Характеристики механических свойств дюралюминиевых листов, прессованных прутков и труб марок Д16, Д1, Д19

Чтобы обеспечить улучшенные механические характеристики сплава требуется проведение определенных операций. В результате трубы, листы или прутки получают улучшение свойства. Применяемая полная термическая обработка, которая предполагает два этапа – закалку и старение. В зависимости от марки дюралюминия они могут различаться.

Закаливание

Повышенная прочность достигается благодаря нагреву сплава немного выше показателя переменной растворимости, но ниже солидиуса. После проводится резкое охлаждение в воде.

Воздействие высокой температуры на дюралюминий влечет полное растворение CuAl₂. Образуется однофазная структура твердого раствора с высокой концентрацией меди. Резкое понижение температуры не обеспечивает распад высокотемпературного раствора, даже с учетом изменения уровня растворимости меди. В условиях комнатной температуры образуется сильно искаженная кристаллическая решетка данного металла в алюминии. Именно это изменение и способствует торможению дислокаций. Данный эффект и вызывает повышение прочности. В качестве примера можно привести характеристики дюралюминия Д16. После воздействия высокой температуры предел прочности равен 220 Мпа, а по завершению закалки он повышается на 80 Мпа. Значительно лучше результаты достигаются после старения.

Старение

Обработка сплава при высокой температуре с распадом насыщенного твердого раствора, без полиморфного превращения называют старением. Доказал опытным путем данный процесс Вильм. Он оперировал со сплавом алюминия, меди и магния, который закалял при 500С в воде. После этого следовала выдержка сплава в комнатной температуре на протяжении четырех суток. В результате дюралюминий получал существенное повышение показателя прочности, а пластичность оставалась как до начала обработки.

Выделяют два вида данного процесса:

Естественное. Предполагается протекание процесса в обычных условиях.
Искусственное. Необходимо обеспечение специальных условий (подогрев) после закаливания.

Используемые термины не совсем точно характеризуют изменения в структуре сплава. Для распада твердого раствора требуется прохождения нескольких стадий:

Формирование зон Гинье-Престона когерентных с матрицей;
Образование частично метастабильных когерентных фаз;
Формирование некогерентных частиц в стабильной фазе.

Не все сплавы алюминия могут состариться естественным путем. По этой причине необходим подогрев. Для определенных видов дюралюминия комнатных условий достаточно для перехода от зон к фазам (естественного к искусственному старению), но для этого требуется значительные выдержки.

Если сравнивать результат двух видов старения, то имеются определенные отличия. При естественном старении сохраняется пластичность металла, а прочность не достигает такого уровня, как при отжигании. Большее повышение при искусственном старении объясняется метастабильной фазой S’, которая имеет место лишь при температурах от 20 до 100С. Если превысить данный коридор температур и увеличить время старения будет наблюдаться коагуляция метастабильных фаз, которая повлечет снижения прочности.

На современном производстве применяется способ ускоренного старения дюралюминия марки Д16. Обеспечиваются максимально допустимые условия (100С), а процесс выдержки сокращается до нескольких часов. Проведенные исследования показали, что полученные характеристики практически идентичны естественному старению Вильма.