Химический состав (по легирующим элементам) и типичные механические свойства сплавов алюминия, не упрочняемых термической обработкой

 

 

Сплав	Содержание элемента, %		Механические свойства
	Mn	Mg	σв	σ0,2	δ, %
			МПа
АМц АМг2 АМг3 АМг5 АМг6	1,0-1,6 0,2-0,6 0,3-0,6 0,3-0,6 0,5-0,8	- 1,8-2,8 3,2-3,8 4,8-5,8 5,8-6,8	130 (170) 200 (250) 220 300 340 (400)	50 (130) 100 (200) 110 150 170 (300)	23 (10) 23 (10) 20 20 18 (10)

 

Структура сплава АМц состоит из a-твёрдого раствора и вторичных выделений фазы MnAl ₆ (рис.1.5, а), переходящих в твёрдый раствор при повышении температуры. Однако, в присутствии железа (неизбежное загрязнение) образуется тройное соединение (Mn, Fe)Al₆, а оно нерастворимо в алюминии, поэтому сплав АМц не упрочняется термической обработкой.

Рис. 1.5. Диаграммы состояния: а – Al – Mn; б – Al – Mg

Марганец, в отличие от остальных элементов, не только не ухудшает коррозионной стойкости алюминиевого сплава, но несколько улучшает её. Поэтому сплавы Al-Mn превосходят чистый алюминий более высокой прочностью и коррозионной стойкостью. В отожженном состоянии сплав обладает высокой пластичностью и низкой прочностью. Пластическая деформация упрочняет сплавы почти в 2 раза.

Сплавы АМг относятся к системе Al-Mg (рис.1.5, б). Магний образует с алюминием a--твёрдый раствор, концентрация которого при повышении температуры увеличивается от 1,4 до 17,4% в результате растворения Mg₂Al₃. Однако сплавы до 7% Mg дают очень незначительное упрочнение при термической обработке. Магний уменьшает плотность алюминиевого сплава (т.к. он легче алюминия) и повышает прочность, не снижая пластичности. При повышении содержания магния в структуре сплавов АМг увеличивается количество фазы Mg₂Al₃. При этом временное сопротивление повышается от 110 МПа (АМг1) до 430 МПа (АМг6), в то время как относительное удлинение снижается с 28% до 16%. Легирование магнием, кроме того, вызывает склонность к окислению во время плавки, разливки и кристаллизации, что приводит к появлению оксидных плёнок в структуре и снижению механических свойств. Поэтому сплавы с высоким содержанием магния (АМг6) для устранения склонности к окислению легируют бериллием. Укрупнение зерна, вызванное бериллием, устраняется добавкой титана или циркония. Сплавы Al-Mg добавочно легируют марганцем, который, образуя дисперсные частицы Mn Al₆, упрочняет сплав и способствует измельчению зерна.

Слитки сплава АМг6 перед горячей деформацией подвергают гомогенизационному отжигу, при котором неравновесные избыточные фазы переходят в твердый раствор на основе алюминия. В деформированных полуфабрикатах этот раствор является основной структурной составляющей. Микродобавки бериллия, вводимого для уменьшения окисляемости, и титана для измельчения зерна своих структурных составляющих не образуют.

Деформированные полуфабрикаты из сплавов системы Al-Mg в большинстве случаев имеют рекристаллизованную структуру. Исключением из этого правила является сплав 01570, легированный скандием и цирконием. Все виды полуфабрикатов из этого сплава имеют нерекристаллизованную (полигонизированную) структуру и благодаря этому обладают повышенными прочностными свойствами.

Сплавы АМц и АМг в виде листов, а также прокатанного или прессованного материала, поставляют в отожженном состоянии (мягком – АМг М; в марочном обозначении добавляется буква М). Отжиг сплавов АМц и АМг2 проводят при 350-410 °С; сплава АМг3 – при 270-280°С и сплава АМг5 – при 310-335°С, охлаждение на воздухе. Повышение прочности при некотором уменьшении пластичности изделий простой формы (листы, плиты) достигаются с помощью пластической деформации.

Сплавы АМц и АМг легко обрабатываются давлением (штамповка, гибка), хорошо свариваются и обладают высокой коррозионной стойкостью. Упрочнение, создаваемое нагартовкой, снимается в зоне сварки. Обработка резанием затруднена.

Эти сплавы применяют для сварных и клёпаных элементов конструкций, испытывающих небольшие нагрузки и требующие высокого сопротивления коррозии. Например, сплавы АМц, АМг2, АМг3 нашли применение при изготовлении ёмкостей для жидкости (баки для бензина), трубопроводов, палубных надстроек морских и речных судов.

Для средненагруженных деталей и конструкций используют сплавы Амг5 и АМг6 (подвесные нагруженные потолки, переборки судов, лифты, узлы подъёмных кранов, мачты и корпуса судов на воздушной подушке, с подводными крыльями, небольших катеров.