Использование алюминия в качестве конструкционного материала началось уже очень давно. Однако он выделялся лишь низким удельным весом, хорошей пластичностью и высокой стойкостью к коррозии. Прочность и твердость этого материала были крайне низкими. Проблему частично смогли устранить советские ученые, которые добавили в состав магний. Таким образом, впервые были получены АМг-сплавы.
Общее описание
На сегодняшний день существует несколько разновидностей такого типа сплава. Все они отличаются между собой по своим характеристикам и области применения. К примеру, можно рассмотреть свойства второй и третьей категории, то есть АМг-2 и АМг-3. Состав АМг-сплава в данном случае дополнен еще такими элементами, как Si и Mn. Стойкость к коррозии осталась также на высоком уровне, появилась хорошая свариваемость при использовании таких видов сварки, как точечная, роликовая, газовая. Кроме того, эти две группы материала отличаются хорошей деформацией как в холодном, так и в горячем состоянии.
Интервал горячей деформации, к примеру, находится в районе от 340 до 430 °С. Охлаждение после такого типа деформации осуществляется на открытом воздухе. Также стоит добавить, что АМг-сплавы такого типа не упрочняются при помощи термической обработки. Из этого материала часто изготавливают профили. При их изготовлении применяется два типа отжига: низкий при температуре 270-300 °С и высокий при температуре 360-420 °С.
Описание АМг-6
На сегодняшний день все АМг-сплавы относятся к категории деформируемых веществ. Стоит добавить, что количество элементов, которые применяются для легирования, а также механические свойства регулируются ГОСТом 4784-97. Если верить данному документу, то помимо сплава АМг - алюминия и марганца, в составе присутствуют и другие химические вещества.
Химический состав
Рассматривать стоит химический состав именно АМг-6, так как он считается лучшим среди всех похожих материалов.
- Естественно, что первый элемент в списке - это магний в количестве от 5,8 % до 6,8 %. Этот элемент является главным упрочнителем алюминия. Если добавить всего 1 % магния от общей массы алюминия в состав, то можно добиться увеличения прочности примерно на 35 МПа без ухудшения пластичности. Однако нужно отметить, что магний снижает естественную стойкость к коррозии. Особенно это становится заметно, если его количество начинает превышать 6 %, а деталь из алюминиевого сплава АМг-6 находится под статической нагрузкой.
- Добавляют также марганец в количестве от 0,5 до 0,8 %. Это необходимо для измельчения зернистости алюминия, что положительно скажется на механических свойствах. Кроме того, данный элемент значительно снижает риск ликвации - неравномерное распределение химического состава по поверхности алюминия.
- Вводится 0,06 % титана, чтобы улучшить технологические свойства. Более всего это касается свариваемости материала. Титан способен снизить структуру сплава до более мелкозернистой, а также уменьшить склонность к образованию трещин. Все это приводит к тому, что сильно увеличивается прочность сварных швов у материала из сплава АМг-6.
- Натрий в количестве 0,01 %. Тут нужно сказать, что этот элемент не добавляют в состав специально, так как это крайне нежелательно, он появляется в нем из-за плавки криолитосодержащих флюсов. Температура плавления натрия всего 96 °С, что значительно ниже, чем у самого алюминия. Из-за этого можно сказать, что характеристики АМг-сплава этого типа дополняются повышенной красноломкостью из-за натрия.
- Медь в количестве 0,01 %. Это вещество относится к категории вредных примесей для алюминия. Наличие меди значительно снижает стойкость к коррозии у этого материала. Кроме этого, она ухудшает пластичность сплава. Однако тут стоит добавить, что даже небольшое количество меди значительно повышает механические показатели, то есть прочность и твердость.
Недостатки АМг-6
Несмотря на все добавки, у такого сплава все еще остаются некоторые недостатки.
- Предел текучести сплава достаточно низок. Для того чтобы как-нибудь избежать или уменьшить влияние этого недостатка, в состав могут вводить до 0,8 % цинка или же проводить нагартовку поверхности.
- Еще один существенный минус - это неспособность к упрочнению под воздействием термической обработки. Все сплавы, у которых содержание магния ниже 8 %, не поддаются упрочнению.
Положительные качества алюминиевых сплавов
Введение разнообразных химических элементов привело к тому, что определенные характеристики все же удалось значительно улучшить.
- Механические свойства удалось вывести на удовлетворительный уровень. После отжига прочность на разрыв составляет 340 МПа, как и у обычных сталей. Твердость также удалось значительно поднять. У сплава АМг-6 данный показатель самый высокий среди других.
- Сохранился низкий удельный вес. Это означает, что использование элементов из такого сплава все еще очень актуально, особенно в тех конструкциях, где есть строгие требования по массе объекта.
- Стойкость к коррозии. Если и ранее она была достаточно высокой, то сплав становится полностью неуязвим к воздействию атмосферного воздуха, воды, а также группе слабых кислот и щелочей. Однако для получения всех этих качеств нужно проводить отжиг и только с низкой температурой.
- Вибрационная стойкость сплава из алюминия и магния оказалось достаточно высокой и составила 130 МПа.
- Высокая технологичность. Это означает, что свариваемость сплава относится к первой категории, то есть плотность и прочность сварного шва практически равны цельному материалу. Кроме того, пластичность очень высока, а относительное удлинение на сжатие составило 20 %.
Применение материала
Именно сплав АМг-6 стал наиболее распространенным. На рынок строительных материалов он поставляется в виде прутков, швеллеров, листов, уголков с самыми разными габаритами. Наибольшее распространение эти детали получили, когда необходимо создать сварную конструкцию с ограничением по массе объекта. Из этого материала также можно успешно изготавливать как внутреннюю, так и наружную обшивку для самого разного автомобильного транспорта. Кроме этого, из него можно изготавливать цистерны, которые пригодны для транспортировки нефти, к примеру.
