Сплав алюминиевый Д20 с медью и марганцем жаропрочный свариваемый

Категория: Сплавы алюминия с медью и марганцем
Химический состав, % (ОСТ1 90048-77)
Al Cu Mn Ti Fe Si Zr Zn Mg Прочие примеси
каждая сумма
не более
Основа 6,0-7,0 0,4-0,8 0,1-0,2 0,3 0,3 0,2 0,1 0,05 0,05 0,1
Механические свойства сплава Д20
По показателям прочности, чувствительности к концентрации напряжений, вязкости разрушения, выносливости сплав Д20 равноценен сплаву 1201; отличается более высокой жаропрочностью при температурах ≥200°С по сравнению со сплавом АК4-1.
Механические свойства при комнатной температуре
Механические свойства листов при растяжении (не менее)
Полуфабрикат Лист плакированный Плита плакированная
ГОСТ, ОСТ, ТУ ОСТ1 90166-75 ОСТ1 90246-77 ОСТ1 90166-75
ОСТ1 90246-77		 ОСТ1 90246-77 ОСТ1 90267-78
Толщина, мм 0,3-0,4 0,4-10,5 0,3-10,5 0,5-10,5 11-80
Масса, кг -
Состояние М Т Т1 Т Т1
Направление вырезки образца П
σв, кгс/мм2 ≤25 ≤24 28 38 28 38
σ0,2, кгс/мм2 - - - 28 - 28
δ5, % - - - - - -
δ10, % 13 15 12 8 12 8
Полуфабрикат Профиль Пруток Штамповка Поковка
прессованные
ГОСТ, ОСТ, ТУ ОСТ1 90113-74 ОСТ1 90174-75 ОСТ1 90073-72
Толщина, мм ≤125 ≤300 -
Масса, кг - ≤100 ≤100
Состояние М Т Т1 Т1
Направление вырезки образца Д Д П В Д П В
σв, кгс/мм2 ≤25 28 35 36 38 37 36 38 37 36
σ0,2, кгс/мм2 - - 24 24 26 - - 26 - -
δ5, % - - - 8 10 4 4 10 4 4
δ10, % 12 12 8 - - - - - - -
М - мягкий, отожженный; Т - закаленный и естественно состаренный; Т1 - закаленный и искусственно состаренный. П - поперечное; Д - продольное; В - высотное.

Механические свойства при растяжении, сжатии (не менее)
Полуфабрикат Полоса прессованная Лист плакированный
Толщина, мм 20 Всех толщин
Состояние Закаленный и искусственно состаренный по режиму, обеспечивающему более высокие значения вязкости разрушения и лучшее сопротивление коррозии под напряжением Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца Продольное Поперечное
σв, кгс/мм2 18 20
σ0,2, кгс/мм2 24 28
σпц. сж, кгс/мм2 18 22
σ0,2 сж, кгс/мм2 24 30
Чувствительность к концентрации напряжений при растяжении
Полуфабрикат Лист плакированный
Толщина, мм 2
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца Поперечное
Форма образца Плоский (гладкий и с отверстием)
Кt 1 2,6
σв, кгс/мм2 43 -
σнв, кгс/мм2 - 43
σнв/σв - 1
Вязкость разрушения при плоской деформации (внецентренное растяжение компактного образца)
Полуфабрикат Полоса прессованная
Толщина, мм 160
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Ориентация образца и трещины Продольное, Поперечное Поперечное, Продольное Высотное Продольное
Толщина образца, мм 50
σ0,2, кгс/мм2 29,5 31 30,9
KIc, кгс/мм3/2 122 113,5 98
Упругие свойства сплава Д20
Полуфабрикат Лист плакированный Профиль,пруток перессованные Поковка и штамповка
Толщина, мм 2-6 До Ø125 -
Масса, кг - - 100
Состояние Закаленный и искусственно состаренный Закаленный и искусственно состаренный по режиму, обеспечивающему более высокие значения вязкости разрушения и лучшее сопротивление коррозии под напряжением Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца Поперечное Продольное
Е, кгс/мм2 7100 7200 7200
Есж, кгс/мм2 7200 7300 7200
G, кгс/мм2 - 2700 2700
μ - 0,33 0,33

Механические свойства при низких температурах
Механические свойства сплава Д20 при растяжении
Полуфабрикат Поковка
Масса, кг 100
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца Продольное; Поперечное
Температура испытания, °С 20 -70 -196
σв, кгс/мм2 40 42 52
σ0,2, кгс/мм2 32 35 40
δ5, % 12 14 16
Механические свойства при высоких температурах
Механические свойства сплава Д20 при растяжении и сжатии
Полуфабрикат Полоса прессованная Лист плакированный
Толщина, мм 20 2-6
Масса, кг - -
Состояние Закаленный и искусственно состаренный по режиму, обеспечивающему более высокие значения вязкости разрушения и лучшее сопротивление коррозии под напряжением Закаленный и искуственно состаренный
Направление вырезки образца Продольное Поперечное
Температура испытания, °С 20 150 200 250 300 350 20 100 150 200 250 300
σв, кгс/мм2 40 34 30 24 18 12 40 36 32 26 18 12
σ0,2, кгс/мм2 25 22 21 16 13 9 30 27 25 18 12 10
δ11,3√F, % 12 12 12 11 14 19 10 14 14 16 16 20
σ0,2 сж, кгс/мм2 25 22 - 16 - 9 31 - - - - -
Полуфабрикат Поковка
Толщина, мм -
Масса, кг До 100
Состояние Закаленный и искуственно состаренный
Направление вырезки образца Продольное
Температура испытания, °С 20 150 175 200 225 250 275
σв, кгс/мм2 40 35 33 31 28 23 22
σ0,2, кгс/мм2 32 28 26 22 20 18 -
δ5, % 12 16 16 18 18 18 20
σ0,2 сж, кгс/мм2 - - - - - - -
Чувствительность к концентрации напряжений при растяжении
Полуфабрикат Лист плакированный
Толщина, мм 2
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца Поперечное
Форма образца Плоский (гладкий и с отверстием: Kt = 2,6)
Температура испытания, °С 20 100 150 200 250 300
σв, кгс/мм2 43 39 35 27 19 12,5
σнв, кгс/мм2 43 41,5 37,5 30,5 22 14,5
σнв/σв 1 1,06 1,07 1,13 1,16 1,16
Влияние длительного нагрева на механические свойства при растяжении
Полуфабрикат Лист плакированный
Толщина, мм 2
Масса, кг -
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца Поперечное
Температура нагрева и испытания, °С 20 150 200 250
Продолжительность нагрева, час - 0,5 100 0,5 100 0,5 50
σв, кгс/мм2 40 32 32 26 24 18 16
σ0,2, кгс/мм2 32 25 20 18 15 12 10
δ11,3√F, % 10 16 18 16 14 16 20
Полуфабрикат Поковка
Толщина, мм -
Масса, кг 100
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца Продольное
Температура испытания, °С 20 150 200 250 275
Продолжительность нагрева, час - 0,5 100 0,5 100 0,5 100 0,5 100
σв, кгс/мм2 40 35 37 31 29 23 21 22 18,5
σ0,2, кгс/мм2 32 - - - - - - - -
δ11,3√F, % - - - - - - - - -

Влияние длительного нагрева на механические свойства сварных соединений (аргоно-дуговая сварка)
Полуфабрикат Лист плакированный
Толщина, мм 2
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
Направление вырезки образца Поперечное
Температура нагрева и испытания, °С 20 100 150 200 250 300
Продолжительность нагрева, час - 0,5 0,5 0,5 100 0,5 25 0,5
σв. св, кгс/мм2 29 27 26 22 19 16 14 11
σв. св/σв 0,73 0,75 0,81 0,84 0,79 0,89 0,83 0,92
Пределы ползучести и длительной прочности
Полуфабрикат Полоса прессованная
Толщина, мм 20
Состояние Закаленный и искусственно состаренный по режиму, обеспечивающему более высокие значения вязкости разрушения и лучшее сопротивление коррозии под напряжением
Направление вырезки образца Продольное
Температура испытания, °С 150 175 200 250 270 300 320 350
σ0,2/100, кгс/мм2 20 17 12 8 7 6,5 5 3
σ0,2/200, кгс/мм2 - - 11,5 7 6,5 6 4 2,5
σ25, кгс/мм2 - - 20 13 11 8,5 7,5 4,5
σ50, кгс/мм2 - - 19 13 10,5 8,5 7 4
σ100, кгс/мм2 30 21 18 12,5 10 8 6 4
σ200, кгс/мм2 - - 17 11,5 10 7,5 5,5 3,5
σ400, кгс/мм2 - - - 11 10 7,5 5,5 3
Упругие свойства сплава Д20
Полуфабрикат Лист плакированный Полоса прессованная
Толщина, мм 2-6 20
Состояние Закаленный и искусственно состаренный Закаленный и искусственно состаренный по режиму, обеспечивающемуболее высокие значения вязкости разрушения и лучшее сопротивление коррозии под напряжением
Направление вырезки образца Поперечное Продольное
Температура испытания, °С 150 200 250 300 100 150 200 250
Е, кгс/мм2 6500 6200 5400 5000 6900 6700 6000 5700
Есж, кгс/мм2 6600 6300 5400 5000 - - - -
Коррозионные свойства сплава Д20
Коррозионная стойкость неплакированных полуфабрикатов из сплава Д20 в естественно и искусственно состаренном состоянии пониженная. Прессованные полуфабрикаты не склонны к коррозионному растрескиванию. Коррозионная стойкость плакированных листов ниже, чем у плакированных листов из сплава Д16, из-за более сильной диффузии меди из сердцевины в плакирующий слой. Сварные швы и зона термического влияния обладают низкой коррозионной стойкостью, склонны к межкристаллитной коррозии. Защита от коррозии в зависимости от назначения деталей осуществляется анодно-окисными, химическими и лакокрасочными покрытиями. Защита от коррозии сварных швов может производиться металлизацией.
Физические свойства сплава Д20
Плотность: 2840 кг/м3
Электрические свойства
Полуфабрикат Все полуфабрикаты
Состояние Закаленный и искусственно состаренный
ρ·106, Ом·см. 6,1
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
λ, Вт/м·град 138 142 147 155 159 - - - -
α·106 1/град - - - - - 22,6 23,6 24,9 26,2

Технологические данные
Термическая обработка (инструкция ВИAM 904—67)
Сплав упрочняется закалкой с последующим старением. Сплав не упрочняется при естественном старении, и поэтому продолжительность перерыва между закалкой и старением не ограничивается. Для предотвращения поводки и коробления сварных тонкостенных деталей (с толщиной стенки до 10 мм) охлаждение при закалке разрешается проводить в кипящей воде. Температура закалочной воды перед погружением садки зависит от массы садки и объема закалочного бака, но должна быть не ниже 90°С. Полный отжиг проводится при температуре 350—370°С, охлаждение па воздухе, сокращенный — при температуре 350—370°С, охлаждение на воздухе или в воде.
Режимы закалки и старения
Полуфабрикат Все полуфабрикаты
Состояние Закаленный и искусственно состаренный Закаленный и искусственно состаренный по режиму, обеспечивающему более высокие значения вязкости разрушения и лучшее сопротивление коррозии под напряжением
Температура закалки, °С 530-540
Температура старения, °С 165-175 200-220
Продолжительность старения, час 10-16 8-12
Горячая обработка давлением
Сплав деформируется в горячем состоянии. Охлаждение после деформации — на воздухе; выдержка (для всех толщин) 10—60 мин; скорость охлаждения ≤30 град/час до температуры 260°С, затем на воздухе.
Режимы ковки
Температура нагрева под деформацию, °С Температурный интервал деформации, °С Допускаемая степень деформация за один нагрев, %
на прессе на молоте
470-420 470-350 80 60
Штампуемость. Показатели штампуемости листов в отожженном состоянии
Вытяжка Квыт Отбортовка Котб Выдавка Квыд, % Гибка rmin
1,8-1,9 1,35-1,55 15-20 (0,8-1,0) s*
* s - толщина листа, мм.
Свариваемость
Сплав удовлетворительно сваривается точечной, роликовой и аргоно-дуговой сваркой с присадкой Д20 или сплава, содержащего (в %) 5,8—6,8 Сu; 0,2—0,4 Мn; до 0,02 Mg; 0,1—0,2 Ti. Склонность к образованию трещин по крестообразной пробе 6—8%. Предел прочности сварных соединений без термической обработки после сварки составляет ≥70% σв основного материала, а после закалки и искусственного старения сварного соединения ~90% σв. При толщине материала >6 мм сварные соединения обладают пониженной пластичностью.
Применение
Для деталей ТРД (крыльчатки, диски, лопатки, хомуты), работающих при температурах до 300—350°С; самолетных деталей (обшивка, фитинги и др.) — при температурах до 150°С; сварных деталей и емкостей, работающих кратковременно при температурах от —253 до +300°С.

Диаграмма растяжения до предела текучести сплава Д20 при комнатной и повышенных температурах

Влияние длительных нагревов на механические свойства сплава Д20 при комнатной температуре

Влияние температуры испытания на предел прочности сварных соединений сплава Д20

Влияние длительного нагрева на свойства сплава Д20

Кривые усталости при консольном изгибе с вращением круглых образцов из сплава Д20

Влияние температуры испытания на предел выносливости при консольном изгибе с вращением образцов из сплава Д20

Obozn Tom4 1

Obozn Tom4 2

Obozn Tom4 3

Obozn Tom4 4