Сплав алюминиевый М40 с медью и магнием (дуралюмин) конструкционный жаропрочный свариваемый

Механические свойства сплава М40
Сплав является одним из самых жаропрочных свариваемых алюминиевых сплавов: по прочности сварных соединений при температуре 100—300°С близок сплаву ВАД1.
Сварные соединения, выполненные ААрДЭС, при 20°С имеют прочность, составляющую 0,85 прочности основного металла, а при 150°С и выше — равнопрочны ему.
Механические свойства при комнатной температуре
Механические свойства листов при растяжении (не менее)
Полуфабрикат Лист плакированный
ГОСТ, ОСТ ОСТ1 90261-77
Толщина, мм

0,8-4

1,8-1,9 1,9-5 0,8-1,9 1,9-4 4-5 1,5-1,9 1,9-7 1,5-1,9 1,9-7
Состояние Мягкий,
отожженный
Закаленный и
естественно
состаренный
Закаленный и
искусственно
состаренный
Закаленный и
естественно
состаренный
нагартованный
Закаленный и
искусственно
состаренный
нагартованный
Направление
вырезки
образца
Поперечное
σв, кгс/мм2 ≤25,5 32 34 36 38 38 39 41 39 41
σ0,2, кгс/мм2 - 16,5 18 25 26 26 29 30 29 30
δ10, % 12 13 12 14 12 9 8 7 12 11

Механические свойства при растяжении профилей и поковок (не менее)
Полуфабрикат Профиль Полоса Поковка Пруток
прессованные
ГОСТ, ОСТ, ТУ ОСТ1 90259-77 ТУ1-5-135-73 ТУ1-5-199-73 ОСТ1
90260-77
Толщина, мм 1,5-6 35-55 - Ø40-110
Масса, кг - - ≤100 -
Состояние Закаленный и
естественно
состаренный
Закаленный и
искусственно
состаренный
Закаленный и
искусственно
состаренный*
Закаленный и
искусственно
состаренный
Направление
вырезки
образца
Д П Д П Д Д
σв, кгс/мм2 32 38 36 34 39 36 38 36
σ0,2, кгс/мм2 18 27 25 25 28 26 28 25
δ5, % - - - 3 8 6 8 10
δ10, % 12 10 10 - - - - -
* Без правки после закалки.
П - поперечное, Д - продольное.
Механические свойства при растяжении, сжатии
Полуфабрикат Лист плакированный
Толщина, мм 0,8-1,0 1,5-2,0 3-6
Масса, кг - - -
Состояние М Т Т1 Т1С Т Т1 Т1С Т Т1 Т1С
Направление
вырезки
образца
Поперечное
σв, кгс/мм2 26 34 38 37 34 39 38 36 40 39 
σ0,2, кгс/мм2 12 19 26 28,5 20 26 28 21 27 30
σпц, кгс/мм2 - - - - - - - 13 21 23
σ0,2 сж, кгс/мм2 - - - - - - - - - -
σпц сж, кгс/мм2 - - - - - - - - - -
δ5, % - - - - - - - - - -
δ10, % 16 16 17 9 18 19 9 16 15
Полуфабрикат Поковка
Толщина, мм
Масса, кг ≤100
Состояние Т Т1
Направление
вырезки
образца

Продольное

Поперечное Высотное Продольное Поперечное Высотное
σв, кгс/мм2 37 35 34 41 40 38
σ0,2, кгс/мм2 22 21 20 32 32 32
σпц, кгс/мм2 - - - 25 21 21
σ0,2 сж, кгс/мм2 - - - 32 32 32
σпц сж, кгс/мм2 - - - - 21 21
δ5, % 19 13 12 9 7 3,5
δ10, % - - - - - -
М - мягкий, отожженный; Т - закаленный и естественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно состаренный; Т1С - закаленный и искусственно состаренный особо прочный.
Механические свойства сплава М40 при растяжении
Полуфабрикат Кольцо кованое Полоса прессованная Труба калиброванная
Толщина, мм - Площадь попречного
сечения 230-300 см2
Ø41х38
Масса, кг ≤500 - -
Состояние Т Т1 Т1 Т Т1 Т1С
Направление
вырезки
образца
Х Р В Х Р В Д П Выходной конец
Д
σв, кгс/мм2 37 35 33,5 41 39,5 37,5 43 41 42 47 45
σ0,2, кгс/мм2 23 25 26 30 29 29 33 32 26 34 36
δ5, % 19 10,5 6 12 9 3,5 11 12 - - -
δ10, % - - - - - - - - 15 16 7
Т - закаленный и естественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно состаренный; Т1С - закаленный и искусственно состаренный особо прочный.
Х - хордовое; Р - радиальное; В - высотное; П - поперечное; Д - продольное.
Механические свойства сварных соединений
Полуфабрикат Лист плакированный
Толщина, мм 2-3 2 1,5 2
Состояние
(до сварки)
Т1 Т1Н М Т Т1 Т1С
Направление
вырезки
образца
Поперечное -
Вид сварки ААрДЭС ААрДЭС ААрДЭС Точечная
σв. св, кгс/мм2 35 34 38 - - - -
τср. св, кгс/мм2 - - - 16,5 18 15,7 19,8
σотр, кгс/мм2 - - - 6 6 - 6,5
Т - закаленный и естественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно состаренный; Т1С - закаленный и искусственно состаренный особо прочный; М - мягкий, отожженный; Т1Н - закаленный и искусственно состаренный нагартованный.
Механические свойства при кручении и срезе
Полуфабрикат Поковка
Масса, кг ≤120
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Продольное
τпц, кгс/мм2 15
τ0,3, кгс/мм2 21
τв, кгс/мм2 34
τср, кгс/мм2 29

Чувствительность к концентрации напряжений при растяжении
Полуфабрикат Профиль
прессованный
Поковка Кольцо кованое
Толщина, мм 10 - Ø1030х620х130
Масса, кг - ≤120 -
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Продольное
Поперечное Высотное Хордовое Радиальное Высотное
Форма образца Круглый с кольцевой выточкой
Кt 2,2 4,0
σнв, кгс/мм2 51 44 37 32 38 28 32
σнв/σв 1,2 1,2 0,9 0,8 1,05 0,7 0,8
Ударная вязкость и работа разрушения образца с трещиной при ударном изгибе
Полуфабрикат Поковка Кольцо кованое
Масса, кг ≤120 ≤250
Состояние Т Т1 Т Т1
Направление
вырезки
образца
Д П В Д П В Х Р В Х Р В
ан, кгс·м/см2 1,5 1,2 0,6 1,5 1 0,5 1,9 1 0,5 1,2 0,5 0,38
ат.у., кгс·м/см2 - - - 0,5 0,3 0,2 - - - 0,7 0,3 0,15
Т - закаленный и естественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно состаренный.
Х - хордовое; Р - радиальное; В - высотное; П - поперечное; Д - продольное.
Вязкость разрушения при плоской деформации (внецентренное растяжение компактного образца)
Полуфабрикат Полоса прессованная
Толщина, мм 50
Состояние Закаленный и естественно состаренный
Ориентация
образца и
трещины
Продольное,
Поперечное
Поперечное,
Продольное
Толщина образца, мм 50 50
σ0,2, кгс/мм2 33 32
KIc, кгс/мм3/2 90 75
Предел выносливости (N = 2·107 циклов)
Полуфабрикат Лист плакированный
Толщина, мм 2
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Продольное
Вид испытания Консольный изгиб в одной плоскости
R -1
v Гц 25
Форма образца Плоский, гладкий
Kt 1
σR, кгс/мм2 8
Упругие свойства сплава М40
Полуфабрикат Профиль прессованный, поковка
Толщина, мм Все размеры
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Продольное
Е, кгс/мм2 7200
Есж, кгс/мм2 7300
G, кгс/мм2 2700
μ 0,32
Механические свойства при низких температурах
Механические свойства сплава М40 при растяжении
Полуфабрикат Лист плакированный
Профиль
прессованный
Толщина, мм 1,5 3 10
Состояние Закаленный и искусственно состаренный нагартованный Закаленный и
искусственно
состаренный 
Направление
вырезки
образца
Продольное Поперечное Продольное Поперечное Продольное
Температура
испытания, °С
-70 -196 -70 -196 -70 -196 -70 -196 -70
σв, кгс/мм2 44 53 43 53 46 56 42 55 46
σ0,2, кгс/мм2 39 43 34 41 31 45 35 44 32
δ10, % 15 19 17 22 14 22 14 15 16
Чувствительность к концентрации напряжений при растяжении
Полуфабрикат Лист плакированный Профиль
прессованный
Толщина, мм 1,5 3 10
Состояние Закаленный и искусственно состаренный нагартованный (на 15%)
Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Продольное
Поперечное
Продольное Поперечное Продольное
Температура
испытания, °С
-70 -196 -70 -196 -70 -196 -70 -196 20 -70
Форма образца Плоский с отверстием Круглый с кольцевой выточкой
Кt 2,6 4,0
σнв, кгс/мм2 41 44 38 40 43 48 40 41 51 55
σнв/σв 1 1 0,88 0,75 0,9 0,88 0,95 0,79 1,18 1,2

Механические свойства при высоких температурах
Механические свойства сплава М40 при растяжении
Полуфабрикат Поковка
Толщина, мм ≤120
Состояние Закаленный и искуственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Поперечное Продольное
Температура
испытания, °С
20 100 150 200 250 20 100 150 200 250
σвкгс/мм2 40 39 34 31 19 41 39 36 31 21
σ0,2кгс/мм2 32 31 27 26 16 32 30 29 26 19
σпцкгс/мм2 21 20 16 17 10 25 21 21 16 14
δ10, % 7 7 7 9 20 9 7 11 12 12
Механические свойства при растяжении
Полуфаб-
рикат
Лист плакированный
Толщи-
на, мм
1,5-2 2,1-3
Состояние Закаленный и искусственно состаренный Закаленный и искусственно состаренный особо прочный
Направ-
ление
вырезки
образца
Поперечное
Темпе-
ратура

испы-
тания,
°С
20 150 200 250 350 20 100 125 150 175 200 225 250 300 350
σв,
кгс/мм
2
39 35 30 23 9 39 39 36 34,5 32,5 32 27 24 13,5 9,5
σ0,2,
кгс/мм
2
26 23 21 18 - 29,5 29 27 26 24,5 24 20 19 10,5 -
δ10, % 16 17 19 19 42 8 11 17 17,5 20 23 24 25,5 30 59
Механические свойства при растяжении
Полуфаб-
рикат
Лист плакированный
Толщи-
на, мм
2,1-3
Состояние Закаленный и
естественно
состаренный
нагартованный (на 15%)
Закаленный и
искусственно
состаренный
нагартованный (на 15%)
Направ-
ление
вырезки
образца
Поперечное
Темпе-
ратура

испы-
тания,
°С
20 100 150 200 250 300 350 20 150 200 250
σв,
кгс/мм
2
45 42 38 35 26 20 9 44 38 34,5 27
σ0,2,
кгс/мм
2
36 32 30 27 19 12 - 34 32 26,5 18,5
σпц,
кгс/мм
2
29 - 26 11,5 6,6 - - - - - -
δ10, % 11 13,5 17 18,5 20 22 59 14 7 15,5 20
Механические свойства при растяжении
Полуфабрикат Полоса прессованная
Сечение, см2 230-300
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Продольное Поперечное
Температура
испытания, °С
20 200 250 300 20 200 250 300
σвкгс/мм2 43 34 24 17 41 33 26 21
σ0,2кгс/мм2 33 30 23 16 32 29 24 18
δ5, % 11 17 22 32 12 16 22 30
Механические свойства сварных соединений
Полуфабрикат Лист плакированный
Толщина, мм 3,0
Состояние
(до сварки)
Закаленный и искусственно состаренный Закаленный и
искусственно
состаренный
нагартованный
Направление
вырезки
образца
Поперечное
Вид сварки ААрДЭС Ручная
ААрДЭС
ААрДЭС
Температура
испытания, °С
20 200 250 300 350 20 250 20 150 200 250
σв. свкгс/мм2 35 29 24 18 11 33 22 38 31 30 26,5
τсркгс/мм2 - - - - - - - - - - -
σотркгс/мм2 - - - - - - - - - - -
Полуфабрикат Лист плакированный
Толщина, мм 1,5 2,0
Состояние
(до сварки)
Закаленный и
искусственно
состаренный
Закаленный и искусственно состаренный по режиму,
обеспечивающему более высокие значения вязкости разрушения
и лучшее сопротивление коррозии под напряжением
Направление
вырезки
образца
-
Вид сварки Контактная точечная
Температура
испытания, °С
20 250 350 20 150 200 250 300
σв. свкгс/мм2 - - - - - - - -
τсркгс/мм2 15,7 11,5 5,6 19,8 17,5 17,5 15,5 12,5
σотркгс/мм2 - - - 6,5 - - 6 7
Влияние длительных нагревов на механические свойства при растяжении
Полуфабрикат Лист плакированный
Толщина, мм 2
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Поперечное
Температура
испытания, °С
175 200 225 250 300
Продолжительность
нагрева, час
0,5 100 0,5 100 0,5 100 0,5 100 0,5
σвкгс/мм2 33 34 30 28 28 26 22 20 17
σ0,2кгс/мм2 21 26 21 20 20 19 18 14 -
δ10, % 18 12 19 12 20 16 13 20 25
Полуфабрикат Профиль прессованный
Толщина, мм 10
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Поперечное
Температура
испытания, °С
175 200 225 250 300
Продолжительность
нагрева, час
0,5 100 0,5 100 0,5 0,5 100 0,5 100
σвкгс/мм2 35 34 33 27 29 27 20 15 15
σ0,2кгс/мм2 28 27 27 23 24 21 15 - -
δ10, % 11 12 11 11 12 13 23 18 28

Влияние длительных нагревов на механические свойства при растяжении
Полуфабрикат Труба
Толщина, мм Тонкостенная Ø41х38
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Продольное
Температура
нагрева и
испытания, °С
150 200 300 400
Продолжительность
нагрева, час
0,5 100 0,5 100 0,5 100 0,5 100
σвкгс/мм2 38 37 33 30 15,5 10 5,5 4,5
σ0,2кгс/мм2 31 28 - 27 15 9 5 4
δ10, % 26 22 28 22 50 67 - -
Пределы ползучести
Полуфабрикат Панель прессованная
Толщина, мм 10
Состояние Закаленный и
естественно
состаренный
Закаленный и
искусственно
состаренный
Направление
вырезки образца
Продольное
Температура
испытания, °С
200 250 200 250
σ0,2/20, кгс/мм2 14 6 12 6
σ0,2/50, кгс/мм2 12 4 9 5
Упругие свойства сплава М40
Полуфабрикат Поковка, полоса, профиль прессованные
Толщина, мм Все размеры
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление
вырезки
образца
Продольное
Температура
испытания, °С
20 100 150 200 250
Е, кгс/мм2 7200 6700 6500 6300 5800
Коррозионные свойства сплава М40
Неплакированные полуфабрикаты из сплава М40 обладают пониженной коррозионной стойкостью.
Полуфабрикаты сплава М40 в закаленном и искусственно состаренном состоянии не склонны к коррозионному растрескиванию и межкристаллитной коррозии. Длительные эксплуатационные нагревы не снижают коррозионной стойкости сплава. Сварной шов и переходная зона имеют пониженную коррозионную стойкость.
Плакированные листы обладают повышенной коррозионной стойкостью. Защита от коррозии осуществляется в зависимости от назначения деталей анодно-окисными, химическими и лакокрасочными покрытиями.
Защита от коррозии сварных соединений может осуществляться металлизационными покрытиями.
Физические свойства сплава М40
Плотность: 2750 кг/м3
Электрические свойства
Полуфабрикат Все полуфабрикаты
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
ρ·106, Ом·см. 6,13
Теплофизические свойства
Полуфаб-
рикат
Все полуфабрикаты
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Темпе-
ратура
испы-
тания
,
°С
25 100 200 300 350 20-100 20-200 20-300 20-400 100-200 200-300 300-400
λ
Вт/м·град
122 126 134 142 147 - - - - - - -
α·106
1/град
- - - - - 24,2 24,8 24,9 26,3 25,3 25,4 30,2

Технологические данные
Термическая обработка
Сплав упрочняется закалкой с последующим искусственным старением. Естественное старение сплава не применяется из-за большой продолжительности процесса (~3мес).
Отжиг производится при 395—425°С, выдержка 10—40 мин, охлаждение на воздухе.
Слитки сплава должны подвергаться гомогенизации при 490± 5°С, 48 час (без учета нагрева металла до температуры гомогенизации).
Режимы закалки и старения
Полуфабрикат Лист Профиль,
полоса,
пруток
прессованные
Кольцо
кованое
Труба
калиброванная
Толщина, мм 1-10 Все размеры
 Состояние Т1 Т1С Т1Н Т1 Т1 Т1 Т1С
Температура
закалки, °С
500-510 495-503 500-510
Температура
старения, °С
175±5 200±5 150±5 175±5 200+5/-10 175±5 200±5
Продолжительность
старения
18-22 8-10 10-12 18-22 6-10 16-20 8-10
Т1 - закаленный и искусственно состаренный; Т1С - закаленный и искусственно состаренный особо прочный; Т1Н  - закаленный и искусственно состаренный нагартованный.
Горячая обработка давлением
Режимы горячей деформации
Вид
деформации
Температура
деформации, °С
Допускаемая *
деформация за
один нагрев, %
начало окончание на прессе на молоте
Ковка-штамповка 420-380 320 60 50
Прокатка 440-380 - - -
Прессование 400-420 - - -
* Первая осадка в торец литой заготовки производится с остановкой в течение ≥60 сек после достижения деформации 30%.
Штампуемость
Показатели штампуемости
Состояние Вытяжка
Квыт
Отбортовка
Котб
Гибка
rmin
Мягкий,
отожженный
1,80-1,95 1,35-1,55 (0,8-1,25) s*
Закаленный и
естественно
состаренный
1,70-1,80 1,30-1,50 (1,0-1,5) s*
Закаленный и
искусственно
состаренный
- - (2,0-2,5) s*
* s - толщина листа, мм.
Свариваемость
Сплав хорошо сваривается всеми видами сварки. При сварке плавлением (присадочная проволока сплава 1177) по склонности к трещинообразованию сплав М40 не уступает сплаву АМг6тр≤9% по крестовой пробе). Термическая обработка свариваемых деталей производится до сварки; после сварки повторная термическая обработка не требуется.
Предел прочности сварных соединений (сварка плавлением) толщиной до 6 мм при комнатной температуре составляет 80—90% предела прочности основного металла. Особенность точечной электросварки — жесткий режим и сочетание низкого сварочного давления с высокими усилиями ковки.
Механическая обработка
Обработка резанием хорошая.
Применение
Для сварных конструкций, работающих при температурах до 250°С (кратковременно до 350°С).

Диаграмма растяжения до предела текучести сплава М40

Прочность при растяжении с перекосом круглых образцов с надрезом сплава М40

Кривая малоцикловой усталости при пульсирующем растяжении образцов с отверстием сплава М40

Влияние длительных нагревов на предел прочности сплава М40

Влияние длительных нагревов на предел прочности сплава М40

Влияние длительных нагревов на предел текучести сплава М40

Влияние длительных нагревов на предел текучести сплава М40

Влияние длительных нагревов на удлинение сплава М40

Влияние длительных нагревов на удлинение сплава М40

Диаграмма растяжения до передела текучести сплава М40

Obozn Tom4 1

Obozn Tom4 2

Obozn Tom4 3

Obozn Tom4 4