книги / Основы металловедения и термообработки

ний. Вторая цифра указывает систему легирования сплава: О- технический Al, 1 - Al - Си - Mg, 2 - Al - Си - Мп и Al - Li, 3 - A l- M g - Si и A l- M g - S i- Си, 4 - A l- Mn, 5 - A l- Mg, 9 - Al - Zn - Mg и Al - Zn - Mg - Си; цифры 6, 7, 8 - резервные для новых сплавов. Последние две цифры в марке указывают порядковый номер сплава. В ГОСТ4784-74 дана традиционная буквенная и новая цифровая маркировка сплавов. Новым спла­ вам дают только цифровую маркировку.

В состоянии однофазного a -твердого раствора (см. рис. 98) сплавы высокопластичны и имеют низкую прочность. Эти де­ формируемые сплавы бывают двух типов - не упрочняемые и упрочняемые термообработкой.

Более легированные сплавы, имеющие в структуре эвтек­ тику, плохо деформируются, но обладают хорошими литейными свойствами: жидкотекучестью, малой усадкой и концентриро­ ванной пористостью. Наилучшие литейные свойства имеют эв­ тектические и близкие к эвтектическим по составу сплавы.

Состав и свойства некоторых алюминиевых сплавов приве­ дены в табл. 18.

Деформируемые алюминиевые ставы типа АМц и АМг, не упрочняемые термообработкой, применяют для изделий, по­ лучаемых глубокой вытяжкой, сваркой, от которых требуется высокая коррозионная стойкость (масло-, бензинопроводы, сварные баки, переборки, корпуса и мачты судов, узлы подъем­ ных кранов, лифтов, рамы вагонов, кузова автомобилей и др.). Эти сплавы систем А1 - Мп и Al - Mg используют также в нагартованном (80 % деформации) и полунагартованном (40%) состоянии. Однако наклеп резко снижает их пластичность (рис. 99). Сплавы АМг и АМц отжигают при 350-420 °С.

Из деформируемых алюминиевых сплавов, упрочняемых термообработкой, широко известны дуралюмины (маркируются буквой Д). Это высокопрочные сплавы системы А1 - Си, допол­ нительно легированные магнием, марганцем, кремнием и дру­ гими элементами.

192

случае достигается наибольшая твердость), так как эти зоны очень малы (дискообразная форма диаметром до ~ 100 и толщи­ ной до ~ 5 межатомных расстояний), их очень много, и они со­ храняют напряжения когерентной связи. При дальнейшем раз­ витии старения зоны Гинье - Престона увеличиваются, форми­ руются обособившиеся частицы фазы типа СиА12, которые укрупняются и коагулируют, вследствие чего твердость снижа­ ется (наблюдается процесс перестаривания).

Старение снижает коррозионную стойкость сплава. Для ее повышения дуралюминиевые листы плакируют с обеих сторон чистым алюминием. Плакирование осуществляют совместной прокаткой, обеспечивающей толщину тонкого слоя чистого алюминия (2-5 % толщины основного листа), сваренного с ос­ новным металлом.

Для повышения коррозионной стойкости деталей из дуралюмина их подвергают анодной поляризации в 10%-ном раство­ ре серной кислоты, образующей на их поверхности защитную оксидную пленку.

Дуралюмины плохо свариваются, поэтому их применяют для изготовления клепаных изделий.

Высокопрочные алюминиевые сплавы маркируют бук­ вой В. Они отличаются высоким значением предела текучести <?0,2, близким значению предела прочности. Эти сплавы системы Al-Zn-Mg-Cu с добавками Мп и Сг или Zn. Их упрочнение при старении связано с образованием дисперсных метастабильных фаз типа MgZn2, CuMgAl2, MgjZn3Al2. Например, сплав В95 имеет прочность а = 500-650 МПа, но меньшую, чем обычный дуралюмин, пластичность (6 = 10 %).

Для самолете- и ракетостроения разработаны сплавы сис­ темы Al-Li-Mg, имеющие прочность, близкую прочности дуралюминов (ов = 400 МПа), но со значительно меньшим удельным весом (на 12 % легче сплава Д16 и на 15 % - сплава В95).

Литейные алюминиевые ставы по химическому составу являются системами сплавов Al-Si, Al-Cu и Al-Mg. Лучшими

195

из них, особенно для фасонного литья, являются сплавы Al-Si, называемые силуминами. Литейные алюминиевые сплавы в со­ ответствии с ГОСТ 1583-89 маркируют буквой А, за которой следуют буквы, обозначающие легирующий элемент: K-Si, M-Cu, Mr-Mg, H-Ni, Кд-Cd. Цифры после букв указывают со­ держание элемента (если < 1,5 % - не указывают). Сохранилась

итрадиционная маркировка с обозначением АЛ.

Вдвойных силуминах с увеличением содержания Si до эв­ тектического состава (11,6 % Si) повышается прочность и сни­ жается пластичность. Они не упрочняются термообработкой. Единственный способ повышения их механических свойств - измельчение структуры путем модифицирования натрием, вво­ димом в виде NaF и NaCl в жидкий сплав в количестве 2-3 % от массы сплава. Модифицируют и легированные силумины, со­ держащие более 5-6 % Si. После модификации прочность силу­

минов увеличивается на 25 %, а относительное удлинение - в 2 раза (рис. 100).

Рис. 100. Зависимость механических свойств для модифицированного (штриховые линии)

и немодифицированного (сплошные линии) силумина от содержания кремния

11.3. Титан и его сплавы

Титан - металл серебристо-белого цвета с малым удельным

пературе 882 °С, существует в гексагональной плотноупакованной (а) или в объемно-центрированной ф ) решетках.

Благодаря высокой удельной прочности (ав/у) титановые сплавы нашли применение в самолете- и ракетостроении. Одна­ ко низкий модуль упругости £ = 1 1 2 ГПа затрудняет изготовле­ ние из них жестких конструкций.

Легирующие элементы титановых сплавов делятся на а-ста- билизаторы, Р-стабилизаторы и нейтральные (рис. 101). Из леги­ рующих элементов, являющихся Р-стабилизагорами, Mo, V, Та и№> неограниченно растворяются в Tip. Другие Р-стабилизаторы (Cr, Mn, Fe, Ni, W, Си) образуют с титаном диаграммы состояния с эвтектоидным распадом P-фазы. Наибольшее влияние на повы­ шение прочности и жаропрочности титановых сплавов, а также на эффективность их термообработки оказывают Mo, V, Сг, Мл.

б в г

Рис. 101. Диаграммы состояния титана - легирующий элемент (схемы): а - Ti-a-стабилизаторы; б - Ti-изоморфные Р-стабилизаторы; в - Ti-эвтектоидообразующие Р-стабилизаторы; г - Ti-нейтральные элементы

сваривается и является одним из лучших материалов для изде­ лий, работающих при криогенных температурах.

Т а б л и ц а 19

Состав и механические свойства некоторых титановых сплавов

Псевдо а-сплавы (содержат 2-8 % P-фазы) имеют более вы­ сокую технологическую пластичность, чем а-сплавы, и широко используются для производства тонких листов, листоштамповок. Легирование их Zr, V и Mo снижает пластичность, но значитель­ но повышает прочность и жаропрочность. Сплав ВТ20 является наиболее жаропрочным листовым титановым сплавом и предна­ значен для длительной работы при температурах до 500 °С.

Единственный вид термообработки титановых а-сплавов и псевдо а-сплавов - отжиг для снятия наклепа и уменьшения остаточных напряжений.