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 материала ГОСТ, ТУ

_____________

Вид полуфабриката Обработка давлением Область применения
Д1 ГОСТ 21488–97 Прутки прессованные Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации: на прессе при 470…420 °С, на молоте при 450…380 °С Элементы конструкций самолета средней прочности: детали каркаса, штампованные узлы крепления, стойки, лопасти воздушных винтов; детали, изготовляемые высадкой; болты; заклепки
Д16 ГОСТ 21488–97,

ОСТ 1.90048–90

Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 450…380 °С Основные силовые элементы конструкции самолета (детали каркаса, обшивка, шпангоуты, нервюры, лонжероны), за исключением штампованных деталей
Д19 ОСТ 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 °С Рекомендуется применение в виде профилей в конструкциях, работающих при температурах 125…250 °С
Д20 Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 470…350 °С Детали, 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

АВ ГОСТ 21488–97 Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 470…350 °С Детали 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

ВД17 ОСТ 1.90395–91 Прутки прессованные Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации: на прессе при 470…400 °С; на молоте при 450…380 °С Лопатки осевых компрессоров турбореактивных двигателей, работающие при температурах до 250 °С
АК4 Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал ковки 450…350 °С Лопатки компрессора, крыльчатки, диски, кольца, поршни и другие детали двигателя, работающие при высоких температурах
АК4-1 ГОСТ 21488–97 Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации 470…350 °С Крыльчатки, заборники, диски, обшивка и силовой набор фюзеляжей сверхзвуковых самолетов; поршни авиационных двигателей
АК6 Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 470…350 °С Штампованные и кованые детали сложной формы
АМц ГОСТ 21488–97 Прутки прессованные Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 470…320 °С Сварные авиабаки, бензо- и маслопроводы и другие малонагруженные детали, изготовляемые глубокой вытяжкой
АМг2 Сварные авиабаки, бензо- и маслопроводы и другие средненагруженные детали самолета
АМг5 Нагруженные корозионностойкие сварные конструкции
АМг6 Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 430…320 °С Нагруженные коррозионностойкие сварные конструкции. Сплав может быть рекомендован для деталей, получаемых холодной штамповкой, сварных емкостей, силовых деталей, обшивки деталей каркаса
АК8 Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации на прессе при 470…400 °С, на молоте при 450…380 °С Высоконагруженные штампованные и кованые детали самолета: рамы, фитинги, высоконагруженные детали конструкции
АД31 ГОСТ 21488–97 Прутки прессованные Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации 470…380 °С Детали, 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

АД33 Деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации 470…350 °С Детали 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
АД35 Рекомендуется для деталей, работающих в интервале температур -70…+50 °С, от которых требуется повышенная коррозионная стойкость и равномерная структура практически без крупнокристаллического обода
АД1 Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 450…300 °С Несиловые элементы конструкции, в том числе детали вентиляционной системы самолета, защитные трубки электропроводки, прокладки и т.д.
В95 ГОСТ 21488–97 Прутки прессованные Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации: на прессе при 430…350 °С, на молоте при 400…320 °С Основные силовые элементы конструкции самолета: лонжероны, стрингеры, шпангоуты, обшивки,

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

М1 ГОСТ 1535–2006 Прутки тянутые прессованные При обработке давлением выдерживает без промежуточных отжигов обжатие до 85…95 %. Температура горячей обработки 800…900 °С Шины, контакты и другие токоведущие детали, трубопроводы, шайбы, заклепки, ниппели, прокладки и др.
М2
М3
ЛС59-1 ГОСТ 2060–2006 Обрабатывается давлением в горячем и холодном состояниях. Температура прессования и ковки 640…780 °С Трубы, стопоры, винты, штифты, шпильки, ниппеля, футорки, корпусы кранов, прокладки, кольца, гайки, распылители, жиглеры, тройники, тяги, втулки, сухари, угольники, контровки
Л63 Обрабатывается давлением в горячем и холодном состояниях. Температура прессования 650…800 °С. В отожженном состоянии пригодна для глубокой штамповки Трубопроводы, прокладки, шайбы, кольца, футорки, штифты, заклепки, контровки, оплетки шлангов и др.
НМЖМц28-2,5-1,5 ГОСТ 1525–91 Прутки тянутые горячекатаные Обрабатывается давлением в горячем и холодном состояниях. Температура обработки 950…1150 °С Детали, работающие в агрессивных средах: рабочие колеса насосов, корпусы, клапаны, тройники, втулки, краны и т.п.
БрАЖ9-4 ГОСТ 1628–78 Прутки тянутые горячекатаные Обрабатывается давлением в горячем состоянии. Температура прессования и ковки 750…850 °С Шестерни, шайбы, фланцы, упорные кольца, опорные пяты, ниппеля, диски, гайки, секторы управления, кронштейны, коронки стабилизаторов
БрАЖН10-4-4 Обрабатывается давлением при температуре 875…900 °С Детали, работающие при высоких температурах: шестерни, втулки, гайки, шаровые пяты и фланцы
БрАЖМц10-3-1,5 Обрабатывается давлением при температуре 775…825 °С Коромысла, втулки, маховики, диски, обоймы и гайки крепления подшипников, направляющие траверс, ниппеля, шестерни
БрОФ6,5-0,15 ГОСТ 10025–78 Прутки тянутые холоднокатаные прессованные Обрабатывается давлением при температуре 750…800 °С Пружинные контакты, мембраны, шайбы антифрикционного назначения, подшипники
БрБ2 ГОСТ 15835–70 Прутки тянутые прессованные Обрабатывается давлением в горячем и холодном состояниях (после закалки). Температура горячей обработки 750…800 °С Особо ответственные плоские пружины, пружинящие контакты и мембраны, радиаторные трубки, сильфоны
МА1 ГОСТ 18351–73 Прутки горячепрессованные Деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал горячей деформации 300…480 °С Сварные и штампованные детали, детали арматуры бензо- и маслосистем и детали несложной конфигурации, не несущие больших нагрузок
МА2 ГОСТ 18351–73 Прутки горячепрессованные Деформируется 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
МА5 Деформируется 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 материала ГОСТ, ОСТ Химический состав, %
Al Si Fe Cu Mn Mg
Д1 ГОСТ 4784–97 Основа 0,2…0,8 0,7 3,5…4,5 0,4…1,0 0,4…0,8
Д16 0,5 3,8…4,9 0,3…0,9 1,2…1,8
Д19 ОСТ 1.90048–90 3,8…4,3 0,5…1,0 1,7…2,3
Д20 0,3 6…7 0,4…0,8 0,05
АВ ГОСТ 4784–97 0,5…1,2 0,5 0,1…0,5 0,15…0,35 0,45…0,90
ВД17 ОСТ 1.90048–90 0,3 2,6…3,2 0,45…0,70 2,0…2,4
АК4 ГОСТ 4784–97 0,5…1,2 0,8…1,3 1,9…2,5 0,2 1,4…1,8
АК4-1 0,35 0,8…1,4 1,9…2,7 1,2…1,8
АК-6 0,7…1,2 0,7 1,8…2,6 0,4…0,8 0,4…0,8
АМц 0,6 0,05…0,20 1,0..1,5
АМг2 0,4 0,5 0,15 0,1…0,5 1,7…2,4
АМг5 0,5 0,1 0,3…0,8 4,8…5,8
АМг6 0,4 0,5…0,8 5,8…6,8
АК8 0,5…1,2 0,7 3,9…5,0 0,4…1,0 0,2…0,8
АД31 0,06 0,5 0,1 0,45…0,90
АД33 0,4…0,8 0,7 0,15…0,40 0,15 0,8…1,2
АД35 0,7…1,3 0,5 0,1 0,4…1,0 0,6…1,2
АД1 0,3 0,05 0,025 0,05
В95 0,5 1,4…2,0 0,2…0,6 1,8…2,8
М1 ГОСТ 859–2001 Cu+Ag 99,9 Bi 0,001 0,005 Sn 0,002 Sb 0,002 As 0,002
M2 Cu+Ag 99,7 Bi 0,002 0,05 Sn 0,05 Sb 0,005 As 0,01
M3 Cu+Ag 99,5 Bi 0,003 Sb 0,05 As 0,05
ЛС59-1 ГОСТ 15527–2004 Bi 0,003 0,5 57…60 Sb 0,01
Л63 Bi 0,002 0,2 62…65 Sb 0,005
Марка материала ГОСТ, ОСТ Химический состав, %
Al Si Fe Cu Mn Mg
НМЖМц2-8-2,5-1,5 ГОСТ 492–2006 0,05 2…3 27…29 1,2…1,8 0,1
БрАЖ9-4 ГОСТ 18175–78 8…10 0,1 2…4 Остальное 0,5
БрАЖН10-4-4 9,5…11,0 3,5…5,5 0,3
БрАЖМц10-3-1,5 9…11 2…4 1…2
БрОФ6,5-0,15 ГОСТ 5017–2006 0,002 0,02 Р 0,26…0,40 Sn 6…7
БрБ2 ГОСТ 18175–78 0,15 Ве 1,8…2,1
МА1 ГОСТ 14957–76 0,1 0,1 0,05 1,3…2,5 Основа
МА2 3…4 0,15…0,50
МА5 7,8…9,2
Марка материала ГОСТ, ОСТ Химический состав, %
Cr Zn Ti Ni Другие элементы
Д1 ГОСТ 4784–97 0,1 0,25 0,15 Ti+Zr 0,2
Д16
Д19 ОСТ 1.90048–90 0,1 0,1 Ве 0,0002…0,005
Д20 0,1…0,2 Zr 0,2
АВ ГОСТ 4784–97 0,25 0,15
ВД17 ОСТ 1.90048–90 0,1
АК4 ГОСТ 4784–97 0,3 0,8…1,3
АК4-1 0,1 0,02…0,10 0,8…1,4
АК-6 0,1
АМц 0,1
АМг2 0,05 0,15 0,15
АМг5 0,2 0,02…0,1 Ве 0,0002…0,005
АМг6 ГОСТ 4784–97
АК8 0,1 0,25 0,15 Ti+Zr 0,2
АД31 ГОСТ 4784–97 0,2
АД33 0,04…0,35 0,25
АД35 0,25 0,20 0,1
АД1 0,1 0,15
В95 0,10…0,25 5…7 0,05 0,1
М1 ГОСТ 859–2001 Pb 0,005 0,004 S0,004 0,002 O2 0,05
M2 Pb 0,01 S 0,01 0,2 O2 0,07
M3 Pb 0,05 O2 0,08
ЛС59-1 ГОСТ 15527–2004 Pb 0,8…1,9 Остальное Sn 0,3 P 0,02
Л63 0,07 P 0,01
НМЖМц2-8-2,5-1,5 ГОСТ 492–2006 Ni+Cо остальное
БрАЖ9 ГОСТ 18175–78 1,0 Р 0,01 Sn 0,1 Pb 0,01
БрАЖН10-4-4 Sn 0,1 0,3 3,5…5,5 Pb 0,02
БрАЖМц10-3-1,5 0,5 Sn 0,1 Pb 0,03
БрОФ6,5-0,15 ГОСТ 5017–2006 Pb 0,02 0,03 Sb 0,002 0,1…0,2 Bi 0,002
БрБ2 ГОСТ 18175–78 Pb 0,005 0,2…0,5
МА1 ГОСТ 14957–76 0,3 0,007 Ве 0,002
МА2 0,2…0,8 0,005
МА5

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

Марка материала Вид полуфабриката Термообработка ГОСТ, ОСТ Механические свойства, не менее
σв, МПа σ0,2, МПа δ, % НВ
Д1 Прутки прессованные Закалка с 495…510 °С в воде и последующее естественное старение

≥ 4 сут

ГОСТ 21488–97 355 195 10
Д16 Закалка с 495…500 °С в воде и последующее естественное старение

≥ 4 сут

390 245 6
Д19 Закалка с 495…505 °С в воде и последующее естественное старение

≥ 5 сут

ОСТ 1.90395–91 275 10
Д20 Закалка 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)

355 235 8
АВ Прутки

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 ч ГОСТ 21488–97 При 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

ВД17 Закалка с (500±5) °С

в воде и искусственное старение при

(195±5) °С в течение

8…12 ч

ОСТ 1.90395–91 430 275 10
АК4 Закалка с 520…540 °С в воде,

искусственное старение при температуре

(170±5) °С в течение 16 ч

ГОСТ 21488–97 335 8
АК4-1 Закалка с (530±5) °С

в воде,

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

390 315 6
АК6 Закалка с 500…515 °С в воде и искусственное старение при 150…165 °С в течение 10…15 ч 335 12
АМц Прутки прессованные Термической обработкой сплав не упрочняется ГОСТ 21488–97 Без термообработки 100 20
АМг2 Без термообработки 175 Без термообработки 13
АМг5 Отожженные 265 Отожженные 120 Отожженные 15
Без термообработки 245 Без термообработки 110 Без термообработки 10
АМг6 Отожженные 315 Отожженные 155 Отожженные 15
Без термообработки 90 Без термообработки 60 Без термообработки 15
АК8 Закалка с 490…505 °С в воде, искусственное старение при 150…165С  в течение 10…15 ч 460 335 8
АД31 Закалка 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 70 При закалке +

+ естественное старение 13

При закалке +

+ искусственное старение 291

При закалке + искусственное старение 145 При закалке +

+ искусственное старение 8

АД33 Прутки прессованные Закалка 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 21488–97 При 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

АД35 При закалке +

+ естественное старение 195

При закалке + естественное старение 110 При закалке +

+ естественное старение 112

При закалке +

+ искусственное старение 315

При закалке +

+ искусственное старение 245

При закалке +

+ искусственное старение 8

АД1 Термической обработкой сплав не упрочняется Без термообработки 60 Без термообработки

Без термообработки 25
В95 Закалка с 465…480 °С в воде и искусственное старение при 135…145 °С 490 390 6
М1 Прутки тянутые прессованные Термической обработкой не упрочняется ГОСТ 1535–2006 Тянутые мягкие – 200; тянутые полутвердые – 240; тянутые твердые – 270; прессованные – 190 Тянутые мягкие – 35; тянутые полутвердые – 10; тянутые твердые – 5; прессованные – 30
М2
М3
ЛС59-1 ГОСТ 2060–2006 Прессованные

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

Прессованные – 23; тянутые мягкие – 32; тянутые полутвердые – 14; тянутые твердые – 12
Л63 Прессованные – 290; тянутые мягкие – 290; тянутые полутвердые – 370; тянутые твердые – 440 Прессованные – 39; тянутые мягкие – 46; тянутые полутвердые – 27; тянутые твердые – 14
НМЖМц28-2,5-1,5 Прутки тянутые горячекатаные ГОСТ 1525–91 Тянутые мягкие – 440; тянутые твердые

– 590

Тянутые мягкие – 25; тянутые твердые – 10
БрАЖ9-4 Прутки прессованные ГОСТ 1628–78 540 15 110…180
БрАЖН10-4-4 Закалка с 900 °С, нагрев 2 ч, охлаждение в воде; отпуск 400 °С, выдержка 1,5 ч Без термообработки 640 5 170…220
БрАЖМц10-3-1,5 Прутки тянутые горячекатаные Закалка с 850…880 °С, охлаждение в воде и отпуск при 300…350 °С ГОСТ 1628–78 Без термообработки 590 _ 12 130…200
БрОФ6,5-0,15 Прутки тянутые холоднокатаные прессованные Термической обработкой не упрочняется ГОСТ 10025–78 Тянутые 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

БрБ2 Прутки прессованные Закалка при 780 °С (в воздушной среде или в среде диссоциированного аммиака охлаждение в воде), отпуск при 315 °С

в течение 3,5 ч

ГОСТ 15835–70 1180 2,0 340
МА1 Термической обработкой не упрочняется ГОСТ 18351–73 170 13 2,0
МА2
МА5 Закалка с 410…425 °С, выдержка 2…4 ч, охлаждение на воздухе 176,4 5,0

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 *