Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы широко применяют в промышленности благодаря их малой плотности, сравнительно невысокой температуре плавления, высокой коррозионной стойкости, хорошим механическим, литейным свойствам и обрабатываемости резанием.

Литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 2685—75) обозначают буквами АЛ (алюминиевый, литейный) и цифрами, указывающими номер сплава, например АЛ1, АЛ2, АЛЗ. В зависимости от химического состава их разделяют на пять групп: I — сплавы на основе системы алюминий — кремний, II — алюминий — кремний — медь, III — алюминий — медь, IV — алюминий — магний, V — на основе алюминий — прочие компоненты.

Сплавы системы алюминий—кремний, называемые силуминами, относят к числу наиболее распространенных литейных алюминиевых сплавов. Их широко применяют в таких отраслях промышленности, как авиационная, автомобильная, электротехническая, в приборостроении и судостроении. Силумины характеризуются наиболее высокими литейными свойствами в сравнении с другими алюминиевыми сплавами. Они обладают очень хорошей жидкотекучестью, наибольшими значениями линейной усадки и усадки при кристаллизации, не предрасположены к образованию горячих трещин.

Силумины подразделяют на двойные (или простые), легированные только кремнием (АЛ2) и специальные, в которых помимо кремния содержатся в небольшом количестве различные легирующие компоненты — Mg, Mn, Cu (АЛ4, АЛ9 и др.).

Двойные силумины относят к числу термически не упрочняемых сплавов, обладающих невысокими прочностными свойствами (σв= 140÷180 МПа). Сплав АЛ2 используют для изготовления сложных тонкостенных и герметичных деталей. В сплавы АЛ4 и АЛ9 вводят магний, который образует с кремнием упрочняющее при термической обработке соединение Mg₂Si, что повышает их механические, а также (при введении дополнительно марганца) и коррозионные свойства. Это позволяет применять эти сплавы для наиболее ответственных крупногабаритных деталей, например картеров двигателей внутреннего сгорания (АЛ4). Дополнительное легирование титаном и бериллием (АЛ34) еще более увеличивает прочностные свойства силумина (до σв  = 300 МПа), что позволило использовать его для литья сложных по конфигурации корпусных деталей, работающих под большим внутренним давлением.

Сплавы системы алюминий — кремний — медь (АЛЗ, АЛ5, АЛ6, АЛ32 и др.) уступают силуминам по литейным свойствам, но превосходят их по механическим свойствам и жаропрочности. Этому способствует легирование сплавов медью и марганцем. Сплавы применяют для отливки крупных нагруженных деталей, работающих при повышенных (до 250°С) температурах.

Сплавы системы алюминий — медь (АЛ7, АЛ 19, АЛЗЗ) содержат медь в пределах 4—6,2%. Присутствие соединения СиА12 делает эти сплавы термически упрочняемыми. Отличительными особенностями этих сплавов являются высокая прочность после термической обработки (до σв = 360 МПа), а также высокая жаропрочность. Сплавы АЛ 19 и АЛЗЗ относят к числу наиболее жаропрочных литейных алюминиевых сплавов, что достигается дополнительным легированием их марганцем, титаном, никелем, церием и цирконием. К основным недостаткам их относят плохие литейные свойства и пониженную коррозионную стойкость. Сплавы используют для изготовления высоконагруженных деталей, работающих при повышенных температурах (250—300°С).

Сплавы системы алюминий — магний отличаются низкой плотностью при высокой прочности и пластичности, а также повышенной коррозионной стойкостью по отношению к действию морской воды, влажного воздуха, окислителей и кислот (AЛ8, АЛ13, АЛ22, АЛ23, АЛ27 и др.). Сплавы очень хорошо обрабатываются резанием, полируются и хорошо сохраняют полированную поверхность. Однако широкое применение этих сплавов затрудняется ввиду технологических сложностей получения отливок, обусловленных повышенной склонностью к окислению и насыщению газами в расплавленном состоянии, образованию горячих трещин, пониженной жидкотекучести.

Повышение механических свойств алюминиево-магниевых сплавов, их коррозионной стойкости, уменьшение окисляемости достигается легированием их титаном, цирконием, бериллием. Сплавы этой группы используют для деталей машин, несущих значительные ударные и статические нагрузки и работающих в условиях коррозионных сред.

В сплавы системы алюминий — прочие компоненты входят сложнолегированные сплавы — АЛ1, АЛ11, АЛ21, АЛ24 и др. Эти сплавы отличаются жаростойкостью, их применяют для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах (поршней двигателей внутреннего сгорания, головок цилиндров и т. д.).