Механические и технологические свойства проката дюрали

Прочность, пластичность плакированных листов, прессованых прутков и труб

Эффект полной термической обработки состоит из эффекта закалки (разность характеристик закаленного и отожженного сплава) и эффекта старения (разноть характеристик состаренного и закаленного сплава). У разных систем алюминиевых сплавов эффекты закалки и старения различны.

Старение — это термическая обработка, при которой в сплаве, подвергнутом закалке без полиморфного превращения, происходит распад пересыщенного твердого раствора. Явление старения алюминиевых сплавов открыл Вильм. Он установил, что сплав алюминия с медью и магнием, закаленным с 500°С в воде, после выдержки в течение 4 сут при комнатной температуре приобретает повышенные прочность и твердость, а пластичность его не изменяется. При повышении температуры процесс старения ускоряется.

Наибольшими эффектами закалки из дюралюминов обладает сплав Д16. Для старения, протекающего в естественных условиях без подогрева, принят термин «естественное старение», а для старения, происходящего в условиях специального подогрева после закалки — «искусственное старение». Однако эти термины недостаточно точно характеризуют происходящие в процессе старения структурные превращения и нуждаются в уточнении. Распад твердого раствора протекает, как правило, в несколько стадий — образование когерентных с матрицей зон ГП (Гинье-Престона) , затем частично когерентных метастабильных фаз и, наконец, некогерентных частиц стабильной фазы. У некоторых сплавов естественного старения при комнатной температуре не происходит, и, чтобы оно началось, требуется специальный подогрев до сравнительно высоких температур. У других сплавов переход от естественного старения к искусственному (т. е. от зон к фазам) наступает и при комнатной температуре, правда, иногда при весьма длительных выдержках.

Сравнивая свойства дюралюминов после естественного и исскуственного старения, видно, что естествено состаренные сплавы имеют меньшую прочность, но не теряют пластичность по сравнению с отожжеными. Это связано с тем, что при температурах 20-100°C упрочнение происходит благодаря образованию зон ГП, а при более высоких температурах происходит выделение метастабильной фазы S', (стабильная S -Al₂CuMg). Дальнейшее повышение температуры и времени старения приводик к коагуляции метастабильных фаз и уменьшению прочностных свойств.

В серийном производстве для приемки и оценки качества полуфабрикатов по механическим свойствам сплав Д16 подвергают ускоренному старению при 100°С в течение нескольких часов (вместо того, чтобы в течение четырех суток ожидать завершения естественного старения при комнатной температуре). Этот прием вполне приемлем, так как в обоих случаях идет примерно один и тот же процесс зонного старения, при котором сплав имеет близкие прочностные свойства. При этом по границам уже происходит выделение частиц метастабильных фаз, что вызывает снижение коррозионной стойкости.[4],[5]

Технологические свойства дюралюминов

Сплавы Д1, Д1ч, ВАДІ, Д18, В65 характеризуются хорошей пластичностью в горячем состоянии. Прессование и прокатку проводят при температурах выше 400°С для повышения прочностных свойств.

Горячая деформация при 300—350°С позволяет получить после закалки преимущественно рекристаллизованную структуру с повышенной пластичностью и пониженными прочностными свойствами по сравнению со свойствами материала с нерекристаллизованной структурой.

Сплавы системы Аl–Сu–Mg имеют удовлетворительную пластичность в отожженном и свежезакаленном состояниях. Период времени после закалки, в котором сохраняется удовлетворительная технологическая пластичность, увеличивается с понижением температуры.

При изготовлении деталей длительного ресурса из сплавов Д16чТ, 1163Т деформацию в естественно состаренном состоянии ограничивают 2% для предотвращения снижения характеристик надежности. С этой же целью для деталей из этих сплавов, подлежащих искусственному старению, деформацию в свежезакаленном состоянии ограничивают 3%, а в естественно состаренном состоянии 1%

Сплавы системы Аl–Сu —Mg имеют хорошую обрабатываемость резанием в термообработанном состоянии и пониженную — в отожженном. Эти сплавы удовлетворительно обрабатываются химическим фрезерованием (размерным травлением).

Склонность к образованию трещин при сварке плавлением

Свариваемость дюралюминия ограничена, в основном, точеченой и роликовой сваркой. Промышленные сплавы типа дуралюмин Д1, Д16, Д18 практически не свариваются плавлением. Двойные сплавы Аl–Cu (до  5% Си) и тройные сплавы Аl–Cu–Mg, содержащие 2—5% Cu и 0,2—2%  Mg, или 3% Cu и 2,5—3% Mg, или 2—3% Cu и 4% Mg характеризуются высокой склонностью к трещинообразованию при застывании сварной ванны. В эти составы вписываются промышленные сплавы Д18, В65, Д1, Д16, Д19П и ВД17.

Из тройных сплавов, имеющих пониженное трещинообразование при сварке, выделяются сплавы с 3,5—5% Cu и 2,5—4% Mg. Добавка 0,6% Mn значительно уменьшает склонность сплавов к образованию кристаллизационных трещин,. Сплавы, содержащие 3,5—6% Cu, 2—3% Mg и 0,6% Mn, отличаются удовлетворительной склонностью к трещинообразованию. В этой области находится сплав ВАД‑1 и частично сплав Д19.