Реалізуємо задню алюмінієву сплав АД31 (Al - Mg - Si) 

Алюмінієвий сплав АД31

Алюмінієві сплави являють собою подвійні, потрійні та складніші системи з різною розчинністю компонентів у твердому стані. Для спрощення маркування в позначенні деяких сплавів, крім алюмінію, за допомогою літер відбивається ще один елемент (основний компонент), а цифрами — його процентний вміст (АД0, АД31, АМц м інші). У маркуванні алюмінієвих сплавів після цифр можуть бути ще букви, які позначають стан постачання прокату або аркуша, тобто вигляд механічної або термічної обробки металу (Т1, Т2, Т3 тощо). Ознайомитися з основними видами термооброблення сплавів ви зможете в таб. 1.

Ось перелік найбільш часто використовуваних алюмінієвих сплавів.

Сплав АД31(аналог сплава 6060, 6063)

Є представником системи Al — Mg — Si. Він характеризується високими пластичними властивостями в температурно-швидкісних умовах оброблення тиском і підвищеною корозійною стійкістю. Корозійна стійкість сплаву практично не знижується під час зварювання. Сплав АД31 інтенсивно зміцнюється під час термічного оброблення.

Якщо в відпадженому стані пресовані профілі зі сплаву АД31 мають межу міцності 10-12 кгс/мм ² , то після загартування та природного старіння межа міцності до 18-20 кг/мм ² . Порівняно подовження водночас знижується не дуже сильно (з 23-25 до 15-20%). Більш чимале зміцнення сплаву може бути отримане штучним старінням за температури 160-190 °C, водночас межа міцності підвищується до 27,5-30,0 кг/мм ² . Однак у разі штучного старіння інтенсивніше знижуються пластичні характеристики.

На ступінь зміцнення сплаву АД31 під час штучного старіння істотний вплив має час перерви між загартуванням і штучним старінням. Так зі збільшенням часу перерви від 1,5 до 4 годин знижується межа міцності та межа плинності на 3-4 кг/мм ² . Час витримки під час штучного старіння на механічні властивості напівфабрикатів зі сплаву АД31 істотного впливу не має.

Сплав 6060 (європейський варіант сплаву АД31)

Є так званим «середньоміцним» сплавам, який здатний зміцнено через термічну обробку завдяки дисперсним виділенню надлишкової фази. Головними легувальними елементами є кремній (0,3-0,6%) і магній (0,35-0,6%).

Властивості сплаву серії 6060 контролюються всім його хімічним складом за домінувального впливу магнію та кремнію. Інші елементи, як-от залізо, мідь, марганець і хром, також впливають на властивості, але в меншому ступені. Відомо, що магній і хром мають найбільший вплив на пресування сплаву, тоді як кремній, залоз і марганець мають на неї менший вплив. Мідь, у кількостях, характерних для сплаву 6060, чинить недбало малий вплив на пресованість, проте вона сприяє дрібнодисперсному та однорідному випаданню частинок силіциду магнію Mg2Si, що позитивно впливає на міцнісні характеристики профілів і відбивні властивості анодно-окисного покриття.

Усі легувальні елементи (крім міді) підвищують чутливість сплаву 6060 до загартування, причому магній має найбільший вплив. Марганець і хром також підвищують чутливість до загартування, позаяк вони за температури гомогенізації разом з алюмінієм, кремнієм і залізом беруть участь у формуванні дрібний дисперсоїдів. Ці дисперсоїди Al-Fe-Mn/Cr-Si діють як гетерогенні центри зародження для виділення частинок силіциду магнію в наступних термічних обробках, що забезпечує підвищення міцності властивостей сплаву 6060.

Всі легувальні елементи підвищують міцність сплаву 6060, але магній, кремній і мідь мають максимальний вплив. Водночас підвищення вмісту магнію та кремнію негативно впливає на пластичні та в'язкі властивості сплавів. Марганець і хром, навпаки, чинять сприятливий вплив на в'язкі властивості, тоді як мідь майже не впливає на неї. Наявність дисперсоїдів у сплавах, що містять марганець/хром, сприяє виділенню силіциду магнію всередині зерен і перешкоджає їхньому виділенню на межах зерен і утворенню приграничних зон, у яких немає виділення надмірної фази. Це запобігає ослабленню меж зерен і підвищує в'язкі властивості сплаву 6060. Марганець і хром, крім того, застосовують для контролю рекристалізаційних процесів у профілях на виході з преса: їхні дисперсоїди «проколюють» межі зерен і допомагають у збереженні некристалізованої, шаристій структури, що сприятливо позначається на властивостей пресованих профілів.

Сплав 6063

Є так званим «середньоміцним» сплавам, який здатний зміцнено через термічну обробку завдяки дисперсним виділенню надлишкової фази. Головними легувальними елементами є кремній (0,2-0,6%) і магній (0,45-0,9%), що повністю збігається з нашим сплавом АД31.

Властивості сплаву серії 6063 контролюються всім його хімічним складом у разі домінувального впливу магнію та кремнію. Інші елементи, як-от залізо, мідь, марганець і хром, також впливають на властивості, але в меншому ступені. Відомо, що магній і хром мають найбільший вплив на пресування сплаву, тоді як кремній, залізо та марганець мають на неї менший вплив. Мідь, у кількостях, характерних для сплаву 6063, чинить недбало малий вплив на пресування, проте вона сприяє дрібнодисперсному та однорідному випаданню частинок силіциду магнію Mg2Si, що позитивно впливає на міцнісні характеристики профілів і відбивні властивості анодно-окисного покриття.

Усі легувальні елементи (крім міді) підвищують чутливість сплаву 6063 до загартування, причому магній має найбільший вплив. Марганець і хром також підвищують чутливість до загартування, позаяк вони за температури гомогенізації разом з алюмінієм, кремнієм і залізом беруть участь у формуванні дрібний дисперсоїдів. Ці дисперсоїди Al-Fe-Mn/Cr-Si діють як гетерогенні центри зародження для виділення частинок силіциду магнію в наступних термічних обробках, що забезпечує підвищення міцності властивостей сплаву 6063.

Всі легувальні елементи підвищують міцність сплаву 6063, але магній, кремній і мідь мають максимальний вплив. Водночас підвищення вмісту магнію та кремні негативно впливає на пластичні та в'язкі властивості сплавів. Марганець і хром, навпаки, чинять сприятливий вплив на в'язкі властивості, тоді як мідь майже не впливає на неї. Наявність дисперсоїдів у сплавах, що містять марганець/хром, сприяє виділенню силіциду магнію всередині зерен і перешкоджає їхньому виділенню на межах зерен і утворенню приграничних зон, у яких немає виділення надмірної фази. Це запобігає ослабленню меж зерен і підвищує в'язкі властивості сплаву 6063. Марганець і хром, крім того, застосовують для контролю рекристалізаційних процесів у профілях на виході з преса: їхні дисперсоїди «проколюють» межі зерен і допомагають у збереженні некристалізованої, слористої структури, що сприятливо позначається на властивостей пресованих профілів