|
|
Жаропрочные сплавы на основе системы Аl—Сu—Мn
Сплавы упрочняются Д20, Д21(1210), 1201 закалкой и искусственным старением
и практически не упрочняются при естественном старении. Низкотемпературное
старение сплава Д20 (t=165°С-175°С) применяют для получения высоких механических
свойств полуфабрикатов при комнатной температуре, а для обеспечения высокой
жаропрочности применяют старение при повышенных температурах (200—220°С). Для предотвращения поводок и коробления закалку тонкостенных сложных
по конфигурации деталей рекомендуется проводить в кипящей воде. Отжиг
производят при температуре 350—370° С, охлаждение — на воздухе.
Сплавы Д20 и Д21 характеризуются высокими технологическими свойствами при
обработке давлением (ковке, штамповке, прокатке и прессовании).
Сплавы отличаются низкой коррозионной стойкостью. Стойкость
плакированных листов из сплава Д20 ниже, чем листов из сплава Д16. Изделия
следует анодировать и защищать лакокрасочными покрытиями.
Сплав Д20 удовлетворительно сваривается точечной, роликовой
и аргонодуговой сваркой с присадкой проволоки из сплава Д20. Обрабатываемость
резанием сплавов удовлетворительная.
Сплавы систем А1—Си—Мп характеризуются хорошей способностью к сварке плавлением. Титан, цирконий и ванадий мало изменяют свойства сплавов при комнатной температуре, но измельчают зерно, повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность, повышают пластичность сварного шва. Примеси железа и кремния при содержаниях более 0,3% ухудшают свойства сплавов. Магний в пределах 0,25—0,35% повышает прочностные характеристики сплава при комнатной температуре и его жаропрочность, однако резко ухудшает свариваемость. В свариваемых сплавах допустимая концентрация магния не превышает сотых долей процента.
Сплавы применяют для изготовления изделий, длительно
работающих при повышенных температурах, например деталей двигателей, а
также для силовых элементов различных конструкций. Сплав Д20 применяют
также для изготовления сварных изделий, емкостей, баллонов и других, работающих
при комнатной температуре или кратковременно при повышенных температурах. Сплав 1201 применяют в криогенной технике, при изготовлении баков ракеты "Энергия"
Сплав Д20 сваривается, и по длительной прочности при 250—350° превосходит сплавы Д16 и ВД17, однако он менее прочен при 20°. Из него изготовляют диски и лопатки компрессоров, а также сварные детали и емкости, работающие при температурах до 350°.
Сплав Д21 используется в условиях нагрева до температуры 250°; он имеет по сравнению со сплавом ВД17 более высокий предел текучести при комнатной температуре и особенно рекомендуется для длительной работы при 150°.
Сравнительные преимущества отдельных сплавов видны из рис.(Б.К.Вульф, К.П.Ромадин "АВИАЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ", «МАШИНОСТРОЕНИЕ», Москва-1967), где показано изменение их свойств при различных температурах после выдержки в течение 100 час.
Режимы термической обработки сплавов Д20 и Д21
| Сплав |
Температура нагрева под закалку, °С |
Старение |
| Температура, °С |
Время, ч |
| Д20 |
530—540 |
165—175 |
16—10 |
| 200—220 |
12 — 8 |
| Д21 |
520—530 |
170—180 |
17-15 |
Характеристики механических свойств полуфабрикатов из сплава Д20
| Полуфабрикат |
Состояние |
σв |
σ0,2 |
δ, % |
| кгс/мм² |
| Листы плакированные всех толщин |
Отожженные |
≤24 |
- |
15 |
| Закаленные и естественно состаренные |
28 |
- |
12 |
| Закаленные и искусственно состаренные |
38 |
28 |
8 |
| Профили прессованные всех размеров |
Закаленные и естественно состаренные |
28 |
- |
12 |
| Закаленные и искусственно состаренные |
35 |
24 |
8 |
| Прутки прессованные |
Закаленные и искусственно состаренные |
36 |
24 |
8 |
Характеристики механических свойств штамповок и поковок
массой до 100 кг из сплавов Д20 и Д21
в закаленном и искусственно состаренном состоянии
| Сплав |
Вид изделия |
Вдоль волокна |
Поперек волокна |
НВ |
| σв |
σ0,2 |
δ,
% |
по ширине |
по толщине |
| кгс/мм² |
σв
кгс/мм² |
δ,
% |
σ0,2
кгс/мм² |
δ,
% |
| не менее |
| Д20 |
Штамповки и поковки |
38 |
26 |
10 |
37 |
4 |
36 |
4 |
100 |
| Д21 |
Штамповки |
40 |
27 |
7 |
38 |
4 |
38 |
4 |
| Поковки |
40 |
26 |
6 |
38 |
3 |
38 |
3 |
|