛ2) и АМг5Мц и (АЛ28) для деталей, работающих в морской воде, массовая доля меди не должна превышать: в сплаве марки АК12 (АЛ2) — 0,30%, в сплаве марки АМг5Мц (АЛ28) — 0,1%

5 При применении сплавов для литья под давлением допускается в сплаве марки АК7Ц9 (АЛ11) отсутствие магния; в сплаве марки АМг11 (АЛ22) содержание магния 8,0-13,0%, кремния 0,8-1,6%, марганца до 0,5% и отсутствие титана.

6 Сплавы марок АК5М7 (А5М7), АМг5К (АЛ13), АМг10 (АЛ27), АМг10ч (АЛ27-1) не рекомендуются к использованию в новых конструкциях.

7 В сплаве АК8М3ч (ВАЛ8) допускается отсутствие бора при условии обеспечения уровня механических характеристик, предусмотренных настоящим стандартом. При изготовлении деталей из сплава АК8М3ч (ВАЛ8) методом жидкой штамповки массовая доля железа должна быть не более 0,4%.

8 При литье под давлением в сплаве АК8л (АЛ34) допускается снижение предела массовой доли бериллия до 0,06%, повышение допустимой массовой доли железа до 1,0% при суммарной массовой доле примесей не более 1,2% и отсутствие титана.

9 Для модифицирования структуры в сплавы АК9ч (АЛ4), АК9пч (АЛ4-1), АК7ч (АЛ9), АК7пч (АЛ9-1) допускается введение стронция до 0,08%.

10 Примеси, обозначенные прочерком, учитываются в общей сумме примесей, при этом содержание каждого из элементов не превышает 0,020%.

11 Рафинированные сплавы в чушках обозначают буквой "р", которая ставится после обозначения марки сплава.

12 В заказе, в конструкторской документации, при маркировке отливок допускается указывать марку сплава без дополнительного обозначения марки в скобках или марку, обозначенную в скобках.

13 По соглашению с потребителем допускается изготавливать чушки, состав которых по массовым долям отдельных элементов (основных компонентов и примесей) отличается от указанного в таблице 1.

14 При применении сплавов для литья под давлением допускается в сплаве АМг7 (АЛ29) содержание примесей бериллия до 0,03% и кремния до 1,5%.

15 В сплаве марки АМг11 (АЛ22) допускается отсутствие титана.

16 Сплавы, предназначенные для изготовления изделий пищевого назначения, обозначаются буквой "П", которая ставится после обозначения марки сплава.

Источник