Маркировка и состав
Расшифровка Д16Т позволяет получить основные данные о свойствах металла:
- Д – дюралюминий;
- 16 – порядковый номер;
- Т – подверженный термической обработке (закалка и искусственное старение).
Состав нормируется Госстандартом 4784-97. В него входят:
- Al – 94%;
- Cu – 4,9%;
- Mg – 1,8%;
- Mn – 0,9%.
Среди других компонентов выделяют никель, титан, кремний, бериллий. Каждый компонент имеет свои качества и особенности, которые сказываются на свойствах сплава Д16Т.
Кремний предназначен для улучшения качества сварного шва и состояния околошовной зоны. Обычно при воздействии температуры во время сварочных работ происходит образование мелких трещин в зоне сварки, что негативно влияет на характеристики материала.
Никель снижает коэффициент линейного расширения, что важно при эксплуатации в зоне повышенных температур. При этом он уменьшает пластические и прочностные характеристики металла
Улучшение механических параметров обусловлено присутствием в химическом составе сплава Д16Т никеля и железа. Связывание молекул алюминия с данными элементами обеспечивает прочность, при этом медь не принимает участия в химической реакции и находится в свободном состоянии в составе металла.
Количество феррума в материале строго ограничено нормами. Это обусловлено риском возникновения железных пластин, которые отрицательно сказываются на технических характеристиках сплава.
Дюралюминий Д16АТ – основной материал клинков “Зброевы фальварак”
Уже как 7 лет, с момента создания нашего объединения и все эти семь лет, мы работаем с дюралюминием, а именно, с маркой дюраля: Д16АТ. Который, наряду со сталью 65г, стал для нас основным материалом клинков.
Д16АТ данный вид материала попал в наши руки в первые дни основания мастерской, из него и появились наши первые клинки. С давних пор, в мире ролевых игр и исторического фехтования, считается, что Д16АТ, это наилучший материал для «относительно» безопасного клинка.
Внешне при полировке, дюраль Д16АТ фактически невозможно отличить от полированного стального клинка. И только специалист может понять разницу между этими двумя металлами.
За всю историю использования клинкового оружия из дюраля, не было ни одной случая тяжелой травмы от его применения. В то время, как стальное клинковое оружие постоянно таит в себе угрозу получения травмы.
Дюраль или дюралюминий — сплав алюминия, основными легирующими элементами которого являются медь (4,4% массы), магний (1,5%) и марганец (0,5%). Дюраль листовая отличается высокой прочностью, достигающейся за счет термообработки: закалки и естественного или искусственного старения. Также листы дюралевые характеризуют высокая статическая прочность — до 450-500 МПа, высокая усталостная прочность и вязкость разрушения.
Алюминий — долговечный, высокопрочный и легкий, устойчивый к коррозии, деформации и воздействиям внешней среды, эстетичный и простой в обслуживании алюминий является одним из самых востребованных металлов в современной промышленности.
Первое применение дюралюминия — изготовление каркаса дирижаблей жесткой конструкции. Один из распространенных теперь сплавов был получен в промышленных масштабах в 1911 году в немецком городе Дюрене. Новый сплав, названный в честь города дюралюминием, вскоре стал известен во всем мире.
Дюралюминий — основной конструкционный материал в авиации и космонавтике….
А также, как понятно из нашей статьи, в производстве клинков для ролевых игр, исторического фехтования и прочего…
Под маркой Д16АТ изготавливаются листы или плиты из дюралюминия Д16. Состояние материала поставки листового поката Д16АТ – твёрдое – после закалки и старения. Плакировка – нормальная.
Листы марки Д16АТ имеют наилучшие конструкционные показатели среди прочих видов поката из сплавов алюминия. В закалённом и естественно состаренном состоянии листы имеют наибольшую прочность в пределах до 80 ˚C, но так как при более высоких температурах механические показатели изделий из Д16Ат падают, в таких случаях применяется прокат их этого сплава после закалки и искусственного старения, которое, хотя и негативно сказывается на прочности материала, но предотвращает дальнейшую деградацию качеств в пределах о 120 ˚C.
Химические и электротехнические свойства Д16АТ (Д16Т)
Химический состав сплава, из которого изготавливаются листы Д16АТ эквивалентен Д16Т по ГОСТ 4784-97. Д16 – термоупрочняемый сплав, который можно облагородить до или после изготовления детали. Что касается механических свойств материала, то после закалки и естественного старения, материал прибавляет к прочности и твёрдости более чем в два раза, что видно из указанной таблицы. Теплопроводность же и электропроводность после закалки и старения падают где-то в 1,5 раза.
Аналогам для производства клинкового оружия, может быть В95. Однако, на практике мы не использовали. Как вы можете увидеть по таблице, свойства Д16АТ и B95 схожи.
Клинки из дюраля значительно дешевле стальных, выглядят же, точно также как стальные. Прекрасный вариант для косплея, для ролевых игр, исторического фехтования и просто подарок.
7 лет работы доказывают верность моих утверждений!
Проходите в нашу галерею и смотрите, как это все выглядит: Оруженйная
Влияние примесей на механические свойства
Кроме основных легирующих элементов, в дюралюминии присутствуют небольшие количества примесей. Некоторые из них (железо и кремний) имеются в исходном первичном алюминии, другие (цинк и никель) попадают в сплавы при переплаве отходов, третьи (бериллий, титан и цирконий) вводят в сплавы специально в качестве технологических добавок.
В сплавах типа дуралюмин железо образует соединения, оказывающие охрупчивающее влияние. Железо соединяется с медью и уменьшает количество растворимой меди, которая упрочнеяет сплав при старении.
Кремний в этих сплавах увеличивает склонность к трещинообразованию при сварке (ВАД-1) и литье, особенно крупных слитков из сплавов Д16, Д19, понижает пластичность заклепок из всех сплавов. Для нейтрализации вредного влияния кремния при литье и сварке содержание железа в сплавах должно в 1,1–1,5 раза превышать содержание кремния.
Для получения высокой пластичности литого и деформированного материала, а также для повышения вязкости разрушения содержание железа и кремния должно быть минимальным.
Никель образует нерастворимые фазы с медью и железом, уменьшает пластичность и прочность термически обрабатываемых сплавов, улучшает твердость и прочность при повышенных температурах и понижает коэффициент линейного расширения.
Совместное присутствие железа и никеля в сплавах системы Al-Cu-Mg обеспечивает повышение механических свойств при комнатной и повышенных температурах по сравнению со сплавами, содержащими либо железо, либо только никель.
Положительное влияние совместного содержания железа и никеля связано с образованием нерастворимой фазы FeNiAl9, в которой отсутствует медь.
В дюралюминах Д1, Д16 и др, содержащих железо и кремний в виде примесей, при введении никеля фаза FeNiAl9 не образуется.
Небольшие количества цинка (0,1—0,5 %) не влияют на механические свойства рассматриваемых сплавов при комнатной температуре и значительно понижают их жаропрочность. Примесь цинка в количестве 0,1—0,3 % увеличивает склонность к трещинообразованию при литье и сварке.
Бериллий в небольших количествах (около 0,005 %) предохраняет сплавы с высоким содержанием магния (1,5 % и более) от окисления при литье и термической обработке, не оказывая влияния на механические свойства как при комнатной, так и при повышенных температурах.
Бериллий входит в состав окисной пленки, состоящей в этих сплавах главным образом из окиси магния, способствует ее упрочнению и, следовательно, уменьшает дальнейшее окисление сплава.
Более высокое содержание в сплавах бериллия (0,1— 0,5 %) требует особых мер предосторожности при плавке и литье из-за его токсичности. Литий увеличивает прочность при комнатной и повышенных температурах, понижает плотность и увеличивает модуль упругости, но снижает пластичность
Литий увеличивает прочность при комнатной и повышенных температурах, понижает плотность и увеличивает модуль упругости, но снижает пластичность.
Хром, как и марганец, повышает температуру рекристаллизации сплавов. Выделения частиц, содержащих хром, имеют игольчатую форму и в большей мере, чем марганцовистые, снижают характеристики разрушения. Хром в присутствии марганца, железа и титана может выпадать в виде грубых составляющих фазы СгAl7. В промышленные сплавы типа дуралюмин хром не добавляют.
Титан, в алюминиевых сплавах применяется в основном для измельчения зерна литого металла. Природу способности титана измельчать литое зерно объясняют образованием в расплаве зародышей, служащих центрами кристаллизации. По данным одних авторов, эти зародыши — алюминид титана, по данным других авторов,— карбид титана. В присутствии бора такими зародышами будут частички борида титана.
Цирконий в небольших количествах, так же как и титан, является модификатором. Добавка циркония практически не влияет на прочностные свойства холоднодеформированных полуфабрикатов из сплавов, содержащих марганец, и несколько повышает их у сплавов без марганца. Цирконий аналогично марганцу, но при значительно меньшем содержании повышает температуру рекристаллизации сплава, что способствует получению нерекристаллизованной структуры и высокой прочности горячепрессованных полуфабрикатов.
Особенности сплава
Предельная эффективность от использования материала обеспечивается при эксплуатации в условиях повышенных температур. При этом нормальной средой будет диапазон 120-250 градусов. Кратковременный нагрев допускается до температуры 500 градусов, при дальнейшем росте материал теряет прочность, что приводит к отказу.
При температуре ниже 80 градусов обеспечивается устойчивость к образованию трещин, при переходе через данную границу появляется риск развития очагов коррозии между кристаллами сплава Д16Т. Чтобы исключить пагубный фактор, необходимо произвести термическую обработку. В результате повысятся не только антикоррозионные качества, но и прочность, пластичность.
По твердости и прочности при работе в нормальных условиях металл уступает сплаву ВД95Т1 даже после проведения термообработки. В температурном диапазоне 120-250 градусов происходит изменение характеристик в противоположную сторону. ВД95 может корродировать, если на него воздействует ток.
Продажа металлопроката оптом и в розницу
Наши партнеры в Санкт-Петербурге продают алюминиевый пруток Д16 по выгодным ценам!
| Применение: | для силовых элементов конструкций самолетов, кузовов автомобилей, труб и т.д.; для детелей, работающих при температурах до -230 град. |
Механические свойства при Т=20 °С материала Д16
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
| — | мм | — | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | — |
| 470 | 300 | 19 | Закалка и старение |
| Твердость материала Д16, сплав отожженный | HB 10 -1 = 42 МПа |
| Твердость материала Д16 после закалки и старения | HB 10 -1 = 105 МПа |
Химический состав в % материала Д16
| Fe | Si | Mn | Ni | Ti | Al | Cu | Mg | Zn | Примесей |
| до 0.5 | до 0.5 | 0.3 — 0.9 | до 0.1 | до 0.1 | 90.8 — 94.7 | 3.8 — 4.9 | 1.2 — 1.8 | до 0.3 | прочие, каждая 0.05; всего 0.1 |
Примечание: Al — основа; процентное содержание Al дано приблизительно
Механические свойства:
| sв | — Предел кратковременной прочности , |
| sT | — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), |
| d5 | — Относительное удлинение при разрыве , |
| y | — Относительное сужение , |
| KCU | — Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
| HB | — Твердость по Бринеллю , |
Физические свойства :
| T | — Температура, при которой получены данные свойства , |
| E | — Модуль упругости первого рода , |
| a | — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20° — T ) , [1/Град] |
| l | — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
| r | — Плотность материала , [кг/м3] |
| C | — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20° — T ), [Дж/(кг·град)] |
| R | — Удельное электросопротивление, |
Магнитные свойства :
| Hc | — Коэрцитивная сила (не более), [ А/м ] |
| Umax | — Магнитная проницаемость (не более), [ МГн/м ] |
| P1.0/50 | — Удельные потери (не более) при магнитной индукции 1.0 Тл и частоте 50 Гц, [ Вт/кг ] |
| B100 | — Магнитная индукция Tл (не менее) в магнитных полях при напряженности магнитного поля 100, [ А/м ] |
Свариваемость :
| без ограничений | — сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
| ограниченно свариваемая | — сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
| трудносвариваемая | — для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки |
Стандарты
| Название | Код | Стандарты |
| Ленты | В54 | ГОСТ 13726-97, TУ 1-2-450-83, TУ 1-2-461-84 |
| Листы и полосы | В53 | ГОСТ 17232-99, ГОСТ 21631-76, ОСТ 1 90246-77, ОСТ 1 90124-74, ОСТ 1 90166-75, ОСТ 1 90070-92, ОСТ 4.021.047-92, TУ 1-2-23-77, TУ 1-2-257-79, TУ 1-2-298-80, TУ 1-2-30-77, TУ 1-2-339-80, TУ 1-2-406-85, TУ 1-3-112-75, TУ 1-3-31-78, TУ 1-9-266-79, TУ 1-92-161-90, TУ 1-804-473-2009 |
| Трубы из цветных металлов и сплавов | В64 | ГОСТ 18482-79, ГОСТ 23697-79, ГОСТ 23786-79, ОСТ 1 92096-83, ОСТ 1 92048-90, ОСТ 1 90038-88, ОСТ 1 92048-76, ОСТ 4.021.120-92, TУ 1-2-284-78, TУ 1-2-290-80, TУ 1-2-331-86, TУ 1-2-365-81, TУ 1-2-425-81, TУ 1-2-443-83, TУ 1-2-445-83, TУ 1-2-483-86, TУ 1-2-485-87, TУ 1-4-025-77, TУ 1-8-009-83, TУ 1-804-089-90, TУ 1-804-142-90, TУ 1-804-166-90, TУ 1-8-057-88, TУ 1-8-098-92, TУ 1-8-111-91 |
| Прутки | В55 | ГОСТ 21488-97, ГОСТ Р 51834-2001, ОСТ 1 90395-91, ОСТ 4.021.017-92, TУ 1-2-40-76, TУ 1-2-454-83, TУ 1-2-4-80 |
| Цветные металлы, включая редкие, и их сплавы | В51 | ГОСТ 4784-97, ОСТ 1 92014-90, ОСТ 1 90048-90, ОСТ 4.021.009-92 |
| Сортовой и фасонный прокат | В52 | ГОСТ 8617-81, ГОСТ 13616-97, ГОСТ 13617-97, ГОСТ 13618-97, ГОСТ 13619-97, ГОСТ 13620-90, ГОСТ 13621-90, ГОСТ 13622-91, ГОСТ 13623-90, ГОСТ 13624-90, ГОСТ 13737-90, ГОСТ 13738-91, ГОСТ 17575-90, ГОСТ 17576-97, ГОСТ 29296-92, ГОСТ 29303-92, ГОСТ Р 50066-92, ГОСТ Р 50067-92, ГОСТ Р 50077-92, ОСТ 1 92093-83, ОСТ 1 92041-90, ОСТ 1 92066-91, ОСТ 1 92067-92, ОСТ 1 92069-77, ОСТ 1 90113-86, ОСТ 1 90177-75, ОСТ 1 90040-71, ОСТ 1 90369-86, ОСТ 4.021.133-92, ОСТ 4.021.134-92, ОСТ 4.021.137-92, ОСТ 1 92007-87, TУ 1-2-370-77, TУ 1-5-218-75 |
Сплав Д16т
Д16т характеристики и расшифровка марки, сплав алюминия Д16т плотность, ГОСТ и другая информация.
Д16т – один из самых востребованных дюралюминиевых сплавов в судостроительной, авиационной и космической промышленности. Главное его преимущество заключается в том, что получаемый из него металлопрокат обладает:
- стабильной структурой;
- высокими прочностными характеристиками;
- в 3 раза более легким весом, чем стальные изделия;
- повышенным сопротивлением микроскопической деформации в процессе эксплуатации;
- хорошей механической обрабатываемостью на токарных и фрезеровочных станках, уступая лишь некоторым другим алюминиевым сплавам.
В связи с этим, изделия не требует дополнительной термообработки и позволяет избежать такой распространенной проблемы, как уменьшение размеров заготовок после естественной или искусственной закалки, которая характерна для изделий, выполненных из сплава Д16.
Сплав д16т: расшифровка марки
Химический состав дюралюминия Д16Т строго регламентируется ГОСТом 4784-97 и расшифровывается следующим образом:
- Д – дюралюминий;
- 16 – номер сплава в серии;
- Т – закаленный и естественно состаренный.
Дюралюминий Д16Т относится к алюминиевым сплавам системы Al-Сu-Mg, легируемым марганцем. Большую его часть составляет алюминий – до 94,7%, остальное приходится на медь, магний и другие примеси. Марганец увеличивает коррозийную стойкость сплава и улучшения его механические свойства, хотя и не образует с алюминием общих упрочняющих фаз, а лишь дисперсные частицы состава Al12Mn2Cu.
Негативно на характеристики д16т влияют включения железа, которое не растворяется в алюминии. Феррум кристаллизуется в дюралюминиевом сплаве в виде грубых пластин, существенно снижая его прочностные и пластичные параметры.
Кроме того, примеси железа связывают медь, в результате чего уменьшается прочность сплава, достигающих максимальных значений после естественного старения.
На западе существует аналог сплава Д16Т, плотность которого также равна 2,78 г/ кв. см., но маркируемого по-другому – 2024 т3511.
Термообработка сплава д16т
Дюралюминий Д16Т подвергается дополнительной обработке для улучшения его эксплуатационных качеств:
- В первую очередь проводится температурная закалка при 495-505 градусах. При более высоких температурах происходит пережог алюминия, приводящий к резкому снижению качественных характеристик сплава.
- Во-вторых, дюралюминий закаливается в холодной воде, причем большое влияние имеет температура охлаждающей воды. Самый оптимальный диапазон, при котором сплав достигает максимального сопротивления к межкристаллитной коррозии и питингу – 250-350 градусов.
- И в последнюю очередь дюралюминиевый сплав Д16Т подвергается естественному старению, которое проводится при комнатной температуре в течение 4-5 дней.
В результате после закалки и старения материал приобретает твердость, равную 125-130 НВ, которая является максимальной среди всех известных дюралюминов.
Сферы применения проката Д16Т
Ввиду высокой прочности, твердости и легкости, сплав Д16Т используется для изготовления различного металлопроката. Он востребован в различных промышленных областях:
- в конструкциях самолетов и судов и космических аппаратов;
- для изготовления деталей для машин и станков;
- для производства обшивки и лонжеронов автомобилей, самолетов, вертолетов;
- для изготовления дорожных знаков и уличных табличек.
Незаменимы трубы Д16Т при производстве нефтяного сортамента. Эксплуатационные колонны, собранные них способны обеспечить бесперебойную эксплуатацию скважины в течение 8 лет.
В отличие от стального трубного проката, дюралюминиевые трубы пластичны, легки в транспортировке, прочны и имеют гладкую поверхность.
Единственный минус труб Д16Т – склонность к коррозии при длительных нагревах, в агрессивной кислой или газовой среде.
Однако, данная проблема успешно решается с помощью неорганических ингибиторов, которые создают на поверхности труб толстую оксидную пленку и снижают их чувствительность к межкристаллитному разрушению.
У нас вы можете купить:
- Алюминиевые листы Д16АТ
- Алюминиевые плиты Д16Т
- Алюминиевые прутки Д16Т
Таблица 6 — Алюминиевые сплавы системы алюминий-цинк-магний
| Обозначение марок | Массовая доля элементов, % | Плотность, кг/дм3 | |||||||||||||
| по НД* | по ИСО 209-1 | Кремний | Железо | Медь | Марганец | Магний | Хром | Цинк | Титан | Цирконий | Другие элементы | Прочие элементы | Алюминий не менее | ||
| Каждый | Сумма | ||||||||||||||
| 1915 | AlZn4,5Mg1,5Mn 7005 | 0,35 | 0,40 | 0,10 | 0,20-0,7 | 1-1,8 | 0,06-0,20 | 4,0-5,0 | 0,01-0,06 | 0,08-0,20 | — | 0,05 | 0,15 | ост. | 2,77 |
| 1925 | AlZnMg1,5Mn | 0,7 | 0,7 | 0,8 | 0,2-0,7 | 1,3-1,8 | 0,2 | 3,4-4,0 | 0,1 | 0,1-0,2 | — | 0,05 | 0,1 | ост. | 2,77 |
| В95оч | — | 0,1 | 0,15 | 1,4-2,0 | 0,2-0,6 | 1,8-2,8 | 0,1-0,25 | 5,0-6,5 | 0,05 | — | — | 0,05 | 0,1 | ост. | 2,85 |
| В95пч | — | 0,1 | 0,05-0,25 | 1,4-2,0 | 0,2-0,6 | 1,8-2,8 | 0,1-0,25 | 5,0-6,5 | 0,05 | — | Никель: 0,1 | 0,05 | 0,1 | ост. | 2,85 |
| В95 1950 | — | 0,5 | 0,5 | 1,4-2,0 | 0,2-0,6 | 1,8-2,8 | 0,10-0,25 | 5,0-7,0 | 0,05 | — | Никель: 0,1 | 0,05 | 0,1 | ост. | 2,85 |
| — | AlZn5,5MgCu 7075 | 0,40 | 0,50 | 1,2-2,0 | 0,30 | 2,1-2,9 | 0,18-0,28 | 5,1-6,1 | 0,20 | — | Титан+цирконий: 0,25 | 0,05 | 0,15 | ост. | 2,80 |
| — | 7175 | 0,15 | 0,20 | 1,2-2,0 | 0,10 | 2,1-2,9 | 0,18-0,28 | 5,1-6,1 | 0,10 | — | — | 0,05 | 0,15 | ост. | 2,85 |
| В93пч | — | 0,1 | 0,2-0,4 | 0,8-1,2 | 0,1 | 1,6-2,2 | — | 6,5-7,3 | 0,1 | — | — | 0,05 | 0,1 | ост. | 2,84 |
| В95-1 | — | 1,5 | 1,0 | 1,0-3,0 | 0,2-0,8 | 0,6-2,6 | 0,25 | 0,8-2,0 | Титан+цирконий: 0,20 | — | Никель: 0,2 | 0,05 | 0,2 | ост. | 2,85 |
| В95-2 | — | 1,5 | 0,9 | 1,0-3,0 | 0,2-0,8 | 1,0-2,8 | 0,25 | 2,0-6,5 | Титан+цирконий: 0,15 | — | Никель: 0,2 | 0,05 | 0,2 | ост. | 2,85 |
| АЦпл | — | 0,3 | 0,3 | — | 0,025 | — | — | 0,9-1,3 | 0,15 | — | — | 0,05 | 0,1 | ост. | 2,80 |
| * ГОСТ 1131, ГОСТ 7871, ГОСТ 13726, ГОСТ 21631. |
На сайте не представлены следующие марки алюминиевых сплавов:
Современные алюминиевые сплавы
Алюминиевые сплавы используются вместо стали не так давно и в качестве главного преимущества выступает их низкий вес. Они имеют гораздо большую удельную прочность. Это значит, что для обеспечения равной прочности потребуется 10 г алюминия или 50 г стали (коэффициент выбран произвольно для примера).
Все алюминиевые сплавы подразделяют на силумины и дуралюмины. Силуминами называется сплав кремния с алюминия, дуралюминами – сплав алюминия и меди (возможно присутствие и дополнительных легирующих добавок).
Для спортивных изделий чаще всего применяется дуралюмин. С силуминами можно встретиться только в велосипедной сфере — там из него изготавливаются штаны вилки. Остальной же инвентарь выполняется из дюрали.
Чаще других вам встретятся сплавы В-95Т, АД33 и Д16Т. Также могут встречаться такие маркировки, как 6061, 7005 и 7075. Это всего лишь разные стандарты записи. Так сплав АД33 – это эквивалент сплава 6061, Д16 – аналог 7005, а В95 – 7075. Буква Т во всех случаях обозначает термообработку, а цифра после буквы Т – режим этой обработки. Для простого пользователя эта информация мало необходима. Но свойства этих сплавов разнятся.
Сплав Д16 (7005) – имеет большую вязкость, соответственно более пластичен и обладает меньшей упругостью. Прочность его соответственно тоже чуть меньше, чем у аналогов, но зато он меньше подвержен хрупкому разрушению и меньше растрескивается.
Сплав АД33 (6061) – обладает оптимальным диапазоном свойств и прекрасно справляется с ударными нагружениями. Обладает как пластичностью, так и прочностью.
Сплав В95 (7075) – самый прочный и упругий из всех перечисленных вариантов. Обладает большим запасом механической прочности, но при этом хрупкий и не очень хорошо воспринимает ударные нагрузки.
Остаётся ответить на вопрос, какой сплав лучше подойдет для какого варианта использования. Очевидно, что например для изготовления каркаса палатки, где нет ударного нагружения и усталости, а важна упругость, лучше подходит сплав типа В95. Для велосипедной рамы лучше подойдет сплав АД33, поскольку упругость и прочность важны в равных степенях. Сплав Д16 лучше подойдет для менее ответственных конструкций – например для изготовления каких-то стационарных зацепов или элементов защиты.
Кроме того, нужно иметь в виду, что алюминиевые изделия довольно сложно ремонтировать, поскольку не всегда удается найти специалиста, способного сваривать алюминиевые детали без специальной камеры. Однако, современные алюминиевые детали обладают очень высоким качеством (по сравнению с тем, что наблюдалось около 30-40 лет назад), а поэтому редко выходят из строя при соблюдении правил эксплуатации.
Алюминиевый сплав Д16Т. Свойства и химический состав
В справочной литературе приведена информация о том, что на основе алюминия изготавливается около 240 сплавов. Каждый из них имеет свои особенности, область применения, составляющие, характеристики. К списку таких материалов принадлежит алюминиевый сплав Д16Т, в состав которого входит магний и медь. Он универсален, что позволяет применять его во многих сферах деятельности.
Второе наименование сплава – дюралюминий. Прочный и легкий металл используется в качестве конструкционного материала при изготовлении элементов и деталей космических кораблей, ракет, самолетов и прочих летательных аппаратов.
В чистом виде изделие используется крайне редко, что обусловлено более низкими характеристиками по сравнению с АМг6, меньшей устойчивостью к действию коррозии и сложностью создания сварного соединения. Повышение данных показателей обеспечивается при термической обработке сплава Д16Т. Например, при сечении до 120 мм предусматривается закалка или старение после отливки или прокатки детали. Маркировка полуфабрикатов обозначает, что изделие упрочнено и состарено естественным способом.
Материал характеризуется высокой прочностью, возможностью термоупрочнения, обладает слабой свариваемостью. Единственный способ сварки, который используется для данного сплава – точечный. Большее распространение получили соединения с помощью болтов, заклепок и пр. Изготавливаются из сплава заклепки с устойчивым к коррозии покрытием. Механическая обработка деталей происходит предельно просто.
Характеристики алюминиевых сплавов
Сплавы на основе алюминия могут обладать самыми различными характеристиками, так как при их получении проводится смешивание различных примесей
Именно поэтому рассматривая механические свойства алюминиевых сплавов следует уделить внимание тому, какие именно элементы входят в состав
Для начала отметим классификацию материалов, которые получаются при соединении меди и алюминия. Они делятся на три основные группы:
- Действующие элементы медь и алюминий.
- Действующие элементы медь, магний и алюминий.
- Сочетание меди, алюминия и магния с добавлением легирующих элементов (в основном марганца).
Последняя группа сегодня получила довольно большое распространение, так как температура плавления алюминиевых сплавов, входящих в нее, довольно высока. Сплавы последней группы называют дюралюминием.
Рассматривая дюралюминий уделим внимание нижеприведенным моментам:
- В состав данного сплава входят железо и кремний. В большинстве случаев подобные легирующие элементы воспринимаются как вещества, ухудшающие эксплуатационные качества. В данном случае железо способствует повышению жаростойкости, а кремний позволяет с высокой эффективностью провести старение.
- Входящие в состав магний и марганец повышают прочность. За счет их включения в состав стало возможно использовать дюралюминий при производстве обшивочных листов для высокоскоростных поездов и летательных аппаратов или самолетов.
Среди основных особенностей можно отметить нижеприведенные моменты:
- С увеличением концентрации магния повышается прочность, но уменьшается коррозионная стойкость.
- Прирост магния на 1% приводит к повышению прочности примерно на 30 000 Па.
- В большинстве сплавов не более 6% магния. Это связано с тем, что слишком большая концентрация станет причиной покрытия всей поверхности коррозией. Также большая концентрация марганца становится причиной неоднородности структуры, неравномерная нагрузка может стать причиной появления трещины или другой деформации.
Сочетание алюминия с марганцем практически не подвергают термической обработке. Это связано с тем, что даже при соблюдении условий проведения закалки существенно изменить эксплуатационные качества сплава не получится. Плотность алюминиевого сплава может колебаться в достаточно большом диапазоне: от 2 до 4 грамм на кубический сантиметр.
Рассматривая слав, прочность которого имеет рекордные показатели, следует уделить внимание сплаву алюминия с цинком и магнием. При применении современных технологий производства можно добиться качеств, которые будут характерны для титана. Среди особенностей подобного сплава отметим:
Среди особенностей подобного сплава отметим:
- Термическая обработка становится причиной растворения цинка, за счет чего предел прочности алюминиевого сплава возрастает в несколько раз.
- Применять подобный материал в электрической промышленности нельзя, так как прохождение электричества становится причиной существенного снижения коррозионной стойкости.
- Коррозионная стойкость в некоторых случаях повышается путем добавления меди, но все же она становится низкой.
В литейной промышленности весьма большое распространение получили алюминиевые сплавы, которые в своем составе имеют кремний. Тот момент, что при термической обработке кремний отлично растворяется в алюминии, позволяет использовать металл при фасонном или формовочном литье. Получаемые изделия хорошо обрабатываются резанием, а также обладают повышенной плотностью.
Примером можно назвать то, что железо добавляется в состав для упрощения процесса отделения детали от формы. В состав могут добавляться титан, который существенно повышает показатель прочности.
Подводя итоги по характеристикам алюминиевых сплавов можно отметить нижеприведенные моменты:
- Предел текучести может варьироваться в достаточно большом диапазоне.
- Температура плавления алюминия может изменяться в зависимости от того, какие применялись легирующие вещества.
- Прочность материала можно существенно повысить.
- Некоторые легирующие элементы снижают коррозионную стойкость, улучшая другие эксплуатационные качества. Именно поэтому проводится покрытие поверхности защитными веществами.
Из-за легкости и прочности, а также относительно высокой коррозионной стойкости алюминиевые сплавы получили достаточно широкое применение. Альтернативных материалов, которые обладают подобными свойствами и низкой стоимостью, практически нет.
Названия
Название сплава пришло в Россию из Германии в первое десятилетие XX века (нем. duraluminium) и в русском языке стало общим обозначением для целой группы сплавов на основе алюминия, легированного добавками меди, магния и марганца. Иногда встречаются также старая (основная до 1940‑х годов) форма «дуралюми́ний
» и англизированные варианты «дюралюми́н ». Название происходит от немецкого города Дюрен (нем. Düren), где в 1909 году было начато промышленное производство сплава.
Дюралюминий разработан немецким инженером-металлургом Альфредом Вильмом (Alfred Wilm), сотрудником металлургического . В 1903 году Вильм установил, что сплав алюминия с добавкой 4 % меди после резкого охлаждения (температура закалки 500 ), находясь при комнатной температуре в течение 4-5 суток, постепенно становится более твёрдым и прочным, не теряя при этом пластичности. В 1909 году Альфред Вильм подал заявку на патент «Способ улучшения сплавов алюминия, содержащих магний». Вскоре лицензии на способ были приобретены , которая вышла на рынок с продуктом под маркой «дуралюминий» (нем. duraluminium). Состав патентованного дюралюминия, выпускаемого на : 3,5-5,5 % Cu; 0,5-0,8 % Mg; 0,6 % Mn.
На международной выставке дирижаблей, проходившей во Франкфурте в 1909 году, новый сплав получил третью премию. В 1910 году на выставке дирижаблей в Петербурге Вильм получил Большую серебряную медаль за лучший материал для дирижаблей, а также Большую золотую медаль за «достижения в области военной техники».
Обнаруженное Вильмом явление старения алюминиевых сплавов позволило повысить прочность дюралюминия до 350-370 МПа по сравнению с 70-80 МПа у чистого алюминия.
Распространённые в Европе сплавы марок «Hiduminium» и «Avional» являются близкими по составу к дюралюминию сплавами других фирм-производителей — High Duty Alloys Ltd. (Великобритания) и Aluminium-Industrie A-G. (Швейцария).
В СССР/России дюралюминами называют деформируемые сплавы системы —, в которые дополнительно вводят марганец. Типичным дюралюмином является сплав Д1 (состав: 4,3% Cu, 0,6% Mg, 0,6% Mn, остальное — Al), однако вследствие сравнительно низких механических свойств производство его заметно сокращается; сплав Д1 для листов и профилей заменяется сплавом Д16.
В США и Евросоюзе дюралюмины представлены, в первую очередь, сплавами 2024, 2021 (во Франции ранее обозначался AU4G или duralumin) и 2117. По международной универсальной классификации группе деформируемых алюминиевых сплавов Al-Cu-Mg присваиваются обозначения от 2000 до 2999. Состав сплавов, % массы
| Сплав | — | Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Ti | Zr+Ti | Прочие каждого | Прочие сумма | Al |
| 2017A | Min. | 0,20 | 3,50 | 0,40 | 0,40 | основа | ||||||||
| Max. | 0,80 | 0,70 | 4,50 | 1,00 | 1,00 | 0,10 | 0,25 | 0,25 | 0,05 | 0,15 | ||||
| 2024 | Min. | 3,80 | 0,30 | 1,20 | основа | |||||||||
| Max. | 0,50 | 0,50 | 4,90 | 0,90 | 1,80 | 0,10 | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,15 |
Физико-механические свойства
| 2017 | 2024 | |
| Массовая плотность (г/см³) | 2,79 | 2,77 |
| Интервал температур плавления | 510-640 | 500-638 |
| Линейный коэффициент термического расширения (10−6/K) | 23,0 | 22,9 |
| Модуль упругости МПа (1) | 74 000 | 73 000 |
| Коэффициент Пуассона | 0,33 | 0,33 |
| Теплопроводность (W/M°C) | состояние T4: 134 | состояние T3: 120 |
| Удельная теплоёмкость (Дж/кг°C) | 920 | 920 |
| Предел упругости RP0.2 (МПа) | 260 (2) | 300 (3) |
| Предел прочности Rm (MPa) | 390 (2) | 440 (3) |
| Относительное удлинение (%) | 9 (2) | 9 (3) |
(1) Среднее значение модулей при растяжении и сжатии (2) Пруток, состояние Т4 (закалка и естественное старение) диаметром от 6 до 75 мм (3) Пруток, состояние Т3 (закалка, деформация в холодном состоянии, старение) диаметром от 50 до 100 мм
