Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой

К этой группе сплавов относятся технический алюминий и термически неупрочняемые свариваемые коррозионностойкие сплавы (сплавы алюминия с марганцем и магнием). Сплавы АМц относятся к системе Аl–Мn(рис. 3).

Рисунок 3 – Диаграмма состояния “алюминий – марганец”

 

Рисунок 4 – Микроструктура сплава АМц

Структура сплава АМц состоит из α-твердого раствора марганца в алюминии и вторичных выделений фазы MnAl₆ (рисунок 4). В присутствии железа вместо MnAl₆ образуется сложная фаза (MnFe)Al₆, практически нерастворимая в алюминии, поэтому сплав АМц и не упрочняется термической обработкой.

Состав данных сплавов имеет очень узкие пределы: 1 – 1,7 %Мn; 0,05 – 0,20 % Cu; медь добавляют в целях уменьшения питтинговой (точечной) коррозии. Допускается до0,6–0,7 % Feи0,6–0,7 % Si, что приводит к некоторому упрочнению сплавов без существенной потери сопротивления коррозии.

У сплавов АМц и АМцН происходит так называемое криогенное упрочнение, т.е. прочность и пластичность параллельно растут с понижением температуры. Поэтому сплавы этой группы нашли широкое применение в изделиях криогенной техники (техники низких температур), работающих при температурах до –196ºС.

 

Магналии. Сплавы АМг (магналии) относятся к системе А1–Mg(таблица 4). Растворимость магния в алюминии высока и составляет 17,4% при температуре эвтектики (450ºС) и около 1,4% при комнатной температуре (рисунок 5). Каждый процент Mg повышает прочность Al примерно на 30МПа. Магний образует с алюминием α-твердый раствор, но при понижении температуры в области концентраций от 1,4 до 17,4 % Mg происходит выделение вторичной β-фазы (Mg₅Al₈). Однако сплавы, содержащие до 7 % Mg, дают очень незначительное упрочнение при термической обработке, поэтому их упрочняют пластической деформацией – нагартовкой.

Рисунок 5 – Диаграмма состояния “алюминий – магний”

Сплавы систем А1–Мn и А1–Mg используются в отожженном, нагартованном и полунагартованном состояниях. В промышленных сплавах магний содержится в пределах от 0,5 до 12–13 %, сплавы с низким содержанием магния обладают наилучшей способностью к формообразованию путем пластической деформации, сплавы с высоким содержанием магния имеют хорошие литейные свойства (таблица 5).

Магналии широко применяют в судостроении, т.к. они имеют хорошую свариваемость и высокую коррозионную стойкость. Основное преимущество при внедрении алюминия и его сплавов по сравнению со сталью - снижение массы судов, которая может достигать 50–60 %. В результате возможно повышение грузоподъемности судна или улучшение его тактико-технических характеристик (маневренность, скорость и т.д.). На судах из сплавов этой группы изготовлены спасательные боты, шлюпбалки, забортные трапы и т.п.

Таблица 4 – Средний химический состав промышленных сплавов систем Al-Mn, Al-Mg

Обозначение марок	Химический состав %
Буквенное	Цифровое	Al	Cu	Mn	Mg
АМц АМг1 АМг3 АМг4 АМг6		Основа Основа Основа Основа Основа	0,1 0,1 0,1 0,1 0,1	1,0 – 1,6 0,2 0,3 – 0,6 0,5 – 0,8 0,5 – 0,8	0,2 0,7 – 1,6 3,2 – 3,8 3,8 – 4,5 5,8 – 6,8

 

Таблица 5 – Сплавы литейные на основе системы Al – Mg

Группа сплава	Марка сплава (старое обозначение)	Массовая доля, % основных компонентов	Примесей, не более железа
Mg	Zr	Be	Ti
IV (Сплавы на основе системы Al–Mg)	AМг6л (АЛ23)	6,0 – 7,0	0,05 – 0,2	0,02 – 0,1	0,05 – 0,15–	0,2
АМг10 (АЛ27)	9,5 – 10,5	0,05 – 0,2	0,05 – 0,15	0,05 – 0,15	0,2
АМг11 (АЛ22)	10,5 – 13,0	Si-0,8 – 1,2	0,03 – 0,07	0,05 – 0,15	1,2
АМг7 (АЛ29)	6,0 – 8,0	Si-0,5 – 1,0	Mn-0,4	–	0,9