Алюминиевый сплав АД31 коррозионностойкий с магнием и кремнием - Inzhener-Info

: Категория: Сплавы алюминия с магнием и кремнием (коррозионностойкие)

Химический состав*, % (ГОСТ 4784-74)
Al	Mg	Si	Fe	Cu	Mn	Ti	Zn	Прочие примеси
			Fe	Cu	Mn	Ti	Zn	каждая	сумма
			не более
Основа	0,4-0,9	0,3-0,7	0,5	0,1	0,1	0,15	0,2	0,05	0,1
* Для изготовления деталей декоративного назначения с очень хорошей полируемостью рекомендуется применять сплав состава в (%): 0,55-0,9 Mg; 0,4-0,5 Si; ≤0,05 Cu; ≤0,12 Fe.

Механические свойства сплава АД31
Сплав отличается изотропностью свойств в долевом и поперечном направлениях, невысокой прочностью, повышенной пластичностью и отсутствием чувствительности к концентрации напряжений, в том числе и при испытании с перекосом.

Механические свойства при комнатной температуре
Механические свойства сплава АД31 при растяжении (не менее)
Полуфабрикат	Профиль		Пруток
ГОСТ, ОСТ, ТУ	ОСТ1 90113-74		ГОСТ 21488-77
Толщина, мм	До 125		5,0-300
Состояние	Закаленный и естественно состаренный	Закаленный и искусственно состаренный	Закаленный и естественно состаренный	Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца	Продольное
σ_в, кгс/мм²	14	20	14	20
σ_0,2, кгс/мм²	7	15	7	15
δ₅, %	13	8	13	8

Механические свойства при растяжении в зависимости от направления вырезки образца
Полуфабрикат	Профиль		Полоса		Пруток
Полуфабрикат	прессованные
Толщина, мм	2-10		20		Ø100
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный						Закаленный и естественно состаренный	Мягкий, отожженный
Направление вырезки образца	Д	П	Д	П	Д	П	Д
σ_в, кгс/мм²	25	25,5	25	24,5	25	24	17	10
σ_0,2, кгс/мм²	22,5	22,5	20,5	20	21,5	20	8	5
δ₁₀, %	12	12	15	13,5	12	11,5	20	25
П - поперечное, Д - продольное.

Механические свойства при растяжении и сжатии
Полуфабрикат	Полоса, пруток прессованные
Толщина, мм	20-100
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца	Продольное
σ_в, кгс/мм²	25
σ_0,2, кгс/мм²	21
σ_пц, кгс/мм²	15
δ₁₀, %	13
σ_{0,2 сж}, кгс/мм²	21
σ_{пц сж}, кгс/мм²	15

Влияние температуры закалочной среды (вода) на механические свойства при растяжении
Полуфабрикат	Полоса, пруток прессованные
Толщина, мм	20-100
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца	Продольное, поперечное
Температура закалочной среды, °С	20	60	80	100
σ_в, кгс/мм²	26	24,5	24	23
σ_0,2, кгс/мм²	21	20	19	18
δ₁₀, %	15	14,5	14	14,5

Влияние продолжительности естественного старения на механические свойства при растяжении
Полуфабрикат	Пруток, профиль
Толщина, мм	Всех размеров
Состояние	После закалки с 520°С
Направление вырезки образца	Продольное
Продолжительность старения, час	0	0,5	4	6	12	96	120	240	480
σ_в, кгс/мм²	15	16,5	18,5	19,5	20	20,5	21,5	22	22
σ_0,2, кгс/мм²	5	5,5	6,5	7,5	9,5	9,5	9,5	9,5	9,5
δ₁₀, %	29	31	31	26	26	25	26	25	25

Влияние продолжительности искусственного старения на механические свойства при растяжении
Полуфабрикат	Пруток, профиль
Толщина, мм	Всех размеров
Состояние*	После закалки с 520°С и старения при 160°С
Направление вырезки образца	Продольное
Продолжительность старения, час	8	10	12	16	20
σ_в, кгс/мм²	22,5	22,5	23,5	24	24
σ_0,2, кгс/мм²	18,5	19	19,5	20,5	20,5
δ₅, %	14,5	14,5	13	12	12
* Перерыв между закалкой и старением 48 часов.

Механические свойства сплава АД31 при кручении и срезе
Полуфабрикат	Пруток
Толщина, мм	Все размеры
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца	Продольное
τ_пц, кгс/мм²	6,5
τ_0,3, кгс/мм²	12
τ_в, кгс/мм²	17
τ_ср, кгс/мм²	15
τ_ср/σ_в	0,6

Чувствительность к концентрации напряжений при статическом растяжении
Полуфабрикат	Пруток
Диаметр, мм	20
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца	Продольное
Форма образца	Круглый с кольцевой выточкой
K_t	4,0
σ_в^н, кгс/мм²	31,5
σ_в^н/σ_в	1,31

Ударная вязкость
Полуфабрикат	Пруток
Диаметр, мм	20
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца	Продольное
а_н, кгс·м/см²	5

Пределы выносливости (N = 2·10⁷ циклов)
Полуфабрикат	Пруток
Диаметр, мм	до 100
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца	Продольное
Вид нагружения	Консольный изгиб с вращением
v, Гц	50
R	-1
Форма образца	Круглый
Форма образца	гладкий	с кольцевой выточкой
K_t	1	2,2
σ_в, кгс/мм²	9	5,5

Упругие свойства
Полуфабрикат	Все виды
Толщина, мм	Все размеры
Состояние	Закаленный и искусственно (естественно) состаренный
Направление вырезки образца	Продольное
Е, кгс/мм²	7100
Е_сж, кгс/мм²	7200
G, кгс/мм²	2650
μ	0,32

Механические свойства при низких температурах
Механические свойства при растяжении
Полуфабрикат	Пруток, профиль прессованные
Толщина, мм	Всех размеров
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца	Продольное
Температура испытания, °С	20	-70
σ_в, кгс/мм²	24	25
σ_0,2, кгс/мм²	22	-
δ₁₀, %	12	11
ψ, %	50	45

Механические свойства при высоких температурах
Механические свойства при растяжении
Полуфабрикат	Пруток, профиль
Толщина, мм	До 20
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца	Продольное
Температура испытания, °С	20	100	150	200	250	300
σ_в, кгс/мм²	24	21	19	16	12	6
σ_0,2, кгс/мм²	20	18	16,5	15	10	5
σ_пц, кгс/мм²	15	12	8,5	7,5	5	3,5
δ₁₀, %	17	17	17	16	16	20
ψ, %	70	70	70	65	65	85

Пределы длительной прочности и ползучести
Полуфабрикат	Пруток
Диаметр, мм	20
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца	Продольное
Температура испытания, °С	150	200
σ₅, кгс/мм²	13	7
σ_0,2/5, кгс/мм²	16	11

Упругие свойства
Полуфабрикат	Пруток, профиль, полоса
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Температура испытания, °С	20	100	150	200	250	300
Е, кгс/мм²	7100	6900	6700	6400	5700	5000

Коррозионные свойства сплава АД31
Сплав и его сварные соединения обладают повышенной коррозионной стойкостью. В естественно и искусственно состаренном состоянии сплав не склонен к межкристаллитной коррозии и коррозионному растрескиванию. Коррозионная стойкость сварного шва близка к стойкости основного материала. Защита от коррозии осуществляется в зависимости от назначения детали анодно-окисными, химическими и лакокрасочными покрытиями. Для декоративной отделки применяются цветные анодно-окисные пленки.

Физические свойства сплава АД31
Электрические свойства
Плотность: 2710 кг/м³
Полуфабрикат				Все полуфабрикаты
Состояние				Закаленный и искусственно состаренный
ρ·10⁶, Ом·см.				3,44

Теплофизические свойства
Полуфабрикат	Все полуфабрикаты
Состояние	Закаленный и искусственно состаренный
Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	20-100	20-200	20-300	20-400	100-200	200-300	300-400
λ, Вт/м·град	188	188	188	188	188	-	-	-	-	-	-	-
с, кДж/кг·град	-	0,921	0,963	1,00	1,05	-	-	-	-	-	-	-
α·10⁶ 1/град	-	-	-	-	-	23,4	24,3	25,8	26,7	25,3	28,2	29,9

Технологические данные
Термическая обработка
Сплав упрочняется естественным и искусственным старением после закалки с температуры, 515—530°С. Режим искусственного старения: температура 160—170°С, выдержка 10—12 час. Отжиг полуфабрикатов (для получения высокой пластичности) производится при температуре 380—420°С в течение 10—60 мин, охлаждение со скоростью 30 град/час до 260°С, далее на воздухе. Для снятия технологического наклепа, полученного в результате холодной обработки давлением, применяется отжиг при 350—370°С в течение 2—4 час с охлаждением на воздухе.

Горячая обработка давлением
Сплав деформируется в горячем состоянии. Пластичность сплава при температуре обработки давлением 450—500°С высокая. Во избежание получения крупнокристаллической структуры прессование полуфабрикатов следует производить при температуре 480—500°С. Прессованные полуфабрикаты с толщиной полки до 10 мм можно подвергать закалке на прессе без специального охлаждения (естественное охлаждение на спокойном воздухе). Благодаря высокой технологической пластичности сплава скорость при прессовании достигает 20—30 м/мин (вместо обычно принятой 8—10 м/мин).

Штампуемость
Пластичность в отожженном состоянии хорошая, в закаленном и искусственно состаренном — удовлетворительная.

Свариваемость
Сплав хорошо сваривается точечной и роликовой сваркой. Возможна аргонодуговая сварка с применением присадочной проволоки Св-АК5 (AI + 5% Si). В этом случае предел прочности сварного соединения составляет 60—70% предела прочности основного материала. Последующие закалка и старение сварных соединений значительно повышают их прочность, которая при этом достигает 90—95% от предела прочности основного материала.
Механическая обработка
В отожженном состоянии сплав неудовлетворительно, а в естественно и искусственно состаренных состояниях удовлетворительно обрабатывается резанием.

Применение
Для деталей, которые работают в интервале температур от +50 до —70°С и от которых требуется высокая коррозионная стойкость. Сплав применяется для отделки кабин самолетов и вертолетов с различными цветовыми покрытиями (золотым, черным и т. п.), широко используется в гражданском строительстве для оконных витражей, дверных рам, перегородок, эскалаторов и т. д.