Корзина
Ваша корзина пуста!
Это никогда не поздно исправить :)
Алюминиевые плиты АК4М: жаропрочный сплав для нагруженных деталей
Алюминиевые плиты АК4М — полуфабрикаты из термически упрочняемого деформируемого сплава системы Al–Cu–Mg–Ni–Fe, легированного никелем и железом. Сплав АК4М (близкий аналог АК4-1) относится к группе жаропрочных алюминиевых сплавов, сохраняющих механические свойства при нагреве до 200–250 C. Плиты выпускают по ГОСТ 17232 и ГОСТ 21631 в горячекатаном или прессованном исполнении с последующей закалкой и искусственным старением.
Химический состав и структура
Основу упрочнения обеспечивают дисперсные фазы AlCuMg (S-фаза) и AlCuNi. Никель в количестве 0,8–1,3 % и железо 0,8–1,3 % образуют тугоплавкие интерметаллиды, которые тормозят рекристаллизацию и замедляют разупрочнение при рабочих температурах. Медь 1,9–2,5 % и магний 1,4–1,8 % формируют упрочняющую фазу. Содержание кремния ограничено 0,35 %, примеси железа регламентированы для сохранения жаропрочности.
Механические свойства плит АК4М
После закалки и старения при 170–180 C плиты имеют предел прочности 355–410 МПа, предел текучести 250–300 МПа, относительное удлинение 6–10 %. При нагреве до 200 C в течение 100 ч предел прочности снижается не более чем на 15 %, что выгодно отличает АК4М от сплавов АМг6 или 2024. Твёрдость по Бринеллю — 100–120 HB.
| Толщина плиты, мм | Предел прочности, МПа | Предел текучести, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость, HB |
|---|---|---|---|---|
| 10–20 | 390–410 | 280–300 | 8–10 | 115–120 |
| 21–40 | 370–395 | 265–290 | 7–9 | 110–118 |
| 41–60 | 355–380 | 250–275 | 6–8 | 100–112 |
| 61–80 | 340–365 | 240–260 | 5–7 | 95–105 |
Технологические особенности
Плиты АК4М обладают ограниченной свариваемостью — сварка плавлением приводит к снижению прочности в зоне термического влияния до 40 %. Предпочтительны механическое крепление, клёпка или болтовые соединения. Обрабатываемость резанием удовлетворительная, но требуется жёсткая фиксация заготовки из-за склонности к короблению после термообработки. Плиты поставляют в термообработанном состоянии Т1 (закалка + естественное старение) или Т2 (закалка + искусственное старение).
Области применения
- Детали поршневой группы ДВС: поршни, головки цилиндров, крышки подшипников.
- Элементы авиационных агрегатов, работающие при нагреве до 250 C: обшивки, кронштейны, силовые нервюры.
- Оснастка для литья под давлением и пресс-форм, контактирующая с расплавом.
- Детали компрессорного и турбинного оборудования, работающие в условиях циклического нагрева.
- Корпусные детали нефтегазового оборудования, эксплуатируемые при повышенных температурах.
- Заготовки для механической обработки в станках с ЧПУ при производстве прецизионных деталей.
Условия эксплуатации и ограничения
Длительная работа плит АК4М допускается при температуре не выше 250 C. При нагреве свыше 300 C наблюдается интенсивная коагуляция упрочняющих фаз и падение прочности. Сплав чувствителен к коррозионному растрескиванию под напряжением, поэтому детали, работающие во влажной среде или морской атмосфере, требуют анодирования или лакокрасочного покрытия. Плиты толщиной свыше 60 мм имеют анизотропию свойств по направлению прокатки.
Вопросы и ответы
Чем АК4М отличается от АК4-1?
АК4-1 содержит добавки титана и циркония для измельчения зерна, что повышает жаропрочность и технологическую пластичность. АК4М имеет более простой состав без этих модификаторов.
До какой температуры сохраняется прочность плит АК4М?
Эксплуатационный диапазон — до 250 C. При 200 C в течение 100 ч снижение предела прочности не превышает 15 %.
Можно ли сваривать плиты АК4М?
Сварка плавлением не рекомендуется: прочность в зоне термического влияния падает до 40 %. Применяют клёпку, болтовые соединения или сварку трением с перемешиванием.
Какие состояния поставки доступны?
Плиты поставляют в состояниях Т1 (естественное старение) и Т2 (искусственное старение). Состояние выбирают исходя из требуемого сочетания прочности и пластичности.