Марки дюраль алюминиевых сплавов
АЛЮМИНИЙ И СПЛАВЫ АЛЮМИНИЕВЫЕ ДЕФОРМИРУЕМЫЕ
Aluminium and wrought aluminium alloys. Grades
Дата введения 2019-09-01
Технологические свойства дюрали
В зависимости от химического состава и применяемого метода изготовления технологические свойства дюрали могут существенно отличаться. ГОСТа именно для этого металла пока нет.
Сразу после появления дюралюминия его назвали самым подходящим материалом для строительства дирижаблей и самолетов.
Среди технологических свойств следует отметить нижеприведенные моменты:
- Низкая стоимость, которая обуславливается простой технологией производства. Тот момент, что компоненты не нужно разогревать до экстремально высоких температур определяет существенное удешевление материала. Также на стоимости благоприятно отражается возможность проведения производства в обычной среде.
- Небольшой вес. Рассматривая химический состав можно отметить, что большая часть состава представлена алюминием. Этот металл известен своей легкостью.
- Высокие показатели температуры плавления позволили использовать сплав дюраль при производстве различных элементов самолетов и другой техники. Температура плавления дюралюминия около 650 градусов Цельсия. При этом обычный алюминий плавится уже при более низких температурах, что приводит к изменению основных технологических качеств и деформации изделий.
- Плотность дюралюминия составляет 2,5 грамма на кубический сантиметр (у стали на каждый кубический сантиметр приходится 8 грамм). Именно этот показатель определяет существенно снижение веса изготавливаемых деталей. Данный показатель может варьироваться в относительно небольшом диапазоне, достигать значения 2,8 грамм на кубический сантиметр.
- Статическая прочность дюралюминия достаточно высока, что определяет устойчивость к разовой нагрузке. Именно поэтому сплав применяется при изготовлении различных ответственных деталей. Проведенные исследования указывают на то, что разрушить подобный материал довольно сложно.
Однако есть и один недостаток – относительно невысокая устойчивость к воздействию повышенной влажности. Разрушение сплава блокируют путем нанесения защитного покрытия, что несколько повышает стоимость сплава.
Детали из дюрали
Дюралюминий Д16 получил достаточно широкое распространение. Отличные эксплуатационные качества он демонстрирует при температуре не выше 250 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что уже при температуре 80 градусов Цельсия появляются признаки образования межкристаллической коррозии.
В последнее время в чистом виде дюралюминий практически не применяется. Это связано не только с высокой вероятностью появления коррозии, но и другими недостатками алюминиевого сплава. Для повышения эксплуатационных качеств сегодня выполняют следующее улучшение:
- Закалку в естественных условиях. При маркировке указывается буква «Т».
- Выполняют процедуру искусственного старения, что также отражается на маркировке «Т1».
- Анодирование и покрытие поверхности специальными лаками (в маркировке указывают букву «А»).
Снижение коррозионной стойкости происходит не только по причине повышения температуры, но и механического воздействия. Именно поэтому уделяется внимание дополнительным процедурам увеличения эксплуатационных качеств.
Более высокими эксплуатационными качествами обладает сплав под названием ВД95. Кроме этого, данная разновидность сплава проходит процедуру старения, за счет чего существенно повышается потенциал этой разновидности дюралюминия.
Предисловие
Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС"), Межгосударственным техническим комитетом МТК 297 "Материалы и полуфабрикаты из легких и специальных сплавов", Ассоциацией "Объединение производителей, поставщиков и потребителей алюминия" (Алюминиевая Ассоциация)
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 июня 2019 г. N 55)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 июля 2019 г. N 435-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 4784-2019 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2019 г.
5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих европейского и международного стандартов:
- EN 573-3:2013* "Алюминий и алюминиевые сплавы. Химический состав и форма деформируемых изделий. Часть 3. Химический состав и форма изделий" ("Aluminium and aluminium alloys - Chemical composition and form of wrought products - Part 3: Chemical composition and form of products", NEQ);
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
- ISO 209:2007 "Алюминий и алюминиевые сплавы. Химический состав" ("Aluminium and aluminium alloys - Chemical composition", NEQ)
7 Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"
Химический состав
Химический состав каждого материала имеет свои определенные особенности, которые и определяют физико-механические качества.
Рассматриваемый алюминиевый сплав Д16Т относится к группе Al-Cu-Mg с легированием марганца. Химический состав сплава Д16Т характеризуется следующим образом:
- Большая часть сплава – алюминий, концентрация которого доходит до показателя 94,7%.
- Остальная часть массы приходится на магний, медь и другие различные примеси.
- Включение в состав марганца определяет существенно увеличение коррозионной стойкости сплава Д16Т и увеличить некоторые механические свойства.
- В состав включается небольшая доля титана и железа. Негативное влияние на сплав Д16Т оказывает концентрация железа. Это связано с тем, что подобный химический элемент не растворяется в алюминии, создает неоднородные пластины. Концентрация железа выдерживается в строгом пределе, так как неоднородная структура может привести к серьезным проблемам.
Химический состав сплава Д16Т
Дуралюмин производится при тщательном контроле концентрации всех элементов. Увеличение в составе количества железа приводит к тому, что металл становится менее однородным, за счет чего падает качество и ухудшаются другие эксплуатационные качества. Титан и марганец должны также выдерживаться в определенном диапазоне концентрации, так как слишком высокий и низкий показатели могут привести к изменению основных физико-механических качеств.
2 Общие требования
2.1 Марки и химический состав алюминия должны соответствовать приведенным в таблице 1.
2.1.1 Отношение содержания железа к кремнию в марках алюминия должно быть не менее единицы.
2.1.2 Фактическое содержание алюминия в приведенных марках алюминия и алюминиевых сплавов определяют разностью между 100% и суммой всех определяемых элементов, выраженных с точностью до второго десятичного знака.
2.1.3 При определении марки алюминия содержание титана, введенного в качестве модификатора, не учитывают в сумме примесей.
2.2 Марки и химический состав алюминиевых сплавов систем алюминий-медь-магний (Al-Cu-Mg) и алюминий-медь-марганец (Al-Cu-Mn) должны соответствовать приведенным в таблице 2.
2.3 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-марганец (Al-Mn) должны соответствовать приведенным в таблице 3.
2.4 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-кремний (Al-Si) должны соответствовать приведенным в таблице 4.
2.5 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-магний (Al-Mg) должны соответствовать приведенным в таблице 5.
2.6 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-кремний (AI-Mg-Si) должны соответствовать приведенным в таблице 6.
2.7 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-цинк-магний (Al-Zn-Mg) должны соответствовать приведенным в таблице 7.
2.8 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-железо (Al-Fe) должны соответствовать приведенным в таблице 8.
2.9 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-литий (Al-Li) должны соответствовать приведенным в таблице 9.
2.10 В алюминии и алюминиевых сплавах, указанных в таблицах 1-9, допускается частичная или полная замена титана бором или другими модифицирующими добавками, обеспечивающими мелкозернистую литую структуру.
2.11 В марках алюминия и алюминиевых сплавах, изделия из которых контактируют с пищевыми продуктами, массовая доля свинца должна быть не более 0,15%, массовая доля мышьяка - не более 0,015%, массовая доля цинка - не более 0,3%, массовая доля бериллия - не более 0,0005%.
2.12 Химические составы сплавов, предназначенных для изготовления проволоки для холодной высадки, должны соответствовать приведенным в таблице 10.
2.13 Марки и химический состав алюминия и алюминиевых сплавов, предназначенных для изготовления сварочной проволоки, должны соответствовать приведенным в таблицах 11 и 12.
2.14 Содержание элементов в таблицах 1-12 максимальное, если не указаны пределы.
Содержание алюминия задано как минимум для марок алюминия, и как остаток для марок алюминиевых сплавов.
2.15 Химический состав марок алюминия и алюминиевых сплавов в таблицах 1-12 приведен в процентах по массе. Расчетное значение или значение, полученное из анализа, округляют в соответствии с правилами округления, приведенными в приложении А.
2.16 В графу "Прочие элементы" входят элементы, содержание которых не представлено, а также элементы, не указанные в таблицах.
2.17 Содержание прочих элементов обеспечивается технологией изготовления. Определение содержания прочих элементов, не указанных в таблицах 1-12, проводят по согласованию между изготовителем и потребителем.
2.18 Массовые доли бериллия, бора и церия устанавливают по расчету шихты, их содержание химическим анализом не контролируют, а обеспечивают технологией изготовления. В протоколах химического анализа указывают расчетное значение. При наличии технической возможности контроль содержания бериллия, бора и церия в химическом составе осуществляют в пределах, указанных в таблицах 1-12.
2.19 Марки алюминия и алюминиевых сплавов, в зависимости от назначения, должны содержать следующую дополнительную маркировку:
- буква "Е" - марки алюминия и алюминиевых сплавов с гарантированными электрическими характеристиками;
- буква "Ш" - марки алюминия и алюминиевых сплавов, предназначенных для изделий, контактирующих с пищевыми продуктами;
- буква "П" - марки алюминиевых сплавов, предназначенных для изготовления проволоки для холодной высадки;
- буква "У" - дополнительная маркировка для сплава СвАК5 с содержанием железа не более 0,3% (СвАК5У).
2.20 Обозначения марок алюминия и алюминиевых сплавов в таблицах по [1] и [2] приведены в соответствии с требованиями этих стандартов. Международная цифровая система обозначения для марок алюминия и алюминиевых сплавов по [1] и [2] является предпочтительной. Обозначения, основанные на химических символах легирующих компонентов, указаны только для справки.
2.20.1 Химические составы марок алюминия и алюминиевых сплавов, внесенных в настоящий стандарт по [1] и [2] идентичны тем, которые приведены в [3] для соответствующих марок сплавов.
2.20.2 Химические составы марок деформируемого алюминия и деформируемых алюминиевых сплавов, имеющих международную регистрацию, не приведенных в настоящем стандарте, можно найти в [3].
2.21 Ближайшие аналоги отечественных марок алюминия и алюминиевых сплавов приведены в приложении Б.
2.22 Таблицы химических составов марок алюминия и алюминиевых сплавов приведены в следующем порядке:
- таблица 1 - Алюминий;
- таблица 2 - Алюминиевые сплавы систем алюминий-медь-магний (Al-Cu-Mg) и алюминий-медь-марганец (Al-Cu-Mn);
- таблица 3 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-марганец (AI-Mn);
- таблица 4 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-кремний (AI-Si);
- таблица 5 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-магний (Al-Mg);
- таблица 6 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-магний-кремний (Al-Mg-Si);
- таблица 7 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-цинк-магний (Al-Zn-Mg);
- таблица 8 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-железо (Al-Fe);
- таблица 9 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-литий (Al-Li);
- таблица 10 - Алюминиевые сплавы, предназначенные для изготовления проволоки для холодной высадки;
- таблица 11 - Алюминиевые сплавы, предназначенные для изготовления сварочной проволоки;
- таблица 12 - Алюминиевые сплавы, предназначенные для изготовления сварочной проволоки (продолжение).
Дюралюминий известен еще с начала 20-го века. Более правильное название «дюраль», это сплав алюминия с медью, имеющий интересную историю появления на свет.
Немецкий инженер-металлург Альфред Вильм, являясь сотрудником компании «Dürener Metallwerke AG», подметил особые свойства сплавов алюминия с медью и еще несколькими металлами и веществами. Уже в 1909 году он запатентовал собственное изобретение по изготовлению нового материала, который практически сразу перекупила его компания.
С появлением дюралюминия фантазия разработчиков бурно разыгралась
Новая технология в тот же год привлекла внимание мировых производителей. Но только лишь к 40-ым прошлого столетия сплавы алюминия – дюраль, стали производиться в Советском Союзе. Название в нескольких вариантах закрепилось за всеми сочетаниями Al-Cu с добавлением других металлов.
Примечание. Похожее слово «дюралит» иногда ошибочно относят к этой же группе сплавов. Но на самом деле это разновидность мрамора, для изготовления которого используют акриловые смолы.
Плотность дюралюминия
Плотность дюралюминия Д16Т соответствует показателю для Д16 и коэффициент перевода 1.03. Из таблицы или рассчитав, получается значение 2.78 г/см 3 . Что довольно близко к плотности самого алюминия: 2.7 г/см 3 .
Удельный вес дюралюминия также может использоваться для расчетов окончательной массы изделий или количества материалов необходимых для изготовления.
Для некоторых изделий не понадобится даже удельный вес дюрали. Например, ГОСТ 18475-82 содержит данные по трубам стандартного диаметра с вариативностью по толщинам стенок: одному погонному метру соответствует числовое значение веса в кг.
Если же подойти формально к понятию: удельный вес дюрали Д16Т, то его можно вычислить из следующего выражения:
Температура плавления дюралюминия
Иногда таким вопросом задаются бытовые пользователи. Причин для этого множество. Вероятно, некоторые беспокоятся о том, чтобы их кастрюли не дали течь (шутка).
Плавление дюралюминия в домашних условиях
Температура плавления дюрали и алюминия в корне отличается, стоит отследить несколько фиксируемых показателей:
- чистый Al (99,9%) плавится при 660 0 С;
- уменьшение доли вещества алюминия всего на 0.4% дает снижение температуры до 657 0 С;
- большее снижение до 99% ведет к порогу 643 0 С.
Температура плавления дюралюминия в домашних условиях все равно кажется недостижимой, даже несмотря на то, что процесс в некоторых случаях начинается уже при 500 0 С.
ГОСТ и марки сплавов алюминия
Эксперименты не закончились, что впоследствии подарило миру целую группу аналогичных, но все-таки отличающихся по свойствам сплавов.
Однако тонкости формулировки сегодня мало беспокоят обывателей, желающих просто сдать в металлолом дюралюминий марки Е или АМг2. Первая гарантирует наличие электрических свойств, а вторая говорит о том, что металл используется в пищевой промышленности. К первой может относится разновидность систем Al-Mg-Si: алюминий дюраль АД31 с соответствующей пометкой «Е».
Всего насчитывается 8 таблиц ГОСТ 4784-97. Среди них есть марка дюраль д16, которая несколько раз появляется в них. Один раз просто, второй – с пометкой «П», что означает предназначенность материала для изготовления проволоки холодной высадки.
Одна из многочисленных таблиц сплавов алюминия из ГОСТа
При этом бросается в глаза существенное отличие многих видов дюрали в ГОСТ 4784-97, а точнее состава сплавов, от первоначального. Вместо привычных 93% доли алюминия – все 99 с маленьким хвостиком. Но это не касается распространенной марки дюралюминий д16. Ее состав выглядит примерно так:
Здесь очень важно отметить, что производимые детали из этого сплава сохраняют относительную мягкость. Поэтому речь часто идет о полуфабрикатах. Изделия из дюраля 16 можно подвергать термической обработке с последующим охлаждением, что и приводит их к скорейшему старению, то есть упрочнению. Маркируется такой материал, как дюраль Д16Т. Для это марки расшифровка будет выглядеть так.
В таблице представлена расшифровка марки Д16:
Сам же процесс стал необходим, несмотря на прекрасные свойства сплава, проявляемые при температурах 120-250 0 С. Их рассмотрению отводится следующий раздел.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на алюминий и деформируемые алюминиевые сплавы, предназначенные для изготовления полуфабрикатов (лент в рулонах, листов, кругов-дисков, плит, полос, прутков, профилей, панелей, шин, труб, катанки, проволоки, поковок и штампованных поковок) методом горячей или холодной деформации, а также слябов и слитков.
Сплав Д16Т
Распространение современных технологий привело к появлению материалов с исключительными эксплуатационными качествами. Примером можно назвать дюралюминий, который весьма распространен на сегодняшний день. Характеристики Д16Т позволяют использовать материалы этой группы при изготовлении самых различных конструкций и механизмов. Сегодня рассматриваемый сплав применяется в авиационной и космической промышленности, что можно связать сочетание высокой прочности с легкостью.
Сколько стоит лом дюрали за 1 кг?
В общем, имейте в виду, что на приемках нет такой позиции в прайсе, как лом дюралюминия. Некоторые приемки могут написать лом алюминия АМГ и в скобках рядом приписать (дюраль). По факту сплав АМГ не является дюралюминием, т.к. в нем практически нет меди, ее место занимает магний. Но по большому счету для лома это не важно, т.к. цена будет одинакова и сейчас сдать лом дюралюминия можно за 70-80 рублей за 1 килограмм.
Например, в 2017-2018 стоимость дюрали за 1 кг в Москве или Казани сложилась примерно одинаковая и составляет 70 рублей. Однако многое зависит от того, в какую категорию определяется вторичное сырье. Дюраль и цена за кг делового лома (уголки, листы и т.д. т.е. все, что может использоваться вторично без переработки) могут несколько отличаться в пользу последнего, особенно когда изделия новые и изготовлены из востребованной марки. На небольшой массе это не сильно скажется. Однако при сдаче поштучно или весом от 100 кг и выше, окажется ощутимой.
2 Нормативные ссылки*
Область применения
Широкая область применения Д16Т связана с его основными эксплуатационными качествами. Стоит учитывать, что сложности, возникающие в процессе производства, существенно повышают стоимость этого сплава. Несмотря на распространение алюминия, дюралюминий применяется лишь в случае, когда это требуется. Сплав Д16Т выпускается в следующих видах:
- Листы.
- Уголки.
- Прутки.
- Плиты.
Стоит учитывать, что сплав крайне редко поставляется на производственную площадку в чистом виде. Для повышения основных эксплуатационных качеств зачастую проводится химикотермическая обработка. Заготовки применяются для получения следующих изделий:
- Элементы обшивки.
- Каркасы.
- Тяги.
- Лонжероны.
- В чистом виде. Как ранее было отмечено, в этой форме заготовки встречаются редко.
- В закаленном или естественно состаренном состоянии.
- После искусственного состаривания.
- Плакированные.
- Отоженные.
Очень большое распространение получили заклепки, изготавливаемые из рассматриваемого материала. Это связано с тем, что заклепки из Д16Т характеризуются высоким показателем сопротивления на срез.
Термическая обработка позволяет существенно увеличить основные эксплуатационные качества. По установленным стандартам подобного рода улучшение позволяет повысить устойчивость металла к воздействию высокой температуры. К примеру, крепежные элементы могут выдерживать температуру от 120 до 230 градусов Цельсия. Применяется сплав и в машиностроительной сфере при создании кузова.
Расшифровка марки Д16Т
Расшифровка марки позволяет определить ее основные эксплуатационные качества и химический состав. Марка Д16Т относится к классу дюралюминия, который характеризуется высокой концентрацией легирующих элементов.
Сегодня расшифровывают Д16Т при применении ГОСТа. В отличии от других сплавов, рассматриваемые маркируются по собственной системе. Дюралюминий Д16Т расшифровывается следующим образом:
- Д – обозначение материалов группы дюралюминия. Она существенно отличается от обычного алюминия, что связано с включением в состав различных легирующих элементов. Концентрация других химических элементов позволяет изменить многие эксплуатационные качества.
- 16 – номер сплава. По сути эта цифра не указывает на какие-либо качества, но она используется для обозначения сплава с определенными качествами.
- Т – символ, который обозначение проведение закалки и естественного старения. Термическая обработка, связанная с закалкой, предусматривает оказание воздействия высокой температуры, за счет чего происходит перестроение поверхностного слоя.
Алюминий Д16Т весьма распространен в области, где производятся ответственные механизмы и устройства, на которые будет оказываться серьезное воздействие со стороны окружающей среды.
Дюралюминий
Для производства различных деталей и вещей может использоваться дюралюминий. Данный материал получил свое название от города, в котором он был создан. Отличия дюрали от алюминия заключаются в химическом составе, который оказывает влияние на основные эксплуатационные качества. Рассмотрим особенности данного сплава подробнее.
Дюралюминий Д16 свойства и характеристики, что дает улучшение
Еще на старте зарождения алюминиевые сплавы были заявлены, как отличный материал для строения летательных аппаратов, в частности дирижаблей. Далекий 1911 год выделил важные свойства дюралюминия: прочность и относительная легкость.
Тогда на выставке в Санкт-Петербурге материал увез в Германию большую серебряную медаль за лучшие качества для создания дирижаблей. Сегодня этот материал используется в строительстве самолетов, космических кораблей, ракет.
Итак, марка Д16 довольно близкая по своему составу к первоначальному демонстрирует отличные качества при температурах в диапазоне 120-250°C. Однако уже при нагреве до 80 0 С начинает проявляться склонность к образованию межкристаллической коррозии.
Корпус из сплава Д16
На выручку приходит процесс искусственного старения с помощью закалки. Он позволяет избавиться от появления коррозии, одновременно с этим сохраняет прочность, пластичность сплава.
В чистом виде дюраль, характеристики которой показывают достаточно высокие показатели при использовании в среде с умеренными температурами, практически не применяется. В виду высокой вероятности возникновения коррозии. Сегодня существует несколько форм выпуска этого материала:
Примечание. Дюрали склонны к коррозии не только при повышении температур, некоторые марки проявляют такую склонность, реагируя на нагрузки.
ВД95 имеет более высокие показатели, чем дюраль Д16Т. Характеристики ВД95Т1, прошедшей процесс искусственного старения, многообещающие. Но потенциал материала остается не использованным до конца, в виду того, что он не выдерживает высоких нагрузок.
На фото круг из материала Д16Т
Из полуфабрикатов Д16, производят: плиты, прутки с маркировкой Д16Т, встречаются листы Д16АТ или Д15ТА. Кроме того, есть изделия, дополнительно отмечаемые буквой «М», что обозначает – «отожженные».
Открытие дюрали, состав и технология производства
Метод изготовления дюрали заключался не только в специфическом подборе компонентов. Раскаленный сплав резко охлаждался, после чего материал подвергался механизму искусственного старения с помощью закалки. Именно такой итоговый дюраль сегодня знают потребители.
Если сохранять математическую точность, состав дюралюминия в процентах выглядел следующим образом:
- 93% алюминий;
- 4-5% медь;
- 2-3% остальные металлы, иногда называемые «лигатура».
Долгие годы процесс старения происходил в естественных условиях при средне комнатных температурах 20-25 градусов по Цельсию. Но с началом войны, дюраль – состав сплава и технология, их результат, стали стратегически важным материалом. Выросла заинтересованность в создании методов, ускоряющих старение, а вместе с ним и твердость вещества.
Была изобретена методика искусственного старения дюралюминий, состав которого сильно не меняется уже более, чем полвека. Изделия из сплава в течении 2-3 часов разогревали до 500 градусов, после 2-3 минуты охлаждали водой или селитрой.
Область применения
Заклепки из дюралюминия
Дюралюминий Д16Т, свойства которого не позволяют производить сварку, закрепляют с помощью заклепок, разъемных или нет соединений. Упрочненный в термических условиях или состаренный естественным образом материал нашел широкое применение в народном хозяйстве:
- авиатехника – силовые элементы, детали обшивки, тяги управления, прочее;
- автомобилестроение – кузова, трубы, другое;
- заклепки для крепления более мягкий материалов, например, из мангалия AlMg6;
- круги для бурильных установок;
- листовой дюралюминий.
На Западе эти сплавы используют при изготовлении носовой части шаттлов.
Нос шаттла укреплен дюралюминием. Конечно состав дюралюминия там немного другой и отличается от бытового
Химический состав
Появление дюралюминия связывают с немецкой компанией, которая расположена в городе Дюрен. Специалисты этой компании занимались разработкой нового сплава, и ошибочно провели смешивание ранее не используемых компонентов. После проведения предварительных тестов они были удивлены тем, какого смогли добиться результата, но изначально посчитали их ошибочными. Спустя некоторое время они повторили свой эксперимент и добились еще более высоких результатов.
Алюминий и дюралюмин, в первую очередь, отличаются друг от друга химическим составом. Дюралюминий обладает следующим составом:
- 4-5% меди;
- 93% алюминия;
- 2-3% других легирующих элементов, которые добавляются для придания сплаву особых качеств.
Состав различных марок дюрали
Долгое время дюралюмин изготавливался при обычных условиях, что определяло некачественное соединение элементов. Начавшаяся война сделала данный металл стратегически важным, что привело к поиску более эффективных методов соединения всех компонентов. Результатом данных исследований стали следующие технологические особенности процесса:
- Нагрев проводится при температуре до 500 градусов Цельсия.
- На разогрев уходит около 3-х часов.
- Проводится быстрое охлаждение водой или селитрой для повышения прочности.
Наиболее распространенная марка Д16 имеет следующий химический состав:
Остальные компоненты представлены хромом, марганцем, титаном, которые берутся примерно по 1%.
Получаемый дюралюминий при подобном химическом составе обладает достаточно высоким показателем мягкости. Именно поэтому Д16 зачастую применяется в качестве полуфабрикатов при производстве штамповок.
Не только состав сплава дюрали оказывает влияние на основные технологические свойства. Вместе со специфической подборкой компонентов применяются технология искусственного старения, которая заключается в закалке.Для повышения прочности и твердости поверхности сплав подвергается термической обработке с охлаждением.
Марки дюраль алюминиевых сплавов
АЛЮМИНИЙ И СПЛАВЫ АЛЮМИНИЕВЫЕ ДЕФОРМИРУЕМЫЕ
Aluminium and wrought aluminium alloys. Grades
МКС 77.120.10
ОКП 17 340
Дата введения 2000-07-01
1 РАЗРАБОТАН ОАО "Всероссийский институт легких сплавов" (ВИЛС), Межгосударственным техническим комитетом МТК 297 "Материалы и полуфабрикаты из легких и специальных сплавов"
ВНЕСЕН Госстандартом России
2 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 12 от 21 ноября 1997 г.)
За принятие проголосовали:
Наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Казахстан
Главная государственная инспекция Туркменистана
Изменение N 1 принято Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 23 от 22 мая 2003 г.)
За принятие изменения проголосовали национальные органы по стандартизации следующих государств: AZ, AM, BY, GE, KZ, KG, MD, RU, TJ, TM, UZ, UA [коды альфа-2 по МК (ИСО 3166) 004]
3 В таблицах 1-6 приводятся марки и химический состав алюминия и алюминиевых сплавов с учетом требований международного стандарта ИСО 209:2007* "Алюминий и алюминиевые сплавы. Химический состав".
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 8 декабря 1998 г. N 433 межгосударственный стандарт ГОСТ 4784-97 введен в действие в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 2000 г.
6 ИЗДАНИЕ (август 2009 г.) с Изменением N 1, утвержденным в ноябре 2003 г. (ИУС 2-2004), Поправками (ИУС 11-2000, 5-2004, 4-2005)
ВНЕСЕНЫ: Изменение N 2, утвержденное и введенное в действие Приказом Росстандарта от 22.11.2013 N 2030-ст c 01.09.2014; Изменение N 3, утвержденное и введенное в действие Приказом Росстандарта от 03.08.2015 N 1061-ст c 01.02.2016
Изменения N 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту ИУС N 7, 2015 год, ИУС N 11, 2015 год
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 5, 2004 год, поправка, опубликованная в ИУС N 4, 2005 год, поправка, опубликованная в ИУС N 2, 2016 год
Поправки внесены изготовителем базы данных
Как отличить алюминий от дюралей?
Обычно в магазинах на изделиях имеется маркировка и по ней следует ориентироваться. Однако часто возникают вопросы о подделках. Бывает есть необходимость проверить партию изделий от неизвестного лица, не имеющего документации, других достоверных подтверждений тому, что предлагаемое именно дюраль. Конечно, анализатор химического состава сразу покажет отличие дюраля от алюминия. Ведь в классическом представлении, первый содержит единицы долей меди, а второй – ее десятые или даже сотые.
Также есть ряд субъективных способов, как определить дюраль в руках или нет. Сплав имеет характерный серо-стальной цвет. Если попытаться поцарапать поверхность, это получится довольно легко. Стружка ломкая и не вязкая. Попытки согнуть образцы покажут отсутствие пластической деформации. При ударе должен слышаться звон. В следах от царапин просматривается мелкокристаллическая структура.
Зная достоверно, чем отличается алюминий от дюралюминия, стоит воспользоваться еще одним опытным способом определения вида материала. Для этого на небольшой участок исследуемого образца наносят каплю едкого натрия. Оставляют на 5-10 минут. После удаляют вещество и смотрят на цвет образовавшегося пятна. Если оно темное, то это дюраль, но не сплавы алюминия с низким содержанием меди и не магналий.
Кроме того, алюминий растворяется в кислотах при добавлении щелочи, давая белый порошковый осадок. Проделав то же самое с куском дюралюминия, на выходе получают еще и голубенькие гранулы, которые дает присутствующая медь.
Уголок из алюминия
Свойства материала
Сплав Д16Т, характеристики которого можно назвать весьма привлекательными, обладает огромным количеством преимуществ в сравнении с другими сплавами.
Особенности дюралюминия определяют то, что этот сплав во многом обходит обычный алюминий и другие материалы. Физические и механические свойства заключаются в следующих моментах:
- Высокая стабильность структуры. За счет этого изготавливаемые изделия могут прослужить долго и выдерживают существенное воздействие со стороны окружающей среды.
- Плотность материала определяет его низкий удельный вес, уровень которого составляет 2800 кг/м 3 . За счет этого получаемые изделия становятся легкими. Именно поэтому Д16Т получил распространение в авиастроении и при изготовлении элементов, которые применяются при изготовлении оборудования для космической промышленности. Для того чтобы устройство смогло преодолеть земную тягу с меньшими энергетическими затратами создаваемая конструкция должна иметь небольшой вес. Проведенные исследования указывают на то, что Д16Т в 3 раза легче стальных.
- Повышенное сопротивление к микроскопической деформации в процесс эксплуатации. Это связано с тем, что модуль упругости имеет довольно высокое значение.
- Высокий предел прочности Д16Т достигается за счет включения в состав огромного количества легирующих элементов, к примеру, титана. При этом твердость сплава Д16Т составляет 42 МПа.
Кроме этого, температура плавления дюралюминия Д16Т довольно высокая. За счет этого есть возможность использовать сплав при создании различных устройств, которые могут эксплуатироваться при высоком сопротивлении воздуха. Слишком высокое сопротивление становится причиной, по которой металл нагревается и становится более мягким, пластичным. Высокая температура плавления позволила применять дюралюминий при изготовлении летательных аппаратов, так как обычный алюминий нагревается и становится мягким и менее прочным.
Аналоги Д16Т
В продаже встречается довольно большое количество зарубежных аналогов. Дюраль д16 производится с учетом установленных стандартов и имеет соответствующие характеристики. Д16Т аналоги маркируются по своим стандартам, к примеру, т3511.
При рассмотрении аналогов следует учитывать особенности проводимой термической обработки Д16ЧТ:
- Для начала выполняется температурная закалка, для чего заготовка нагревается до температуры 500 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что слишком высокая температура приводит к пережогу алюминий и ухудшению его основных качеств. При этом изменения происходят резко. Поэтому следует уделять много внимания температурному режиму.
- Следующий шаг заключается в закалке в холодной воде. При этом большое значение имеет температура воды. Оптимальным значением принято считать диапазон от 250 до 350 градусов Цельсия.
- Далее для улучшения основных качеств проводится естественное старение. Процесс достаточно прост, поверхность контактирует с воздухом, температура которого схожа с комнатной. Процесс длиться в течение 4-5 дней.
В результате проведенного процесса поверхность приобретает твердость около 125-130 НВ. Подобный показатель можно назвать максимальным значением для сплавов рассматриваемой группы.
В заключение отметим, что применение современных технологий позволяет выдерживать процент концентрации всех элементов строго в рекомендуемом диапазоне. За счет этого повышается качество сплава и его основные характеристики.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на алюминий и деформируемые алюминиевые сплавы, предназначенные для изготовления полуфабрикатов (лент в рулонах, листов, кругов-дисков, плит, полос, прутков, профилей, шин, труб, проволоки, поковок и штампованных поковок) методом горячей или холодной деформации, а также слябов и слитков.
3 Общие требования
Марки и химический состав алюминия должны соответствовать указанным в таблице 1.
3.1 Соотношение железа и кремния в алюминии должно быть не менее единицы.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.2 Марки и химический состав алюминиевых сплавов систем алюминий-медь-магний и алюминий-медь-марганец должны соответствовать указанным в таблице 2.
(Измененная редакция, Изм. N 1; Поправки, ИУС 11-2000, 5-2004).
3.3 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-марганец должны соответствовать указанным в таблице 3.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.3.1 Соотношение железа и кремния в сплаве АМцС должно быть больше единицы.
3.4 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-магний должны соответствовать указанным в таблице 4.
3.4.1 В сплаве марки АМг2, предназначенном для изготовления ленты, применяемой в качестве тары-упаковки в пищевой промышленности, массовая доля магния должна быть от 1,8 до 3,2%.
3.5 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-кремний должны соответствовать указанным в таблице 5.
(Измененная редакция, Изм. N 1; Поправка, ИУС 11-2000).
3.6 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-цинк-магний должны соответствовать указанным в таблице 6.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.7 В алюминии и алюминиевых сплавах, указанных в таблицах 1-6, допускается частичная или полная замена титана бором или другими модифицирующими добавками, обеспечивающими мелкозернистую структуру.
3.8 В алюминии и алюминиевых сплавах, полуфабрикаты из которых применяют при изготовлении изделий пищевого назначения, массовая доля свинца должна быть не более 0,15%, массовая доля мышьяка - не более 0,015%.
Марки алюминия и алюминиевых сплавов пищевого назначения дополнительно маркируются буквой "Ш".
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.9 Химический состав сплавов марок Д1, Д16, АМг5 и В95, предназначенных для изготовления проволоки для холодной высадки, должен соответствовать указанному в таблице 7. При этом марка дополнительно маркируется буквой "П".
3.10 Марки и химический состав алюминия и алюминиевых сплавов, предназначенных для изготовления сварочной проволоки, должны соответствовать указанным в таблице 8.
Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-кремний должны соответ-ствовать указанным в таблице 9.
(Поправки, ИУС 11-2000, 4-2005); (Измененная редакция, Изм. N 2).
3.11 Содержание элементов в таблицах 1-9 максимальное, если не указаны пределы.
3.12 Химический состав алюминия и алюминиевых сплавов в таблицах 1-9 дан в процентах по массе. Расчетное значение или значение, полученное из анализа, округляют в соответствии с правилами округления, приведенными в приложении А.
3.11, 3.12 (Измененная редакция, Изм. N 2).
3.13 В графу "Прочие элементы" входят элементы, содержание которых не представлено, а также элементы, не указанные в таблицах.
3.15 Массовые доли бериллия, бора и церия устанавливаются по расчету шихты, не определяются, а обеспечиваются технологией производства.
3.16 Содержание прочих элементов не определяют (обеспечивается технологией производства). Содержание каждого из прочих элементов и их сумму в протоколах анализа химического состава не указывают.
Область применения
Тугоплавкость дуралюмина марки ВД95 определяет его широкое применение не только в сфере авиастроения, но и изготовления скоростных поездов, которые постепенно становятся самым распространенным транспортным средством в Европе и Азии. Это связано с тем, что при движении на большой скорости из-за возникающего трения поверхность может сильно нагреваться. Слишком высокая пластичность из-за перестроения кристаллической решетки становится причиной деформации поверхности при механическом воздействии. Также применение дюралюминия представлено производством прутков, заклепок, болтов и других крепежных материалов.
Дюралюминий в авиастроении Дюралюминий в строительствеНесмотря на тугоплавкость, есть возможность проводить сварочные работы с помощью аргона. Данный процесс настолько прост, что его можно провести в собственном гараже. В различных отраслях машиностроения дюралюминий применяется для получения изоляционных материалов. Примером можно назвать появление фольги толщиной около 0,2 миллиметров, которая применяется в качестве отражающего слоя при производстве изоляции.
Сплав получил широкое применение и в буровой отрасли. Это связано с уникальным сочетанием нижеприведенных качеств:
- Легкость.
- Прочность.
- Стойкость к повышенным температурам и влажности.
Изготавливаемые буры из дюралюминия отлично справляются с гашением вибрации.
В заключение отметим, что широкая область применения определена особыми эксплуатационными качествами и относительно невысокой стоимостью материала. Кроме этого отметим, что сегодня алюминий в чистом виде стали использовать намного реже.
Читайте также: