Деформируемые алюминиевые сплавы упрочняемые ТО (а-в)

Дуралюмины (дюраль) ( Д1, Д6, Д16 и т.п.) – сплавы системы Al –Cu

Хим. состав:Cu – 3,8-4,8%;

Mg, Мп £0,8%

Упрочняющая ТО: З + Старение

Д1 – сплавы системы AL –Сu-Mg Cu – 3,8 – 4,8% - основной ЛЭ Мg, 0,5-1,7%,Mn до 0,5% Fe £ 0,4%, Si £ 0,7% - примеси (-) Согласно диаграмме AL-Cu в сплавах образуются следующие фазы

a = Al(Сu) – тв. раст-р Сu и других элементов в Al, max растворимость Cu в Al = 5,7%,пластичный

q = CuAl₂(Al) – тв. р-р Al на базе крист. реш-ки хим. соед. CuAl₂, соединение стехиометрического состава содержит 54,1% Cu, хрупкое

Структура после литья – a + q ii, частицы q ii залегают по границам зерен и охрупчивают сплав sв = 200 МПа, d = до 5% Для устранения хрупкой q ii проводят закалку
Цель закалки: растворить грубые вторичные крист. q ii при выдержке и получить при быстром охлаждении в воде пересыщенный тв. р-р Cu в Al   З (500°) + выд. + охл. в Н2О ® пересыщ. Al(Сu) sв = 300 МПа, d ~ 20%

Пересыщ. тв. р-р неустойчив и склонен к старению (т.е. к распаду). Избыточные элементы будут стремиться выделиться из пересыщ. тв. р-ра.

Старение –это упрочнение закаленного сплава за счет распада пересыщенного твердого раствора и выделения вторичных избыточных фаз в мелкодисперсном виде в теле зерна aтв. р-ра (дисперсионное старение)

Старение может идти даже при комн.

Различают 2-а вида старения:

– естественное - выдержка закаленного сплава при комнатной t-ре 5-7 дней

– искусственное старение: нагрев до 100°…180°и выдержк 10…24 ч..

В процессе старения проходит три основные стадии

I стадия – образование зон Гинье-Престона.

Представляет собой скопление атомов Cu в виде наноразмерных плоских дисков, равномерно распределенных в пределах кристалла.

К.Р. искажается ®Zs_в, HRC

Различают ГП-1 ® ГП-2

Зоны ГП-2 образуются при более длительной выдержке или тем-ры. Отличаются более крупным размером и имеют подобие собственной К.Р.

Старение с образованием зон ГП наз-ся зонным и соответствует естественному старению.

При естеств. старении мах.s_в=400-450МПа, d ~ 17%

Если процесс идет при нагреве, то пойдут II и III стадии старения.

П стадия – образование метастабильной q ¹

При дальнейшейвыдержке при повыш. т-ре концентрация Cu в зонах ГП достигает 54,1%, т.е. соответствует CuAl_2.,но образутся искаженная кристал. решетка, которая когерентно связана с решеткой a-тв. р-ра.

s_в, и HRC

повышаются

q¹ стремится выделится.

. Ш стадия - Дальнейшая выдержка приводит к разрыву ког. связей ипревращениюq¹ ® q_п

Искажение КР уменьшается, поэтому

s_ви НRC снижаются.

3-я стадия недопустима.

При искусственном старении :ГП-1®ГП-2®q¹ ® q_п(CuAl₂)

Старение с образованием q¹ илиq_п называется фазовым и соответствует искусственному старению

Изменение мех св-в в процессе старения. Чем выше тем-ра старения, тем быстрее проходят все стадии, но тем ниже макс. уровень упрочнения, что связано с укрупнением упрочняющих фаз. Наиболее высокий уровень упрочнения может быть достигнут при естеств старении

Процессы старения при выдержке закаленного сплава начинаются не сразу, им предшествует инкубационный период, когда сплав сохраняет высокую пласт. и низкую тв-ть. В это время проводят обработку давленим, клепку, правку.

Естеств. состаренные сплавы подвергают ВОЗВРАТУ –это возвращение состаренного сплава к свежезакаленному состоянию.

Сплав нагревают до 230° и выдерживают 2-3 мин и быстро охлаждают. При этом зоны Г-П рассасываются и получается стр-ра пересыщ. тв. р-ра.

Применение дуралюмина.Для конструкций средней и повышенной прочности, работ. При перемен. нагрузках, строительные конструкции. Обшивки, шпангоуты, лонжероны самолетов, силовые каркасы, кузова грузовых автомоб

П. Литейные алюминиевые сплавы(силумины Al – Si)

.Сплавы должны обладать:.

– высокой жидкотекучестью,

– небольшой усадкой

– хорошо заполнять литейные формы

Это сплавы, содержащие в структуре эвтектику. Наиболее распространенными в машиностроении литейными алюминиевыми сплавами являютсясилумины -сплавы Al с Si (AЛ2, АЛ4, АЛ9), где А- алюм. сплав, Л – литейный, цифра – номер патента

AЛ2( 11-13%Si, остальное Al) имеет наиболее высокие мех. св-ва.

В литом состоянии сплав является заэвтектич. и состоит из эвтектики a + Si

игольчатого типа и включений хрупких первичных кристаллов Si

Si,входящий в состав эвтектики,при затвердевании выделяетсяв виде грубых кристаллов игольчатой формы, которые играют роль надрезов и сплав обладает низкими мех. св-ми:

s_в = 80-90 МПа, d = 1-3%

.Для улучшения мех. св-в проводят модифицирование Na (0,05-0,08%)путем присадки к расплаву солей –67%NaF + 33% NaCl. Это изменяет условия кристаллизации:

1- При введении Na изменяется вид диаграммы – т. эвт смещается вниз и вправо и сплав из заэвт. превращ. в доэвтектич. со структурой a + эвт

2.Кроме того Na обладает высоким поверхностным натяжением и придает эвтектике зернистое строение и мех.св-ва увеличиваются

s_в = 180-200 МПа, d = 6-8%

Доэвтектические сплавы АЛ4 (8-10%Si) и АЛ9 (6-8%Si), дополнительно содержат Mg (до 0,3-0,4%) и могут упрочняться Зак + старениеза счет выделения упрочняющей фазыMg₂Si.

(ТО: З_{до 530}^о+ охл. вода+ искуст. Старение _180-200^о)

Применение –отливают корпуса компрессоров, картеры двигателей внутреннего сгорания, блоки цилиндров, поршни автомобильных двигателе

14.6.2. МЕДЬ и ЕЁ СПЛАВЫ

1. t_пл. = 1083°С

2. кр.р. - ГЦК, нет полиморфных превращений

Св-ва меди:

1.­ электро и теплопроводность (уступает только золоту и серебру)

2.коррозионная стойкость

3.­ пластичность ( 40-45%)

4.высокие технологические св-ва; хорошо обрабатывается давлением, сваривается, легко поддается пайке.

Недостаток – высокая стоимость

Применяются сплавы на основе меди:латуни и бронзы,которые сохраняя положительные качества чистой меди, обладают хорошими механическими, технологическими и антифрикционными свойствами

Основные легирующие элементов в медных сплавах::

Цинк Zn Ц Марганец Mn Мц

Олово Sn О Магний Mg Мг

Алюминий Al А Кремний Si К

Железо Fe Ж Фосфор Р Ф

Никель Ni Н Свинец Рb С

Хром Cr Х Бериллий Ве Б

14.6.2.1. ЛАТУНИ– сплав Cu + Zn.Маркируются буквой Л

В зависимости от применения, латуни бывают деформируемые и литейные.

В деформируемых латунях, не содержащих кроме Cu и Zn других элементов, за буквой Л следует число, показывающее содержание меди Cu

Л68 –68%Cu, 32% Zn,

в многокомпонентных латунях после Л следуют буквенные обозначения элементов , числа после букв указывают содержание меди и каждого ЛЭ

ЛАН 59-3-2 – 59%Cu, 3%Al, 2% Ni, остальное Zn.

В литейных латунях –указывается содержаниеZn, а количествокаждого ЛЭ ставится непосредственно за буквой, обозначающего его

ЛЦ40Мц2 –40% Zn, 2% Мn, ост.Cu

Согласно диаграмме Cu – Zn в латунях образуются фазы:

a– тв. р-р Zn в Cu,предельная растворимость 39% Zn,пластичная, b –неупорядоченный тв. р-р на базе электронного соединения CuZn,(с ОЦК решеткой), существует при t-ре ­454о, пластичная   b¢ –упорядоченный тв. р-р на базе электронного соединения CuZn, существует при t-ре ¯454о,,тверая и хрупкая