Termokings.ru

Домашний Мастер
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплофизические свойства, состав и теплопроводность алюминиевых сплавов

В таблице представлены состав и теплофизические свойства алюминиевых сплавов для нагартованного, закаленного и отожженого состояний сплава:

  • плотность сплавов, кг/м 3 ;
  • коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
  • коэффициент линейного теплового расширения, 1/град;
  • удельное электрическое сопротивление, Ом·м.

Теплофизические свойства представлены для следующих сплавов алюминия: А, АМц, АМг, Амг1, АМг5, АВ, Д18, Д1, Д16, АК8, АК4, 32S, В95. Свойства сплавов даны при комнатной температуре, за исключением коэффициента теплового расширения (КТР), который указан для интервалов температуры 20-100, 20-200 и 20-300°С.

Марки титана и сплавов

Наиболее распространены титан и сплавы марок ВТ1-0, ВТ1-00св, ВТ1-00. Они относятся к категории технических. В состав данных марок не входят легирующие элементы. Поставляется титан в виде плит, листов, труб и прутков. Проволока чаще всего производится из материала марки ВТ1-00св.

Сегодня известно множество марок титанов и титановых сплавов, отличающихся по технологическим, механическим свойствам, химическому составу. Чаще всего в их составе содержаться такие элементы, как:

  • алюминий,
  • молибден,
  • ванадий,
  • марганец,
  • хром,
  • олово,
  • кремний,
  • цирконий,
  • железо.

Титан марки BT5 и сплавы из него содержат до 5% алюминия, что наделяет их высокой прочностью. Материалы хорошо штампуются, куются, прокатываются и свариваются. Из них производятся прутки (круги), трубы, проволока, листы. Титановые сплавы ВТ5-1 кроме алюминия содержат олово в размере 2-3% ,что улучшает их технологические характеристики. Из таких материалов получают все виды полуфабрикатов — плиты, листы, поковки, профили, трубы, штамповку, проволоку.

К хорошо деформируемым сплавам титана относят ОТ4 и ОТ4-1, содержащие алюминий и марганец. Данные материалы отличаются высокой технологичной пластичностью и свариваются любыми видами сварок. Титаны этих марок используются в производстве плит, лент, листов, полов, профилей, труб.

Прочный сплав ВТ20 содержит алюминий, цирконий, молибден и ванадий. Материал отличается высокой жаропрочностью. Сплав титана ВТ3-1 содержит такие элементы, как Ti, Al, Cr, Mo, Fe, Si и, как правило, подвергается изотермическому отжигу, что наделяет его высокой пластичностью и термической стабильностью. Этот сплав является наиболее освоенным в производстве. Из него изготавливаются поковки, штамповки, пруты, профили.

Сплавы титана ГОСТ 19807-91 содержат углерод и называются тугоплавкими карбидами. Их теплопроводность в 13 раз ниже показателя алюминия и в 4 раза – железа.

Обработка жаропрочного алюминия:

Лазерная резка металла

Токарные работы

Фрезерные работы

Гидроабразивная резка

В процессе исследования было установлено, что повышению жаропрочных характеристик способствуют не легирующие добавки, которые максимально искажают кристаллическую решётку, а те, что не оказывают существенного влияния на их искажение, а способствуют усилению прочности связи между атомами.

На основании этого фактора, разработка новых видов сплавов для материалов, предназначенных работать в высокотемпературной среде, была направлена на максимальное усиление межатомной связи между алюминием, взятым за основу и легирующими компонентами.

Большое влияние на жаропрочные свойства сплавов оказывают и особенности производственной технологии. Например, важными составляющими являются скорость кристаллизации материала в процессе отлива; выбранные параметры термической обработки заготовки и другие показатели, влияющие на формирование фазового уплотняющего состава и структурных особенностей. Внося изменения в эти значения, можно получать сплавы с необходимыми свойствами.

При этом следует учитывать преимущества гетерогенезации структуры состава, которая позволяет усилить жаропрочные свойства за счёт использования соединений металлов, таких, например, как Al6Cu3Ni, Al7Cr, Al9FeNi, отличающихся высокой устойчивостью к высоким температурам. Важно, что эти соединения не коагулируют и не укрупняют частицы при взаимодействии с компонентами, входящими в состав сплава.

В результате испытаний независимые исследователи пришли к единому мнению, что повышение жаропрочности алюминиевых сплавов — это комплексные процессы, в которых широко используется легирование марганцем, кобальтом, никелем и медью.

В основе теории жаропрочных алюминиевых сплавов лежат современные достижения в области изучения механизмов разрушения кристаллических тел при различных температурных параметрах и физики твёрдых тел.

Применение

  1. В теплообменниках и бытовых радиаторах — высокая теплопроводность. Среди бытовых радиаторов особенно популярны аппараты с анодированной поверхностью. У них лучше теплоотдача, чем у чугунных батарей.
  2. В качестве электропроводника — электропроводность, которая у алюминия в 4 раза выше, чем у железа, что делает его востребованным в этой области.
  3. В химической и нефтегазовой промышленности — коррозионную стойкость и стабильность даже в концентрированных средах. Из листа АД1н изготавливают оборудование, емкости, трубопроводы.
  4. В криогенных устройствах — пластичность при сверхнизкой температуре.
  5. Для высококачественных зеркал важна отличная отражающая способность полированного алюминия, а низкая цена делает лист АД1Н отличной заменой серебру и иридию.
  6. При изготовлении посуды и оборудования для медицины и пищевой промышленности — отсутствие токсичности. Материал отлично принимает и держит форму, поддается штамповке, не выделяет при нагревании и охлаждении вредных веществ. Сейчас из него изготавливают профессиональную и бытовую кухонную технику, посуду, столовые приборы бюджетной стоимости.
  7. В автомобиле и самолетостроении — малый вес, прочность и образование в воздушной среде на поверхности металла оксидной пленки, препятствующей коррозии. Литые автомобильные диски, различные детали двигателей, внутренних коммуникаций, отделка салона из алюминия встречаются как в бюджетных, так и элитных моделях.
Читать еще:  Окожушка из стали тонколистовой оцинкованной ГОСТ 14918-80.

Низкая прочность алюминия обуславливает его малое применение в строительстве — только в качестве отделочного материала и ненагруженного проката.

При дополнительной обработке шлифованием, полировкой, обдиркой поверхности листов придают различную степень шероховатости, фактурность, что позволяет использовать листы алюминиевые марки ад1н для производства строительных, отделочных материалов, предметов мебели, украшений.

Главными потребителями листа АД1н являются заводы пищевой и химической промышленности. благодаря незначительному весу перевозка листового алюминия не ьребует высоких затрат, гартовка придает дополнительную прочность, а пластичность — возможность придания любых форм методами горячей и холодной обработки. Материал очень экологичен — поддается 100% переработке м повторным изготовлением листов пищевого назначения.

Характеристики

Характеристики произведённого уголка могут сильно отличаться и в первую очередь зависят от химического состава и технических свойств материала, применяемого при изготовлении, а также от особенностей технологического процесса.

Ширина полок у равнополочных уголков колеблется от 10 до 200 миллиметров, у неравнополочных изделий от 6 до 265 миллиметров. Стенки данных профилей также могут отличаться по толщине, которая варьируется от 1 до 43 миллиметров у равнополочных уголков и от 1 до 16 миллиметров у неравнополочных.

В зависимости от своей целевой направленности алюминиевый профиль уголок может быть подвергнут различной термической обработке. Для того чтобы изделие приобрело определённую мягкость его отжигают. В случае если необходимо придать уголку дополнительную твёрдость он проходит процедуру закаливания.

А также алюминиевый профиль может подвергаться другим методам обработки:

  • использование сложного покрытия из комбинированного вещества (К);
  • анодирование изделия при помощи электролитической обработки (Ан);
  • на поверхность наносится лакокрасочный материал (Жл);
  • нанесение защитного слоя при помощи электрофореза (Жэ);
  • нанесение полимерного защитного слоя (П).

По маркировке на изделии можно определить точную ширину полок и толщину стен уголка. К примеру, наличие маркировки 80×80 будет означать, что это изделие принадлежит к равнополочному типу и ширина каждой из его полок равна 80 миллиметрам. Если присутствует обозначение 80×40×3, то из этого следует, что одна полка имеет ширину 80 миллиметров, другая 40 миллиметров, а толщина металла в этом случае равна 3 миллиметрам.

Для всех видов алюминиевых профильных уголков существуют определённые государственные стандарты. Например, алюминиевый уголок ГОСТ 8617−81-относится к изделиям общего назначения имеющим прессованный профиль из алюминиевого сплава.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Алюминиево-марганцевые сплавы относится к термически не упрочняемым видам. Обладают низкой прочностью, но высокой коррозийной стойкостью, плотно свариваются. Недостатки возникают из-за кристаллизационных трещин, которые образуются из-за повышенного содержания железа или кремния плавильного состава. Обладают вязкостью пластичностью.

Производство и характеристики

Для производства принято использовать хорошо известный принцип Байера. В качестве сырья используется влажный гидрат. Для удовлетворения всех потребностей заказчиков, современный рынок предлагает к продаже огромное количество оксидов алюминия: измельченные материалы с нормальным или пониженным содержанием соды, которые отличаются разной тонкостью помола зерен.

В список важных характеристик оксида алюминия включены следующие особенности:

  • материал считается абсолютно нетоксичным, поэтому безопасен для здоровья человека;
  • абразивность варьируется в диапазоне от средней до высшей степени;
  • устойчивость к негативному воздействию со стороны всевозможных химикатов;
  • высокие характеристики огнестойкости;
  • замечательные керамические особенности;
  • показатели твердости — 9 (по шкале Мооса);
  • отличная теплопроводность;
  • устойчивость к коррозионного воздействия;
  • низкий показатель плотности;
  • отличные электроизоляционные свойства;
  • возможность сохранять плотность при различных температурных показателях;
  • демократичная стоимость по сравнению с другими керамическими материалами.

Учитывая все вышеперечисленные характеристики, оксид алюминия принято считать одним из лучших материалов, которые активно используют для разработки термостойких, электроизоляционных изделий, устойчивых к коррозионного воздействия. Как правило, такие изделия могут применяться в самых различных сферах промышленности.

Конструктивные особенности

Силовой алюминиевый кабель состоит из токоведущей жилы. Жила представляет собой алюминиевую проволоку. При многопроволочном исполнении изоляцию и несущую нулевую жилу выделяют цветной маркировкой. Жильную изоляцию выполняют из поливинилхлорида (ПВХ). Наружная изоляционная оболочка изготавливается из ПВХ-пластиката. Различные модификации кабеля имеют бронированную оболочку в виде металлических лент. Броня повышает стойкость проводников к механическим повреждениям, а также агрессивному воздействию окружающей среды. При использовании брони снижается гибкость.

Читать еще:  Как отполировать хромированные детали автомобиля

Алюминиевые деформируемые сплавы Химсостав Механические свойства

#1 Точмаш 23

  • 6
  • Наверх
  • Вставить ник

#2 Точмаш 23

Деформируемый алюминиевый сплав 6082

Al-1Si-0,9Mg-0,7Mn

Химический состав по EN 573-3:2013

Таблица 1 – Химический состав алюминиевого сплава 6082

Обозначения сплава

  • EN 573-3: EN AW-6082 и EN AW-Al Si1MgMn
  • Teal Sheets (Алюминиевая Ассоциация): 6082
  • Unified Numbering System (UNS): А96082
  • ISO 209:2007: 6082
  • DIN 1725-1 (отменен): AlMgS1 и 3.2315

Металлургические характеристики

  • Входит в серию 6ххх
  • Деформируемый: методами прессования и прокатки
  • Термически упрочняемый
  • Главными легирующими элементами являются магний и кремний с марганцем в виде добавки
  • Упрочняющим компонентом является интерметаллическое соединение Mg 2 Si.
  • При номинальном химическом составе количество соединения Mg 2 Si после искусственного старения может достигать около 1,4 % с избыточным содержанием кремния 0,5 % [1]
  • Соединения марганца противодействуют рекристаллизации и, тем самым, позволяют контролировать морфологию и размер зерна в ходе термических обработок.
  • Типичными состояниями являются Т6 и Т4.
  • Состояние Т6: закалка водой после нагрева под закалку при 540 ºС и искусственное старение при 175 ºС в течение 8 часов [1]
  • Состояние Т4: естественное старение при 20 ºС в течение не менее 8 суток после нагрев под закалку как для состояния Т6 [1]
  • Не имеет аналогов в ГОСТ 4784-97
  • Место сплава 6082 среди других сплавов серии 6ххх см. на рисунке ниже

Важные свойства

  • Среднепрочный алюминиевый сплав
  • Высокая коррозионная стойкость
  • Имеет самую высокую прочность среди сплавов серии 6ххх. Считается конструкционным сплавом.
  • В листовой форме применяют для механической обработки
  • Относительно новый сплав. Чаще применяется в Европе, чем в Северной Америке. За счет более высокой прочности часто применяется вместо сплава 6061.
  • Добавки большого количества марганца обеспечивают контроль зеренной структуры, что, в свою очередь, позволяет достигать более высокой прочности.
  • Труден для производства тонкостенных сложных прессованных профилей.
  • Качество поверхности прессованных изделий ниже, чем для других сплавов серии 6ххх
  • В состояниях Т6 и Т651 хорошо подвергается механической обработке резанием с образованием длинной плотной стружки [2]

Типичное применение

  • В пассажирских автомобилях: боковые противоударные элементы рамы, рамы дверей, элементы каркаса кузова [1]
  • Высоконагруженные детали и компоненты
  • Мосты
  • Краны
  • Транспортные средства
  • Балки и фермы
  • Бадьи для добычи руды [2]
  • Пивные бочки [2]
  • Молочные бидоны [2]

Механические свойства Нормируемые механические свойства

Таблица 2 –
Требования к механическим свойствам
прессованных прутков, труб и профилей сплава 6082 в EN 755-2:2016

Типичные механические свойства

Таблица 3 – Типичные механические свойства сплава 6082 [1]

Физические свойства Плотность

Интервал температуры плавления

Технологические свойства Свариваемость

  • Сплав 6082 обладает хорошей свариваемостью, но имеет снижение прочности в зоне сварки.
  • При сваривании самого себя рекомендуется применять сварочную проволоку 4043 [2]
  • При приваривании сплава 6082 к сплаву 7005 необходимо применять сплав 5356 [2]

Способность к пайке

Хорошо поддается пайке мягкими и твердыми припоями

Способность к холодной формовке

Способность к механической обработке резанием

Источники:
1. Aluminium & Car: design, technology, innovation — Edimet Spa, 2005
2. Материалы компании Aalco Metals Ltd
3. Материалы компании Nedal Aluminium (Нидерланды)

  • 4
  • Наверх
  • Вставить ник

#3 Точмаш 23

6063, алюминиевый сплав

Al-0,7Mg-0,4Si

Химический состав по EN 573-3

Таблица 1

Обозначения

  • EN573-3: EN AW-6063
  • Стандарт США ANSIH35.1: 6063
  • Teal Sheet (Алюминиевая Ассоциация): 6063
  • Unified Numbering System (UNS): А96063
  • ISO209: 6063 (до 2007 года по ISO 209-1 – AlMg0,7Si)
  • Япония: A6063
  • DIN 1725-1 (отменен): отсутствует

Металлургические характеристики

  • Серия – 6ххх
  • Деформируемый
  • Термически упрочняемый
  • Главные легирующие элементы – магний и кремний, без специальных добавок.
  • Упрочняющая фаза – интерметаллическое соединение Mg 2 Si. При номинальном химическом составе и полном растворении легирующих элементов количество этого упрочняющего соединения составляет около 1 %, без избыточного содержания кремния.
  • Любые другие химические элементы рассматриваются как примеси.
  • Отсутствие корректирующих добавок может создавать трудности при контроля роста зерна после нагрева под закалку и закалке [2].
  • Типичные состояния: Т5, Т6 и Т66.
  • Место сплава 6063 среди других сплавов серии 6ххх см. на рисунке ниже.

Сплав-аналог АД31 Сплав АД31 по ГОСТ 4784-97:

Содержание железа 0,5 % вместо 0,35 %

Сплав 6063 в ГОСТ 22233-2001

  • Максимальное содержание магния 0,60 % вместо 0,9 %
  • Минимальное содержание кремния 0,30 % вместо 0,20 %
Читать еще:  Чем обезжирить поверхность металла перед покраской

Типичное применение

  • Ограждающие строительные конструкции, такие как окна, фасадные конструкции, входы в магазины, зимние сады.
  • Трубы, поручни, спортивный инвентарь.
  • Ирригационные трубы
  • Кузова грузовых автомобилей и фургонов [1]

Механические свойства сплава 6063 Нормированные механические свойства по EN 755-2

Таблица 2

Типичные механические свойства

Предел прочности при растяжении, временное сопротивление разрыву при растяжении – см. таблицу 3 [1].

Таблица 3

Удлинение пятикратного образца (А, δ 5 ) – см. таблицу 3.

Твердость по Бринеллю и Роквеллу – см. таблицу 3.

Модуль упругости при растяжении – 68300 МПа.
Модуль упругости при сдвиге – 25800 МПа.
Модуль упругости при сжатии – 69700 МПа.

2,69 г/см 3 при 20 °С

Температура ликвидус сплава 6063: 655 °С

Температура солидус сплава 6063: 615 °С

Коэффициент линейного термического расширения

Линейный: 23,4 мкм/(м·°С) в интервале от 20 до 100 °С.
Объемный: 67∙10 -6 м 3 /(м 3 ∙ °С)

Технологические характеристики Свариваемость

Хорошо сваривается дуговой сваркой в среде инертного газа, в частности, аргонно-дуговой сваркой, как неплавящимся электродом (GTAW-TIG), так и плавящимся электродом (GMWA-MIG). Обычный сварочный сплав – 4043.

175 °С в течение 8 часов.

Модификации Алюминиевыйсплав 6063А

  • 0,15-0,35 % Fe; 0,30-0,6 % Si; 0,6-0,9 % Mg
  • Прочностные свойства немного выше, чем у сплава 6063 (на 15-25 МПа для состояния Т6) без снижения качества анодирования

Алюминиевый сплав 6463

  • 0,15 % Fe; 0,20 % Cu
  • Прочностные свойства чуть ниже, чем у сплава 6063
  • Применяется для получения блестящей анодированной поверхности.

Источники:
1) Aluminum and Aluminum Alloys, ed. J. R. Devis
2) EN 573-3
3) EN 755-2

Алюминиевый сплав 6061

Химический состав по EN 573-2

Таблица 1 – Химический состав сплава 6061 по EN 573-3


Обозначения

  • ГОСТ 4784-97: АД33
  • EN 573-3: EN AW-6061 и EN AW-Al Mg0,7Si
  • Международная регистрация (Teal Sheats) – Aluminum Association: 6061
  • Unified Numbering System (UNS): А96061
  • ISO 209: 2007:6061
  • DIN 1725-1 (отменен): отсутствует

Металлургические характеристики

  • Деформируемый
  • Термически упрочняемый
  • Относится к сплавам с уровнем прочности от среднего до высокого.
  • Повышение прочности достигает за счет термического упрочнения.
  • Достигает прочности выше, чем у сплава 6005А.
  • Хорошая коррозионная стойкость.
  • Хорошо сваривается, но имеет пониженную прочность в зоне сварного шва.
  • Имеет среднюю усталостную прочность.
  • Хорошо поддается холодной формовке в состоянии Т4, но имеет ограниченную формуемость в состоянии Т6.
  • Не подходит для прессованных профилей со сложным поперечным сечением.
  • Полный аналог сплава АД33 по ГОСТ 4784-97
  • Место сплава 6061 среди других сплавов серии 6ххх – см. рисунок ниже.

Типичное применение

  • рамы велосипедов
  • грузовые автомобили
  • пассажирские вагоны
  • спортивные снаряды
  • конструкционные трубы
  • конструкционные детали, которые требуют повышенную прочность, хорошую свариваемость и высокую коррозионная стойкость
  • детали рамы, направляющих сидений, бамперы пассажирских автомобилей.

Механические свойства Нормированные механические свойства (EN 755-2)

Таблица 2 – Требования к механическим свойствам алюминиевого сплава 6061 по EN 573-3

Типичные механические свойства Прочность при растяжении

Таблица 3 – Типичные механические свойства сплава 6061 [1]

Предел текучести 0,2 %

Относительное удлинение

Удлинение А (δ 5 ) – 5-кратный образец) – см. таблицу 3.

Твердость (500 кгс – 10 мм – 30 с)

  • Состояние О: 30 НВ;
  • Состояния Т4, Т451: 65 НВ;
  • Состояния Т6, Т651: 95 НВ.

Физические свойства Модуль упругости (модуль Юнга)

  • при растяжении – 68900 МПа
  • при сжатии – 69700 МПа.

Плотность

2,70 г/см 3 при 20 °С

Термические свойства Интервал температуры плавления

Коэффициент термического расширения

Линейный: 23,6 мкм/(м·°С) в интервале от 20 до 100 °С.

Технологические свойства Свариваемость

Хорошо сваривается дуговой сваркой в среде инертного газа, в частности, аргонно-дуговой сваркой, как неплавящимся электродом (GTAW-TIG), так и плавящимся электродом (GMWA-MIG). Обычный сварочный сплав – 4043.

Искусственное старение

  • Катаные и тянутые изделия: 160 °С в течение 18 часов [1]
  • Прессованные или кованные изделия: 175 °С в течение 8 часов [1]

Модификации сплава 6061 Сплав 6261

  • 0,2-0,35 % Mg
  • Прочнее сплава 6061 в состоянии Т6 на 15-20 МПа.

Закалка сплава 6061 Сравнение сплавов 6061 и 6060

Для понимания особенностей закалки сплава 6061 полезно сравнить ее условия с закалкой сплава 6060. Алюминиевый сплав 6060 – это аналог сплава АД31 при минимальном содержании в нем магния и кремния. На рисунке схематически показаны различия необходимых скоростей охлаждения этих сплавов для обеспечения закалки, то есть создания твердого раствора магния и кремния за счет предотвращения выпадения частиц Mg 2 Si.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×