Алюминиевые сплавы: деформируемые, литейные и подшипниковые. Характеристики, область применения, маркировка.

Деформируемые подразделяются на две группы: сплавы, не упрочняемые термической обработкой и сплавы, упрочняемые термической обработкой. Упрочняющая термообработка таких сплавов заключается в закалке и последующем старении пересыщенного α-твердого раствора. Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой: прочность алюминия можно повысить легированием. В эти сплавы вводят марганец или магний. Входя в кристаллическую решетку алюминия, атомы этих элементов существенно повышают его прочность, снижая при этом пластичность. Сплав алюминия с марганцем обозначают АМц, сплав алюминия с магнием – Амг. Среднее содержание в сплаве магния в процентах дополнительно обозначают цифрами (АМг3, АМг6). Прочность сплавов АМц и АМг можно повысить только в результате пластической деформации в холодном состоянии. В зависимости от степени упрочнения различают сплавы полунагартованные и нагартованные, что дополнительно отмечают в обозначении марки буквой П и Н соответственно (АМгЗП, АМг3Н), отожженное состояние обозначают буквой М (АИг3М).

Эти сплавы применяют для изготовления различных сварных ёмкостей для горючего, азотной и других кислот, трубопроводов, а также мало- и средненагруженных деталей конструкций.

Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой: Содержание легирующих элементов в сплавах, должно быть больше, чем предел их растворимости в алюминии при нормальной температуре. В то же время оно не должно превышать предела их растворимости в твердом алюминии при нагреве. К таким сплавам относятся дюралюмины (сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводится марганец. Дюралюмины обычно подвергаются закалке с температуры 500oС и естественному старению, которому предшествует двух-, трехчасовой инкубационный период. Максимальная прочность достигается через 4…5 суток. Широкое применение дюралюмины находят в авиастроении, автомобилестроении, строительстве. Высокопрочными стареющими сплавами являются сплавы, которые кроме меди и магния содержат цинк. Сплавы В95, В96 имеют предел прочности около 650 МПа. Основной потребитель – авиастроение (обшивка, стрингеры, лонжероны). Ковочные алюминиевые сплавы АК:, АК8 применяются для изготовления поковок. Поковки изготавливаются при температуре 380…450oС, подвергаются закалке от температуры 500…560oС и старению при 150…165oС в течение 6…15 часов. В состав алюминиевых сплавов дополнительно вводят никель, железо, титан, которые повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность до 300oС. Изготавливают поршни, лопатки и диски осевых компрессоров, турбореактивных двигателей.

Наиболее распространенными литейными алюминиевыми сплавами являются сплавы алюминия с кремнием, называемые силуминами. Большинство силуминов являются доэвтектическими сплавами (4-13% Si). Их структура состоит из α-твердого раствора и эвтектики, содержащей 11,6% Si. Чем больше в составе силумина эвтектики, тем лучше литейные свойства. Эвтектика представляет собой механическую смесь зерен α-твердого раствора и крупных пластин кремния, являющегося хрупким и непрочным элементом. При таком крупнопластинчатом строении эвтектики сплав имеет сравнительно малую прочность и низкую пластичность. Для улучшения строения эвтектики и получения более мелкозернистой структуры силумины подвергают модифицированию смесью NaCl и NaF. Силумины маркируют буквами АЛ и порядковой цифрой, не характеризующей ни состав, ни свойства сплава: АЛ2, АЛ13. Силумины широко применяют для изготовления литых деталей приборов, корпусов турбонасосных агрегатов и других мало- и среднезагруженных деталей, в том числе и тонкостенных отливок сложной формы. Подшипниковые алюминиевые сплавы относятся к эффективным подшипниковым материалам (АСС-6-5 – содержит 5% свинца, 5% - сурьмы, данный сплав имеет высокие противозадирные свойства); АСМ – содержит от 3% до 5% сурьмы, 0,5% – магния. Применяют в подшипниках скольжения, которые с успехом заменяют бронзовые, в частности в двигателях. В том числе в тяжелонагруженых узлах.