Конструкционные высокопрочные сплавы на основе системы Аl—Zn—Mg—Cu (алюминий-цинк-магний)

Химический состав (%) сплавов на основе системы алюминий-цинк-магний Сплав Основные компоненты Примеси (не более) Zn Mg Сu Мn Сг Другие Fe Si Мn Ti Прочие Каждая Сумма В93 6,3-7,3 1,6-2,2 0,8-1,2 - - Fe 0,2-0,45 - 0,2 0,1 0,1 0,05 0,1 В94 5,9-6,8 1,2-1,6 1,8-2,4 - - Ti 0,02-0,08 0,2 0,2 0,1 0,05 0,05 0,1 В95 5,0-7,0 1,8-2,8 1,4-2,0 0,2-0,6 0,1-0,25 - 0,5 0,5 - 0,05 0.05 0,1 В96 7,6-8,6 2,5-3,2 2,2-2,8 0,2-0,5 0,1-0,25 - 0,5 0,3 - 0,05 0,05 0,1 В96ц 8,0-9,0 2,3-3,0 2,0-2,6 - - Zr 0,1-0,2 0,4 0,3 0,1 0,03 0,05 0,1 1915 4,0-5,0 1,0-1,8 0,1 0,2-0,7 0,06-0,2 Zr 0,08-0,2 0,4 0,35 - 0,01-0,06 0,05 0,1 1925 3,4-4,0 1,3-1,8 0,8 0,2-0,7 0,2 Zr 0,1-0,2 0,7 0,7 - 0,1 0,05 0,1 Цинк, магний и медь образуют с алюминием и между собой твердые растворы и различные металлические соединения — MgZn2, S(Al2CuMg), T(Mg4Zn3Al3), играющие большую роль в упрочнении сплава при его термической обработке. В сплавах данного типа особенно важной является фаза T, находящаяся в равновесии с твердым раствором а (см. диаграмму Al—Mg—Zn на рис). Марганец и хром усиливают эффект старения и повышают коррозионную стойкость сплава; марганец, кроме того, способствует получению мелкозернистой структуры, затрудняет выделение металлических фаз по границам зерен твердого раствора, а также несколько повышает прочность сплава; при этом особенно повышается прочность прессованных изделий, что характеризует так называемый «пресс-эффект». Пресс-зффект связывают с выделением мелкодисперсных частиц марганцовистой фазы или образованием блоков внутри зерен твердого раствора. Максимальные значения прочности полуфабрикатов из сплавов на основе системы А1—Zn—Mg—Си достигаются при температурах закалки 460—475°С с последующим искусственным старением. Режимы старения: сплава В93 — ступенчатый (120°С — 3 ч + 165°С — 4 ч); сплава В94 — ступенчатый (100° С — 3 ч + 165°С — 3 ч); сплава B95— плакированные листы — 120° С 24 ч; сплавов В95 — неплакированные полуфабрикаты, В96, В96ц - 135-145°С в течение 16 ч или ступенчатый  (120°С — 3 ч + 160°С - 3 ч). Сплавы на основе системы А1—Zn—Mg—Си обладают высокой прочностью и пониженной пластичностью. Чувствительны к надрезам. в закаленном и искусственно состаренном состоянии, отличаются удовлетворительной общей коррозионной стойкостью, однако склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением (в особенности сплавы В96 и В96ц). Коррозионная стойкость естественно состаренных сплавов неудовлетворительная. Детали из этих сплавов следует анодировать и защищать лакокрасочными   покрытиями. Недостатками сплавов типа В95 являются пониженная пластичность, повышенная чувствительность к концентрации напряжений, большая анизотропия свойств в поперечном и продольном направлении волокон и склоннюсть к коррозии под напряжением. Однако при правильной обработке, рациональном применении в конструкции и надлежащей защите от коррозии эти недостатки могут быть успешно устранены. Сплав В95 хорошо сваривается точечной сваркой; сплавы В96 и В96ц удовлетворительно свариваются аргонодуговой сваркой. Пластичность сварного шва пониженная. Все сплавы на основе системы Al—Zn–Mg—Си хорошо обрабатываются   резанием. Сплавы В93, В95, В96, В96ц применяют для изготовления нагруженных силовых деталей и конструкций в различных отраслях техники. Сплав В94 применяют для изготовления заклепок и заклепочной проволоки. При длительной эксплуатации рабочие температуры изделий из сплавов на основе системы Al—Zn—Mg—Сu не должны превышать 100°С. Характеристики механических свойств полуфабрикатов из сплава В95 *Свойства в поперечном направлении **Механические свойства особо прочных листов обеспечиваются путем ограничения содержания магния и цинка в сплаве и отбором листов серийно поставляемой продукции. Полуфабрикат Состояние материала σв σ0,2 δ % кгс/мм² Не менее Листы плакированные толщиной, мм *: 0,5–10,0 Отожженные 25 - 10 0,5–1 9 Закаленные   и   искусственно состаренные 49 41 7 2,0–6,0 50 42 7 6,1–10,0 50 42 6 1,2–6,0 Закаленные и искусственно состаренные, особо прочные** 63 46 6 6,1–10,0 53 46 5 Профили с толщиной стенки, мм: ≤10 Закаленные   и   искусственно состаренные 50 45 6 ≥10 52 47 6 Прутки прессованные диаметром,  мм: ≤22 50 40 7 23–100 54 43 6 300 50 43 5 Трубы прессованные с толщиной стенки, мм: 5–20 50 38 7 ≥20 52 41 5 Механические свойства листов по ГОСТ 21631-76 *Для испытаний используются длинные образцы,где l-участок образца в мм, на котором определяют удлинение,а F-начальная площадь поперечного сечения в рабочей части образца в мм² Марка алюминия и алюминиевого сплава и плакировка Состояние материала листов Обозначение сплава и состояние материала Состояние испытываемых образцов Толщина листа, мм Механические свойства при растяжении Временное сопротивление σв, МПа (кгс/мм²) Предел текучести σ0,2, МПа (кгс/мм²) Относительное удлинение при l=11,3√F* δ % Не менее В95А Отожженные В95AM Отожженные От 0,5 до 10,5 Не более 245 (25,0) — 10,0 Закаленные и искусственно состаренные В95АТ1 Закаленные и искусственно состаренные От 0,5 до 1,9 480(49,0) 400(41,0) 7,0 Св. 1,9 до 6,0 490 (50,0) 410(42,0) 7,0 6,0 до 10,5 490 (50,0) 410(42,0) 6,0 Без термической обработки В95А Закаленные и искусственно состаренные От 5.0 до 10,5 490 (50,0) 410(42,0) 6,0 В95—2А, В95—2Б, В95— 1А, В95— 1, АКМБ, АКМА, АКМ Отожженные В95-2АМ, В95-2БМ, В95-1АМ, АКМБМ, АКМАМ, АКММ Отожженные От 1,0 до 10,5 Не более 245 (25,0) — 10,0 В95-2А, В95—2Б, В95-1А, В95— 1, АКМБ, АКМА, АКМ Нагартованные АКМАН Нагартованные От 0,8 до 4,0 Не испытываются Закаленные и естественно состаренные В95-2АТ, В95-1АТ, АКМАТ Закаленные и естественно состаренные От 1,0 до 10,5 315(32,0) — 10,0 Без термической обработки В95-2А Без термической обработки От 5,0 до 10,5 315(32,0) — 10,0 В95-1А, В95-1, АКМА Не испытываются 1915 Отожженные 1915М Отожженные От 1,0 до  4,5 Не более 245 (25,0) — 10,0 Закаленные и естественно состаоенные 1915Т Закаленные и естественно состаренные в течение 30—35 суток От 1,0 до 10,5 315 (32,0) 195(20,0) 10,0 Закаленные и естественно состаренные 1915Т Закаленные и естественно состаренные в течение 2-4 суток От 1,0 до 10,5 275(28,0) 165(17,0) 10,0 Без термической обработки 1915 Закаленные и естественно состаренные в течение 30-35 суток От 5,0 до 10,5 315(32,0) 195(20,0) 10,0 Без термической обработки 1915 Закаленные естественно состаренные в течение 2-4 суток От 5,0 до 10,5 265(27,0) 165(17,0) 10,0 ВД1А, ВД1Б, ВД1 Отожженные ВД1АМ, ВД1М, ВД1БМ Отожженные От 0,8 до 10,5 Не более 245 (25,0) — 10,0 Закаленные и естественно состаренные ВД1АТ, BД1T, ВД1БТ Закаленные и естественно состаренные От 0,8 до 10,5 335(34,0) — 12,0 назад  вперед