Деформівні алюмінієві сплави

Сплави, що деформуються, поділяються на сплави, які зміцнюються термічною обробкою, і на ті, що не зміцнюються термічною обробкою.

До деформівних алюмінієвих сплавів, що не зміцнюються термічною обробкою, належать сплави на основі алюмінію і марганцю і на основі алюмінію і магнію. Вони мають високу технологічність і корозійну стійкість. Марганець підвищує корозійну стійкість сплаву, а магній зменшує густину сплаву, підвищує його міцність, водночас знижуючи пластичність.

Сплави типу Al-Mn позначають літерами АМц, а сплави типуAl-Mn – літерами АМг. Про середню масову частку (у %) магнію в сплаві вказують цифри, які стоять після літер Мг: АМг1, АМг2, АМг3, АМг4 АМг5, АМг6.

Зміцнювальна термічна обробка сплавів АМц і АМг є малоефективною. Значно більший ефект дає деформування у холодному стані. Залежно від рівня зміцнення розрізняють напівнагартована (П) і нагартовані (Н) сплави.

Деформівні алюмінієві сплави, що не зміцнюються термічною обробкою, застосовують для виготовлення мало- і середньонавантажених виробів, зокрема резервуарів для пального, трубопроводи, рамні конструкції.

До деформівних алюмінієвих сплавів, що зміцнюються термічною обробкою, належать дуралюміни, авіалі, а також високоміцні, кувальні і жароміцні сплави. Вміст легуючих елементів у цих сплавах перевищує їх граничну розчинність в алюмінії при кімнатній температурі, але не перевищує граничну розчинність при температурі евтектичного перетворення.

Широке застосування у промисловості мають дуралюміни, які добре поєднують міцність і пластичність. Здатність цих сплавів, основою яких є алюміній і мідь, до зміцнення термічною обробкою пов’язано з тим, що мідь з алюмінієм, згідно з діаграмою стану Al-Cu (рис.9.1), утворює твердий розчин зі змінною граничною розчинністю міді: при t=548^оС – 5,6%, а при кімнатній температурі – 0,1% Cu. При охолодженні сплавів системи Al-Cu, що містять понад 0,1 до 5,6%Cu і які досягли однофазної області при нагріванні, з твердого розчину виділяється q-фаза (CuAl2) з високою твердістю (HV531), а в сплавах, додатково легованих магнієм, утворюється ще S-фаза (CuMgAl2) з твердістю НV564. При гартуванні сплавів системи Al-Cu, що містять 4...5% Cu, з нагріванням до 500^оС утворюється пересичений твердий розчин Cu в Al, який є нестійким.

Тому в них при витримці у звичайних умовах або при нагріванні відбуваються зміни, що пов’язані з виділенням із перенасиченого розчину надлишкової міді у вигляді q-фази і переходу розчину в рівноважний стан. Цей процес називають старінням. Якщо цей процес відбувається при звичайних умовах, то старіння називають природним, а якщо при нагріванні – штучним. Тривалість природного старіння дуралюміну становить 4...5 діб.

При старінні відбувається процес зміцнення сплавів системи Al-Cu, що є наслідком утворення зон Гіньє-Престона (ГП) - при природному старінні, або метастабільної q¢-фази - при штучному старінні.

Зони ГП – це субмікроскопічні області з підвищеним вмістом міді, які мають пластинчасту форму завтовшки 0,5...1 нм і діаметром 4...10 нм, а q¢-фаза за складом відповідає стабільній фазі CuAl2 (q), але має кристалічну гратку, яка відрізняється як від ґратки Al, так і від гратки CuAl2.