Материаловедение Справочник

Сплавы цветных металлов

1. Сплавы на основе алюминия

Алюминиевые сплавы очень широко применяются в авиационной промышленности для изготовления как планера, так и авиационных двигателей. Они подразделяются на деформируемые и литейные. Последние в данной главе не рассматриваются. Деформируемые алюминиевые сплавы в зависимости от химического состава подразделяют на семь групп: например, сплавы алюминия с магнием и марганцем, алюминия с медью, магнием и марганцем и др.

Деформируемые алюминиевые сплавы делят на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой.

Термически неупрочняемые сплавы – это сплавы алюминия с марганцем (АМц) и алюминия с магнием и марганцем (АМг). Они обладают умеренной прочностью, высокой коррозионной стойкостью, хорошими свариваемостью и пластичностью.

Термически упрочняемые алюминиевые сплавы приобретают высокие механические свойства и высокую коррозионную стойкость только в результате термической обработки. Наиболее распространены сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем (дюралюмины) и алюминия с медью, магнием и марганцем и цинком (сплавы высокой прочности). Дюралюмины маркируют буквой Д, после которой стоит цифра, обозначающая условный номер сплава.

Термическая обработка алюминиевых сплавов включает в себя закалку и естественное или искусственное старение.

2. Сплавы на основе магния

В зависимости от способа получения изделий магниевые сплавы подразделяют на литейные и деформируемые.

Деформируемые магниевые сплавы предназначены для изготовления полуфабрикатов (листов, прутков, профилей) обработкой давлением. Их маркируют буквами МА и цифрами, обозначающими порядковый номер сплава, например МА5. Сплавы магния применяют для изготовления различных деталей в авиационной промышленности. Ввиду низкой коррозионной стойкости магниевых сплавов детали из них подвергают оксидированию с последующим нанесением лакокрасочных покрытий.

3. Сплавы на основе меди

Медные сплавы подразделяют главным образом на латуни и бронзы. Латуни – это сплавы меди с цинком, являющимся основным легирующим элементом. Введение цинка позволяет повысить механические свойства меди, пределы прочности, текучести, пропорциональности, твердость и удлинение. Латуни отличаются высокими технологичностью и литейными свойствами, высокой пластичностью, удовлетворительно обрабатываются резанием.

Бронзы представляют собой сплавы меди, содержащие в качестве основного легирующего элемента какой-либо другой металл, кроме цинка.

Основные деформируемые сплавы на основе алюминия, магния и меди приведены в табл. 7. Химический состав этих сплавов представлен в табл. 8, а режимы термической обработки и физико-механические свойства – в табл. 9.

Таблица 7. Основные деформируемые сплавы на основе алюминия, меди и магния

Марка материалаГОСТ, ТУ

_____________

Вид полуфабрикатаОбработка давлениемОбласть применения
Д1ГОСТ 21488–97Прутки прессованныеДеформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации: на прессе при 470…420 °С, на молоте при 450…380 °СЭлементы конструкций самолета средней прочности: детали каркаса, штампованные узлы крепления, стойки, лопасти воздушных винтов; детали, изготовляемые высадкой; болты; заклепки
Д16ГОСТ 21488–97,

ОСТ 1.90048–90

Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 450…380 °СОсновные силовые элементы конструкции самолета (детали каркаса, обшивка, шпангоуты, нервюры, лонжероны), за исключением штампованных деталей
Д19ОСТ 1.90048–90

и 1.90395–91

Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации на прессе при 470…400 °С, на молоте при 450…380 °СРекомендуется применение в виде профилей в конструкциях, работающих при температурах 125…250 °С
Д20Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 470…350 °СДетали, работающие при температурах 250…350 °С (диски, лопатки турбореактивных двигателей); сварные детали, емкости и т.д., работающие при комнатной и высоких температурах:

до 300 °С

АВГОСТ 21488–97Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 470…350 °СДетали самолетов и двигателей, для изготовления которых необходимы высокопластичные в холодном и горячем состояниях материалы с высокой коррозионной стойкостью: лопасти вертолетов, штампованные и кованые детали сложной формы, работающие в интервале температур

-70…+50 °С

ВД17ОСТ 1.90395–91Прутки прессованныеДеформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации: на прессе при 470…400 °С; на молоте при 450…380 °СЛопатки осевых компрессоров турбореактивных двигателей, работающие при температурах до 250 °С
АК4Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал ковки 450…350 °СЛопатки компрессора, крыльчатки, диски, кольца, поршни и другие детали двигателя, работающие при высоких температурах
АК4-1ГОСТ 21488–97Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации 470…350 °СКрыльчатки, заборники, диски, обшивка и силовой набор фюзеляжей сверхзвуковых самолетов; поршни авиационных двигателей
АК6Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 470…350 °СШтампованные и кованые детали сложной формы
АМцГОСТ 21488–97Прутки прессованныеДеформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 470…320 °ССварные авиабаки, бензо- и маслопроводы и другие малонагруженные детали, изготовляемые глубокой вытяжкой
АМг2Сварные авиабаки, бензо- и маслопроводы и другие средненагруженные детали самолета
АМг5Нагруженные корозионностойкие сварные конструкции
АМг6Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 430…320 °СНагруженные коррозионностойкие сварные конструкции. Сплав может быть рекомендован для деталей, получаемых холодной штамповкой, сварных емкостей, силовых деталей, обшивки деталей каркаса
АК8Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации на прессе при 470…400 °С, на молоте при 450…380 °СВысоконагруженные штампованные и кованые детали самолета: рамы, фитинги, высоконагруженные детали конструкции
АД31ГОСТ 21488–97Прутки прессованныеДеформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации 470…380 °СДетали, от которых требуются высокая коррозионная стойкость и хороший декоративный вид, работающие в интервале температур

-70…+50 °С. Сплав применяется для отделки кабин самолетов и вертолетов с различными цветовыми покрытиями

АД33Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации 470…350 °СДетали средней прочности для работы в интервале температур -70…+50 °С, коррозионно-стойкие во влажной и морской средах; лопасти вертолетов, барабаны колес гидросамолетов. Сплав применяется также в судостроении и гражданском строительстве
АД35Рекомендуется для деталей, работающих в интервале температур -70…+50 °С, от которых требуется повышенная коррозионная стойкость и равномерная структура практически без крупнокристаллического обода
АД1Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 450…300 °СНесиловые элементы конструкции, в том числе детали вентиляционной системы самолета, защитные трубки электропроводки, прокладки и т.д.
В95ГОСТ 21488–97Прутки прессованныеДеформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации: на прессе при 430…350 °С, на молоте при 400…320 °СОсновные силовые элементы конструкции самолета: лонжероны, стрингеры, шпангоуты, обшивки,

нервюры, стыковые гребенки, рамы, детали шасси и т.д.

М1ГОСТ 1535–2006Прутки тянутые прессованныеПри обработке давлением выдерживает без промежуточных отжигов обжатие до 85…95 %. Температура горячей обработки 800…900 °СШины, контакты и другие токоведущие детали, трубопроводы, шайбы, заклепки, ниппели, прокладки и др.
М2
М3
ЛС59-1ГОСТ 2060–2006Обрабатывается давлением в горячем и холодном состояниях. Температура прессования и ковки 640…780 °СТрубы, стопоры, винты, штифты, шпильки, ниппеля, футорки, корпусы кранов, прокладки, кольца, гайки, распылители, жиглеры, тройники, тяги, втулки, сухари, угольники, контровки
Л63Обрабатывается давлением в горячем и холодном состояниях. Температура прессования 650…800 °С. В отожженном состоянии пригодна для глубокой штамповкиТрубопроводы, прокладки, шайбы, кольца, футорки, штифты, заклепки, контровки, оплетки шлангов и др.
НМЖМц28-2,5-1,5ГОСТ 1525–91Прутки тянутые горячекатаныеОбрабатывается давлением в горячем и холодном состояниях. Температура обработки 950…1150 °СДетали, работающие в агрессивных средах: рабочие колеса насосов, корпусы, клапаны, тройники, втулки, краны и т.п.
БрАЖ9-4ГОСТ 1628–78Прутки тянутые горячекатаныеОбрабатывается давлением в горячем состоянии. Температура прессования и ковки 750…850 °СШестерни, шайбы, фланцы, упорные кольца, опорные пяты, ниппеля, диски, гайки, секторы управления, кронштейны, коронки стабилизаторов
БрАЖН10-4-4Обрабатывается давлением при температуре 875…900 °СДетали, работающие при высоких температурах: шестерни, втулки, гайки, шаровые пяты и фланцы
БрАЖМц10-3-1,5Обрабатывается давлением при температуре 775…825 °СКоромысла, втулки, маховики, диски, обоймы и гайки крепления подшипников, направляющие траверс, ниппеля, шестерни
БрОФ6,5-0,15ГОСТ 10025–78Прутки тянутые холоднокатаные прессованныеОбрабатывается давлением при температуре 750…800 °СПружинные контакты, мембраны, шайбы антифрикционного назначения, подшипники
БрБ2ГОСТ 15835–70Прутки тянутые прессованныеОбрабатывается давлением в горячем и холодном состояниях (после закалки). Температура горячей обработки 750…800 °СОсобо ответственные плоские пружины, пружинящие контакты и мембраны, радиаторные трубки, сильфоны
МА1ГОСТ 18351–73Прутки горячепрессованныеДеформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал горячей деформации 300…480 °ССварные и штампованные детали, детали арматуры бензо- и маслосистем и детали несложной конфигурации, не несущие больших нагрузок
МА2ГОСТ 18351–73Прутки горячепрессованныеДеформируется в горячем состоянии:

  • ковка при 440…350 °С;
  • прессование при 380…320 °С;
  • рубка на молоте при 440…320 °С;
  • штамповка на молоте и механическом ковочном прессе при 430…340 °С;
  • штамповка на гидравлическом и фрикционном прессе при 420…320 °С;
  • нагартовка на молоте и прессе при

230…250 °С

Кованые и штампованные детали сложной формы для длительной работы при температурах до 150 °С и кратковременной работы – в условиях нагрева до 200 °С
МА5Деформируется в горячем состоянии:

  • прессование при 320…360 °С;
  • ковка на прессе при 300…380 °С;
  • штамповка при 300…380 °С
Нагруженные детали (подмоторные рамы, качалки, кронштейны и другие подобные детали), работающие длительно при температурах до 150 °С и кратковременно – до 200 °С

Таблица 8. Химический состав основных деформируемых сплавов на основе алюминия, меди и магния

Марка материалаГОСТ, ОСТХимический состав, %
AlSiFeCuMnMg
Д1ГОСТ 4784–97Основа0,2…0,80,73,5…4,50,4…1,00,4…0,8
Д160,53,8…4,90,3…0,91,2…1,8
Д19ОСТ 1.90048–903,8…4,30,5…1,01,7…2,3
Д200,36…70,4…0,80,05
АВГОСТ 4784–970,5…1,20,50,1…0,50,15…0,350,45…0,90
ВД17ОСТ 1.90048–900,32,6…3,20,45…0,702,0…2,4
АК4ГОСТ 4784–970,5…1,20,8…1,31,9…2,50,21,4…1,8
АК4-10,350,8…1,41,9…2,71,2…1,8
АК-60,7…1,20,71,8…2,60,4…0,80,4…0,8
АМц0,60,05…0,201,0..1,5
АМг20,40,50,150,1…0,51,7…2,4
АМг50,50,10,3…0,84,8…5,8
АМг60,40,5…0,85,8…6,8
АК80,5…1,20,73,9…5,00,4…1,00,2…0,8
АД310,060,50,10,45…0,90
АД330,4…0,80,70,15…0,400,150,8…1,2
АД350,7…1,30,50,10,4…1,00,6…1,2
АД10,30,050,0250,05
В950,51,4…2,00,2…0,61,8…2,8
М1ГОСТ 859–2001Cu+Ag 99,9Bi 0,0010,005Sn 0,002Sb 0,002As 0,002
M2Cu+Ag 99,7Bi 0,0020,05Sn 0,05Sb 0,005As 0,01
M3Cu+Ag 99,5Bi 0,003Sb 0,05As 0,05
ЛС59-1ГОСТ 15527–2004Bi 0,0030,557…60Sb 0,01
Л63Bi 0,0020,262…65Sb 0,005
Марка материалаГОСТ, ОСТХимический состав, %
AlSiFeCuMnMg
НМЖМц2-8-2,5-1,5ГОСТ 492–20060,052…327…291,2…1,80,1
БрАЖ9-4ГОСТ 18175–788…100,12…4Остальное0,5
БрАЖН10-4-49,5…11,03,5…5,50,3
БрАЖМц10-3-1,59…112…41…2
БрОФ6,5-0,15ГОСТ 5017–20060,0020,02Р 0,26…0,40Sn 6…7
БрБ2ГОСТ 18175–780,15Ве 1,8…2,1
МА1ГОСТ 14957–760,10,10,051,3…2,5Основа
МА23…40,15…0,50
МА57,8…9,2
Марка материалаГОСТ, ОСТХимический состав, %
CrZnTiNiДругие элементы
Д1ГОСТ 4784–970,10,250,15Ti+Zr 0,2
Д16
Д19ОСТ 1.90048–900,10,1Ве 0,0002…0,005
Д200,1…0,2Zr 0,2
АВГОСТ 4784–970,250,15
ВД17ОСТ 1.90048–900,1
АК4ГОСТ 4784–970,30,8…1,3
АК4-10,10,02…0,100,8…1,4
АК-60,1
АМц0,1
АМг20,050,150,15
АМг50,20,02…0,1Ве 0,0002…0,005
АМг6ГОСТ 4784–97
АК80,10,250,15Ti+Zr 0,2
АД31ГОСТ 4784–970,2
АД330,04…0,350,25
АД350,250,200,1
АД10,10,15
В950,10…0,255…70,050,1
М1ГОСТ 859–2001Pb 0,0050,004S0,0040,002O2 0,05
M2Pb 0,01S 0,010,2O2 0,07
M3Pb 0,05O2 0,08
ЛС59-1ГОСТ 15527–2004Pb 0,8…1,9ОстальноеSn 0,3P 0,02
Л630,07P 0,01
НМЖМц2-8-2,5-1,5ГОСТ 492–2006Ni+Cо остальное
БрАЖ9ГОСТ 18175–781,0Р 0,01Sn 0,1Pb 0,01
БрАЖН10-4-4Sn 0,10,33,5…5,5Pb 0,02
БрАЖМц10-3-1,50,5Sn 0,1Pb 0,03
БрОФ6,5-0,15ГОСТ 5017–2006Pb 0,020,03Sb 0,0020,1…0,2Bi 0,002
БрБ2ГОСТ 18175–78Pb 0,0050,2…0,5
МА1ГОСТ 14957–760,30,007Ве 0,002
МА20,2…0,80,005
МА5

Таблица 9. Режимы термической обработки и механические свойства основных деформируемых сплавов на основе алюминия, меди и магния

Марка материалаВид полуфабрикатаТермообработкаГОСТ, ОСТМеханические свойства, не менее
σв, МПаσ0,2, МПаδ, %НВ
Д1Прутки прессованныеЗакалка с 495…510 °С в воде и последующее естественное старение

≥ 4 сут

ГОСТ 21488–9735519510
Д16Закалка с 495…500 °С в воде и последующее естественное старение

≥ 4 сут

3902456
Д19Закалка с 495…505 °С в воде и последующее естественное старение

≥ 5 сут

ОСТ 1.90395–9127510
Д20Закалка с (535±5) °С в воде и последующее искусственное старение при 165…175 °С в течение 10…16 ч (для деталей, работающих кратковременно) и при 200…220 °С – 12 ч

(для деталей, работающих длительное время)

3552358
АВПрутки

прессованные

Закалка с 515…525 °С в воде и естественное старение в течение 10…15 сут или искусственное при 165±5 °С в продолжение 10…12 чГОСТ 21488–97При закалке +

+ естественном

старении 175

При закалке и естественном

старении 100

При закалке и естественном

старении 14

При закалке +

+ искусственном

старении 295

При закалке +

+ искусственном

старении 225

При закалке +

+ искусственном

старении 12

ВД17Закалка с (500±5) °С

в воде и искусственное старение при

(195±5) °С в течение

8…12 ч

ОСТ 1.90395–9143027510
АК4Закалка с 520…540 °С в воде,

искусственное старение при температуре

(170±5) °С в течение 16 ч

ГОСТ 21488–973358
АК4-1Закалка с (530±5) °С

в воде,

искусственное старение при 190…200 °С в течение 12…16 ч

3903156
АК6Закалка с 500…515 °С в воде и искусственное старение при 150…165 °С в течение 10…15 ч33512
АМцПрутки прессованныеТермической обработкой сплав не упрочняетсяГОСТ 21488–97Без термообработки 10020
АМг2Без термообработки 175Без термообработки 13
АМг5Отожженные 265Отожженные 120Отожженные 15
Без термообработки 245Без термообработки 110Без термообработки 10
АМг6Отожженные 315Отожженные 155Отожженные 15
Без термообработки 90Без термообработки 60Без термообработки 15
АК8Закалка с 490…505 °С в воде, искусственное старение при 150…165С  в течение 10…15 ч4603358
АД31Закалка с (520±5) °С в воде и естественное старение в течение 10…15 сут или искусственное при

(165±5) °С в течение 10…12 ч

При закалке +

+ естественное старение 135

При закалке + естественное старение 70При закалке +

+ естественное старение 13

При закалке +

+ искусственное старение 291

При закалке + искусственное старение 145При закалке +

+ искусственное старение 8

АД33Прутки прессованныеЗакалка с (520±5) °С в воде и естественное старение в течение 10…15 сут или искусственное при

(165±5) °С в течение 10…12 ч

ГОСТ 21488–97При закалке +

+ естественное старение 175

При закалке +

+ естественное старение 110

При закалке +

+ естественное старение 15

_
При закалке +

+ искусственное старение 265

При закалке +

+ искусственное старение 225

При закалке +

+ искусственное старение 10

АД35При закалке +

+ естественное старение 195

При закалке + естественное старение 110При закалке +

+ естественное старение 112

При закалке +

+ искусственное старение 315

При закалке +

+ искусственное старение 245

При закалке +

+ искусственное старение 8

АД1Термической обработкой сплав не упрочняетсяБез термообработки 60Без термообработки

Без термообработки 25
В95Закалка с 465…480 °С в воде и искусственное старение при 135…145 °С4903906
М1Прутки тянутые прессованныеТермической обработкой не упрочняетсяГОСТ 1535–2006Тянутые мягкие – 200; тянутые полутвердые – 240; тянутые твердые – 270; прессованные – 190Тянутые мягкие – 35; тянутые полутвердые – 10; тянутые твердые – 5; прессованные – 30
М2
М3
ЛС59-1ГОСТ 2060–2006Прессованные

– 360; тянутые мягкие – 340; тянутые полутвердые – 430; тянутые твердые – 490

Прессованные – 23; тянутые мягкие – 32; тянутые полутвердые – 14; тянутые твердые – 12
Л63Прессованные – 290; тянутые мягкие – 290; тянутые полутвердые – 370; тянутые твердые – 440Прессованные – 39; тянутые мягкие – 46; тянутые полутвердые – 27; тянутые твердые – 14
НМЖМц28-2,5-1,5Прутки тянутые горячекатаныеГОСТ 1525–91Тянутые мягкие – 440; тянутые твердые

– 590

Тянутые мягкие – 25; тянутые твердые – 10
БрАЖ9-4Прутки прессованныеГОСТ 1628–7854015110…180
БрАЖН10-4-4Закалка с 900 °С, нагрев 2 ч, охлаждение в воде; отпуск 400 °С, выдержка 1,5 чБез термообработки 6405170…220
БрАЖМц10-3-1,5Прутки тянутые горячекатаныеЗакалка с 850…880 °С, охлаждение в воде и отпуск при 300…350 °СГОСТ 1628–78Без термообработки 590_12130…200
БрОФ6,5-0,15Прутки тянутые холоднокатаные прессованныеТермической обработкой не упрочняетсяГОСТ 10025–78Тянутые холоднокатаные:

  • мягкие – 353;
  • полутвердые – 392;
  • твердые – 470;
  • особо твердые – 548.

Прессованные – 343

Тянутые холоднокатаные:

  • мягкие – 40;
  • полутвердые – 18;
  • твердые – 12;

– особо твердые – 6.

Прессованные – 55

Тянутые холоднокатаные:

  • мягкие – 70;
  • полутвердые – 120;
  • твердые

– 140;

  • особо твердые – 150.

Прессованные – 70

БрБ2Прутки прессованныеЗакалка при 780 °С (в воздушной среде или в среде диссоциированного аммиака охлаждение в воде), отпуск при 315 °С

в течение 3,5 ч

ГОСТ 15835–7011802,0340
МА1Термической обработкой не упрочняетсяГОСТ 18351–73170132,0
МА2
МА5Закалка с 410…425 °С, выдержка 2…4 ч, охлаждение на воздухе176,45,0

Медные сплавы, легированные никелем: мельхиор (МН19), нейзильбер (МНц 15-20), монель (НМЖМц 28-2,5-1,5).

Медь и ее сплавы (простые и специальные латуни, оловянистые и безоловянистые бронзы), а также медные сплавы, содержащие значительное количество никеля, применяются в авиадвигателестроении для изготовления деталей различного назначения, требующих повышенной коррозионной стойкости, специальных физических свойств и высокой технологичности. Все сплавы на основе меди высоко технологичны, хорошо свариваются, паяются, удовлетворительно обрабатываются резанием и пластической деформацией.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *