Алюминий и его сплавы Плавильный цех

Алюминий и его сплавы

Плавильный цех

Плавильная печь

Полу непрерывная кристаллизация

Слитки алюминия (чушки)

Слитки после кристаллизации

Термообработка сплавов алюминия Отжиг 1. Гомогенизационный (0, 8 -0, 9 Тпл) 2. Рекристаллизационный (0. 4 - 0, 6 Тпл) 3. Гетерогенизационный (отжиг на возврат) Закалка без полиморфного превращения Старение (естественное Т= 20 С) (искусственное Т >20 С)

Температура отжига алюминиевых сплавов А-обычная гомогенизация; Б- высокотемпературная гомогенизация; В- рекристаллизационный отжиг; Г- дорекристаллизационный отжиг

Загрузка слитков в печь на гомогенизацию

Микроструктура сплава Д 16 в литом состоянии и после гомогенизации

Схема изменения структуры сплава после деформации и рекристаллизации

Изменение размера зерна и механических свойств сплава при рекристаллизации

Изменение структуры сплава при рекристаллизации

Упрочняющая термообработка (закалка + старение)

Упрочнение сплавов за счет выделения зон ГП

Диаграмма состояния Al - Cu

Температурный интервал закалки и старения алюминиевых сплавов

Изменение механических свойств при старении 1 – стадия зонного старения; 2 – стадия фазового старения; 3 – стадия коагуляционноего старения

Изменение структуры сплава Д 16 после закалки и старения

Влияние температуры на процесс старения

Алюминиевые сплавы

Классификация алюминиевых сплавов 1 – деформируемые неупрочняемые ТО 2 – деформируемые упрочняемые ТО

Алюминиевые деформируемые сплавы

Первичный алюминий

Основные системы легирования алюминиевых сплавов

Маркировка алюминиевых сплавов осуществляется тремя способами: • в буквенно-цифровом виде, • только в цифровом виде по ГОСТ • с учетом требований международного стандарта (международная маркировка) ИСО 209 -1 Буквенно-цифровая: Буквы в маркировке сплавов означают: А – чистый алюминий АД – алюминий деформируемый АВ – алюминий авиационный Д – дюралюмины В – высокопрочные сплавы АК – ковочные Цифры после буквенного обозначения указывают на номер разработки сплава. Основные группы сплавов алюминия следующие:

Цифровая маркировка по ГОСТ не совпадает с международной маркировкой алюминиевых сплавов Первая цифра обозначает основу алюминиевого сплава. Цифрой "1" обозначают сплавы на основе системы Al-Сu-Мg; Цифрой "2" - сплавы на основе системы Al-Сu; Цифрой "3" - сплавы на основе системы Al-Mg-Si; Цифрой "4" - сплавы на основе системы Аl-Li, а также сплавы, легированные малорастворимыми компонентами, например переходными металлами (марганец, хром, цирконий); Цифрой "5", сплавы на основе системы Al-Mg и называются магналиями; Цифрой "9". сплавы на основе систем Аl-Zn-Мg или Аl-Zn-Мg-Сu Цифры 6, 7 и 8 - резервные. Вторая цифра обозначает основной легирующий компонент или основные легирующие компоненты. Второй цифрой "0" обозначаются различные марки алюминия, спеченные алюминиевые сплавы (САС), различные сорта пеноалюминия. Последние две цифры в цифровом обозначении алюминиевого сплава - это его порядковый номер.

Соответствие маркировок алюминиевых сплавов Россия Международная ASTM Технический алюминий АД 0, АД 1, АД 1 ххх (Al-Cu-Mg) Дюралюмины Д 1, Д 16, Д 19, ВАД 1, Д 18 2 ххх (Al-Mn) АМц1, АМц2 3 ххх (Al-Si) Силумины 4 ххх (Al-Mg) Магналии АМг 1 –АМг 6 5 ххх (Al-Mg-Si) Авиали АВ, АД 31, АД 33, АД 35 6 ххх (Al-Cu-Mg-Si) Ковочные АК 4, АК 4 -1, АК 6, АК 8 (Al-Zn-Mg-Cu) Высокопрочные В 93, В 95, В 96, В 65 7 ххх (Al-Li-Mg), (Al-Cu-Li) Сверхлегкие 1420, ВАД 23 8 ххх

Технологическая маркировка Для указания состояния деформированных полуфабрикатов, изготавливаемых из алюминиевых сплавов, используется буквенно-цифровая система обозначений после марки сплава. Без обозначения значит без термической обработки. А - плакированный; М - мягкий отожженный; Н - нагартованный; Н 3 - нагартованный на три четверти; Н 2 - нагартованный на одну вторую; Н 1 - нагартованный на одну четверть; Т - закаленный и естественно состаренный; Т 1 - закаленный и искусственно состаренный на максимальную прочность; Т 2, Т 3 - режимы искусственного старения, обеспечивающие перестаривание материала (режимы смягчающего искусственного старения);

Микроструктура листа сплава Д 16 с плакировкой поверхности

Деформируемые и неупрочняемые термообработкой сплавы алюминия 1. Технически чистый алюминий АД 0, АД 1 2. Сплавы системы Al Mn АМц1, АМц2 3. Сплавы системы Al Mg АМг 1 -АМг 6

Алюминий деформируемый АД 00, 0, 3% АД 0, 0, 5% АД 1, 0, 7% АД 1, 2%

Алюминиевая посуда

Диаграммы Al – Mn состояния сплавов Al - Mg

Механические свойства сплавов АМг

Листы из сплава АМц

Сплавы АМг 5, АМг 6

Кузов автомобиля из алюминия сплав АМг 10

Баночная тара

Сплав Д 16 основной сплав для изготовления конструкций самолетов

Обшивка корпуса самолета из сплавов типа АВ и АД

Алюминиевые профили, полученные горячим прессованием сплавы Д 1 -Д 16, В 93 -В 96, АД 31 -АД 35

Использование сплавов алюминия в авиастроении

Профили из сплавов Al –Mg - Si

Алюминиевые профили для строительства Сплавы АД 31 -АД 35

ВТМО Схема термообработки алюминиевых сплавов с использованием прессэфекта

Детали получаемые ковкой и штамповкой Сплавы АК 2 -АК 8

Алюминиевые детали получаемые штамповкой

Поршни двигателей жаропрочный сплав АК 4 -1

Алюминиевое литье

Детали из алюминиевых сплавов получаемые литьем

Зависимость литейных свойств от состава сплава Основными литейными свойствами являются: - жидкотекучесть, -объемная и линейная усадка, -склонность к образованию трещин. -усадочная пористость, -склонность к ликвации.

Новая маркировка буквенно-цифровая. Первая буква -А указывает на алюминиевую основу. Другие буквы указывают на основные легирующие элементы. К – кремний, М – медь, Мг – магний, Мцмарганец, Н – никель, Ц – цинк. Затем идет число, указывающее содержание элемента в целых процентах. Например, АК 12 М 2 – сплав системы алюминий–кремний, с содержанием кремния 12 % (в среднем) и меди 2 %. АМг 4 К – система алюминий–магний с содержанием 4 % магния и 1 % кремния.

Микроструктура сплава Al – Si а- немодифицированный; б- модифицированный

Литые детали автомобильного двигателя сплав АЛ 4

Назначение сплавов Предел прочности Вид термической Твердость, Марка при растяжении, обработки HB σв МПа АЛ 2 Отжиг АЛ 4 Закалка Старение Закалка и полное старение АЛ 9 Отжиг Закалка и полное старение АЛ 10 В Старение АЛ 8 Закалка 140 160 50 Назначение Малонагруженные детали (корпуса приборов, кронштейны и т. и. ) 150 200 50 70 230 70 140 180 50 45 50 Детали средней нагруженности сложной конфигурации (головки цилиндров, поршни, картеры сцеп ления и т. п. ) 150 170 80 90 Детали, работающие при повышенных температурах 60 Детали высоконагруженные, воспринимающие вибрационные нагрузки 290 Крупные нагруженные детали (корпуса компрессоров, картеров, блоков)

Спеченные алюминиевые сплавы типа САП и САС САП (спеченный алюминиевый порошок или спеченная алюминиевая пудра) - алюминий, упрочненный частицами оксида алюминия. Получают САП путем холодного, а затем горячего брикетирования при 500 -600 о. С тонкого окисленного алюминиевого порошка (пудры) и последующей деформации (прокатке, ковке, прессовании) горячепрессованных брикетов

Содержание Аl 2 О 3 в САП составляет в различных марках от 6 -9% (САП 1) до 18 22% (САП 4). С увеличением содержания оксида алюминия предел прочности повышается от 300320 для САП 1 и до 440460 МПа для САП 4. Относительное удлинение соответственно снижается от 5 -8% до 1, 5 -2%.

Важнейшим свойством САП является повышенная жаропрочность по сравнению со всеми деформируемыми алюминиевыми сплавами. Причем его свойства почти не изменяются в зависимости от длительности эксплуатации. Например, 100 -часовая длительная прочность САП при 500 о. С равна 450 -550 МПа, тогда как жаропрочные деформируемые и литейные алюминиевые сплавы при температурах > 350 о. С вообще длительно не работают.

Магний и его сплавы Mg