Сплав АК4
Алюминиевый сплав АК4 относят к системе Al-Cu-Mg, содержащей добавки железа и никеля. Благодаря его ковкости, пластичности и повышенной жаростойкости, он широко используется для изготовления штамповок и поковок, способных работать при повышенных температурах. Такие детали чрезвычайно востребованы в авиастроении, поскольку способны функционировать в течение 40000 часов при высоких нагрузках, обладают малой скоростью распространения трещин.
Химический состав
Алюминиевый сплав АК4 по своему химическому составу близок к дюралюминам, содержит основные легируемые присадки меди и магния, а также специальные добавки железа и никеля. Они практически не растворяются в алюминии, приводя к небольшому увеличению прочности сплава и снижая его пластичность. Однако, при повышенных температурах такая гетерогенность алюминиевого сплава АК4 положительно сказывается на его механических характеристиках. Немаловажно также соотношение массовых долей железа и никеля в сплаве, поскольку его максимальные прочностные характеристики обнаруживаются при соотношении металлов 1:1.
| Химический состав в % материала АК4 | |||||||||
| Fe | Si | Mn | Ni | Ti | Al | Cu | Mg | Zn | Примесей |
| 0.8 - 1.3 | 0.5 - 1.2 | до 0.2 | 0.8 - 1.3 | до 0.1 | 91.2 - 94.6 | 1.9 - 2.5 | 1.4 - 1.8 | до 0.3 | прочие, каждая 0.05; всего 0.1 |
Твердость и жаропрочность сплава АК4 особенно выражена в интервале температур 150-300 градусов. При более высоких температурах его свойства практически такие же, как у остальных дюралюминиев. Такая термическая стойкость сплава АК4 обусловлена образованием интерметаллических соединений типа Mg2Si, Al2Cu, которые при кристаллизации образуют жесткий и прочный каркас.
| Механические свойства при T=20°C для АК4 | ||||||||
| Сортамент | Размер | Напряжение | σв, МПа | σт, МПа | δ5, % | γ, % | KCU, кДж/м² | Термообработка |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж/м² | - |
| Поковки | 360 | 260 | 3 | |||||
| Твердость АК4 | HB 10^-1 = 100 МПа | |||||||
| Твердость АК4 после закалки и старения | HB 10^-1 = 120 МПа | |||||||
| Физические свойства материала АК4 | ||||||
| T | E 10^-5 | α 10^6 | λ | ρ | C | R 10^9 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м³ | Дж/(кг·град) | Ом·м |
| 20 | 0.72 | 180 | 2770 | |||
| 100 | 22 | |||||
Термическая закалка сплава АК4
Алюминиевый сплав АК4 обязательно подвергают термозакалке, в процессе которой избыточные фазы переходят в твердый раствор. Как показывает технологический опыт, типовая термическая обработка сплава АК4 включает несколько этапов:
- закаливание при температуре 525-535 градусов;
- искусственное старение при температуре 180-190 градусов на протяжении 10 часов.
В результате структурное состояние сплава стабилизируется, он приобретает высокие механические качества и сохраняет технологическую пластичность. В зависимости от назначения получаемого проката, температура отпуска сплава АК4 может быть повышена – до 240 градусов, а время выдержки сокращено до 1-3 часов.
Сферы использования
В первую очередь жаропрочный кованый сплав АК4 был создан для изготовления поршневых и реактивных авиадвигателей, части которых переносят большие вибрационные и температурные нагрузки. Однако, сегодня из него делают разнообразные детали для самолетов: кольца, поршни, диски, крыльчатки вентиляторов, колеса компрессоров, воздухозаборники, лопасти и др.
Алюминиевый сплав АК4 не только используют в авиации, но и в машиностроении, где требуются прочные и жаростойкие конструкционные материалы, подвергаемые повышенным механическим воздействиям. В частности, он идет на производство профилей, листов, плит, труб, штамповок и прутков, которые обязательно покрывают защитным слоем, препятствующим их коррозийному разрушению.
Плоский прокат плакируют с обеих сторон алюминием высокой чистоты, с массовой долей не менее 99,7%. На его поверхности сразу образуется толстая оксидная пленка, которая повышает стойкость трущихся частей деталей к коррозии во влажном воздухе или воде. Остальные изделия анодируют или окрашивают, предварительно обрабатывая их поверхность механическим способом.
Технология обработки поковок АК4 и штамповок АК4
Ввиду своей высокой жаропрочности, сочетающейся со способностью подвергаться горячей деформации при высоких температурах, сплав АК4 востребован при изготовлении штамповок и поковок, упрочняемых термической обработкой. Для крупных заготовок используют прессованные или круглые слитки, а для более мелких штамповок – катаные листы.
Массивные полуфабрикаты больших размеров и сложных форм, имеющих толщину стенок до 88 мм, довольно проблематично закаливать. Сочетание тонких и массивных частей в одной заготовке приводит к неравномерному распределению напряжения и возникновению к эффекту коробления и поводок. Для его снижения закалку поковок и штамповок проводят в кипящей воде или в растворах полимеров, пропуская сжатый воздух через охлаждающий раствор в закалочном баке. При массовом производстве детали укладывают в несколько слоев, располагая их в шахматном порядке.
У нас вы можете приобрести металлопрокат алюминиевого сплава АК4: плиты, листы, трубы, прутки, изготовленный по действующим нормативам ГОСТ. Позвоните или оставьте заявку на сайте, специалисты быстро оформят заказ и организуют доставку материала.
