Сплав алюминиевый АД31 с магнием и кремнием коррозионностойкий

Химический состав*, %
(ГОСТ 4784-74)
Al Mg Si Fe Cu Mn Ti Zn Прочие примеси
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
σв, кгс/мм2 14 20 14 20
σ0,2, 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
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
σв, кгс/мм2 25 25,5 25 24,5 25 24 17 10
σ0,2, 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
σв, кгс/мм2 25
σ0,2, кгс/мм2 21
σпц, кгс/мм2

15

δ10, % 13
σ0,2 сж, кгс/мм2 21
σпц 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
σв, кгс/мм2 26 24,5 24 23
σ0,2, 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
Продолжи-
тельность
старения, час
0 0,5 4 6 12 96 120 240 480
σв, кгс/мм2 15 16,5 18,5 19,5 20 20,5 21,5 22 22
σ0,2, 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
σв, кгс/мм2 22,5 22,5 23,5 24 24
σ0,2, 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
τпц, кгс/мм2 6,5
τ0,3, кгс/мм2 12
τв, кгс/мм2 17
τср, кгс/мм2 15
τсрв 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
Kt 4,0
σвн, кгс/мм2 31,5
σвн в 1,31
Ударная вязкость
Полуфабрикат Пруток
Диаметр, мм 20
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки образца
Продольное
ан, 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
гладкий с кольцевой выточкой
Kt 1 2,2
σв, 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
Есж, 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
σв, кгс/мм2 24 25
σ0,2, 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
σв, кгс/мм2 24 21 19 16 12 6
σ0,2, кгс/мм2 20 18 16,5 15 10 5
σпц, 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
σ0,2/5, 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
Плотность: 2710 кг/м3
Электрические свойства
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.

Диаграмма растяжения до предела текучести сплава АД31 при комнатной температуре

Прочность образцов с надрезом (Kt = 4,0) сплава АД31 при испытании на перекос

Obozn Tom4 1

Obozn Tom4 2

Obozn Tom4 3

Obozn Tom4 4