Алюминиевые полосы АК4: жаропрочный сплав для силовых конструкций
Алюминиевые полосы АК4 — это деформированный полуфабрикат из термически упрочняемого сплава системы Al–Cu–Mg–Fe–Ni, легированного железом и никелем. Именно сочетание меди (1,9–2,5 %), магния (1,4–1,8 %), железа (0,8–1,3 %) и никеля (0,8–1,3 %) обеспечивает сплаву АК4 работоспособность при нагреве до 250–300 C, что выгодно отличает его от АМг и АД31. Полосы поставляются в отожжённом (М), закалённом и естественно состарённом (Т), а также закалённом и искусственно состарённом (Т1) состояниях.
Сплав АК4 относится к группе «авиационных» жаропрочных алюминиевых сплавов, регламентируется ГОСТ 4784 и ГОСТ 13726. Ключевое отличие от АК4-1 — отсутствие дополнительного легирования титаном и меньшая длительная прочность при 300 C. Полосы выпускают толщиной 0,5–10 мм, шириной 20–1200 мм, в рулонах или мерных отрезках длиной до 3000 мм.
Технические характеристики полос АК4
| Параметр | Значение | Состояние | Условия | Ед. изм. |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | 2,77–2,80 | М, Т, Т1 | 20 C | г/см |
| Предел прочности в | 355 | Т1 | 20 C | МПа |
| Предел текучести 0,2 | 245 | Т1 | 20 C | МПа |
| Относительное удлинение | 8 | Т1 | 20 C | % |
| Длительная прочность 100 | 78 | Т1 | 250 C | МПа |
| Температурный диапазон эксплуатации | –50…+300 | Т1 | длительно | C |
Состояния поставки и термообработка
- М — отожжённые полосы с в 160–200 МПа, применяются для последующей гибки и штамповки.
- Т — закалка с 515–525 C в воде и естественное старение 96 ч, в 335 МПа.
- Т1 — закалка и искусственное старение при 165–175 C, 12–15 ч, максимальная жаропрочность.
- Т2 — закалка с последующим перестариванием, для деталей, работающих при 250–300 C.
Технологические свойства
Полосы АК4 в состоянии М допускают гибку по радиусу не менее 1,5 толщины при угле 90 и вытяжку с коэффициентом до 1,8. Свариваемость ограниченная: аргонодуговая сварка неплавящимся электродом применяется для неответственных соединений, прочность сварного шва составляет 60–70 % от основного металла. Обрабатываемость резанием в состоянии Т1 — удовлетворительная, в состоянии М — низкая из-за склонности к налипанию.
Коррозионная стойкость сплава АК4 ниже, чем у АМг6: требуется анодирование по ГОСТ 9.305 или нанесение лакокрасочных покрытий. Полосы не склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением при условии соблюдения режимов закалки.
Области применения
- Обшивка и силовой набор фюзеляжа, противопожарные перегородки авиационной техники.
- Поршни, головки цилиндров, крыльчатки турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания.
- Детали горячих зон газотурбинных установок и теплообменного оборудования.
- Крепёж и кронштейны, работающие в зоне нагрева до 250 C в металлургических печах.
- Элементы оснастки для горячей штамповки и пресс-форм литья под давлением.
Вопросы и ответы
Чем полосы АК4 отличаются от АК4-1?
АК4-1 дополнительно легирован титаном (0,02–0,1 %) и имеет более высокую длительную прочность при 300 C. Полосы АК4 применяют при нагреве до 250 C, АК4-1 — до 300 C.
Какой режим термообработки обеспечивает максимальную жаропрочность?
Закалка с 515–525 C в воде с последующим искусственным старением при 165–175 C в течение 12–15 ч (состояние Т1). Это даёт в 355 МПа и 100 78 МПа при 250 C.
Допускается ли сварка полос АК4?
Свариваемость ограниченная. Аргонодуговая сварка возможна для неответственных конструкций, но прочность соединения не превышает 70 % от основного металла. Для сварных узлов предпочтительны сплавы АМг6 или 1915.
Какие размеры полос АК4 поставляются?
Толщина 0,5–10 мм, ширина 20–1200 мм, длина мерных отрезков до 3000 мм. Поставка в рулонах или мерных полосах по ГОСТ 13726.
