Сплав д16т: состав, свойства, область применения, аналоги

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

В справочной литературе приведена информация о том, что на основе алюминия изготавливается около 240 сплавов. Каждый из них имеет свои особенности, область применения, составляющие, характеристики. К списку таких материалов принадлежит алюминиевый сплав Д16Т, в состав которого входит магний и медь. Он универсален, что позволяет применять его во многих сферах деятельности.

Второе наименование сплава – дюралюминий. Прочный и легкий металл используется в качестве конструкционного материала при изготовлении элементов и деталей космических кораблей, ракет, самолетов и прочих летательных аппаратов.

В чистом виде изделие используется крайне редко, что обусловлено более низкими характеристиками по сравнению с АМг6, меньшей устойчивостью к действию коррозии и сложностью создания сварного соединения.

Повышение данных показателей обеспечивается при термической обработке сплава Д16Т.  Например, при сечении до 120 мм предусматривается закалка или старение после отливки или прокатки детали.

Маркировка полуфабрикатов обозначает, что изделие упрочнено и состарено естественным способом.

Материал характеризуется высокой прочностью, возможностью термоупрочнения, обладает слабой свариваемостью. Единственный способ сварки, который используется для данного сплава – точечный. Большее распространение получили соединения с помощью болтов, заклепок и пр. Изготавливаются из сплава заклепки с устойчивым к коррозии покрытием. Механическая обработка деталей происходит предельно просто.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Вернуться к содержанию

Маркировка и состав

Расшифровка Д16Т позволяет получить основные данные о свойствах металла:

  • Д – дюралюминий;
  • 16 – порядковый номер;
  • Т – подверженный термической обработке (закалка и искусственное старение).

Состав нормируется Госстандартом 4784-97. В него входят:

  • Al – 94%;
  • Cu – 4,9%;
  • Mg – 1,8%;
  • Mn – 0,9%.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Среди других компонентов выделяют никель, титан, кремний, бериллий. Каждый компонент имеет свои качества и особенности, которые сказываются на свойствах сплава Д16Т.

Кремний предназначен для улучшения качества сварного шва и состояния околошовной зоны. Обычно при воздействии температуры во время сварочных работ происходит образование мелких трещин в зоне сварки, что негативно влияет на характеристики материала.

Никель снижает коэффициент линейного расширения, что важно при эксплуатации в зоне повышенных температур. При этом он уменьшает пластические и прочностные характеристики металла.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Плиты

Улучшение механических параметров обусловлено присутствием в химическом составе сплава Д16Т никеля и железа. Связывание молекул алюминия с данными элементами обеспечивает прочность, при этом медь не принимает участия в химической реакции и находится в свободном состоянии в составе металла.

Количество феррума в материале строго ограничено нормами. Это обусловлено риском возникновения железных пластин, которые отрицательно сказываются на технических характеристиках сплава.

Вернуться к содержанию

Форма выпуска

В чистом виде Д16 практически не применяется, при этом осуществляется плакирование деталей, что сокращает риск их корродирования. Из Д16 могут быть изготовлены детали:

  • в чистом виде;
  • Т – с термообработкой (закалка и естественное старение);
  • Т1 – с термообработкой (искусственное старение);
  • М – подверженные отжигу;
  • с плакированием (Д15ТА).

В качестве основных элементов выступают листы, уголки, плиты, прутья. Прутки с диаметром менее 100 мм имеют обязательную маркировку Т, в некоторых случаях – М. Листы изготавливают с нанесением на поверхность слоя чистого алюминия, что снижает степень коррозионной активности. Также изготавливают листы с маркировкой М и Т.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Алюминиевый сплав Д16Т подвержен коррозии в большей степени, чем другие аналогичные, поэтому он подвергается плакировке 2-4% слоем технического алюминия. Второй вариант покрытия – лак. Выбор типа зависит от условий эксплуатации, т.к.

при повышенной температуре наиболее устойчивым к внешним факторам будет анодированный или плакированный лист. В качестве основного метода сварки используется точечный, максимальное распространение получили заклепочные и прочие соединения.

Вернуться к содержанию

Особенности сплава

Предельная эффективность от использования материала обеспечивается при эксплуатации в условиях повышенных температур. При этом нормальной средой будет диапазон 120-250 градусов. Кратковременный нагрев допускается до температуры 500 градусов, при дальнейшем росте материал теряет прочность, что приводит к отказу.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

При температуре ниже 80 градусов обеспечивается устойчивость к образованию трещин, при переходе через данную границу появляется риск развития очагов коррозии между кристаллами сплава Д16Т. Чтобы исключить пагубный фактор, необходимо произвести термическую обработку. В результате повысятся не только антикоррозионные качества, но и прочность, пластичность.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

По твердости и прочности при работе в нормальных условиях металл уступает сплаву ВД95Т1 даже после проведения термообработки. В температурном диапазоне 120-250 градусов происходит изменение характеристик в противоположную сторону. ВД95 может корродировать, если на него воздействует ток.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Вернуться к содержанию

Технические характеристики

К основным характеристикам сплава Д16Т относятся:

удельная теплоемкость 0,92 Дж/кгК;
коэффициент теплопроводности 130 Вт/мК;
твердость HB 10-1 = 42 МПа;
относительное удлинение при разрыве 10%;
удельный вес 2800 кг/м3.

Вернуться к содержанию

Стоимость

Цена за кг сплава Д16Т составляет 390 руб.

Вернуться к содержанию

Термическая обработка

Прочностные характеристики металла зависят от способа его обработки. Правильный порядок проведения работ является залогом получения качественного материала.

Первая стадия предполагает закалку при 495-505 С, дальнейшее повышение температуры может привести к пережогу, что снижает характеристики сплава. Вторая стадия – закалка в воде, при температуре 250-350 С. В результате повышаются антикоррозионные качества кристаллической решетки.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Круг

Старение является последней стадией обработки. Для этого в камере создается температура 18-20 С, изделия находятся в ней в течение 4-5 дней. В результате термообработки обеспечивается прочность материала, достигающая 125-130 НВ, что является максимальным показателем среди дюралюминия.

Вернуться к содержанию

Обрабатываемость

Алюминиевый сплав Д16Т – деформируемый металл, который предназначен для изготовления листов, плит и т.д. Из него также можно сделать поковки и штамповки, полученные прокаткой, прессованием и экструзией.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Один из наиболее распространенных способов механической обработки – резка. Для этого предусматривается установка стандартных режимов работы, а также применение смазочно-охлаждающих материалов. Для специальных целей может потребоваться особенный инструмент.

Вернуться к содержанию

Область применения проката

Благодаря особенностям материала обеспечивается возможность изготовления разных прокатных деталей. Они могут использоваться в качестве элементов фюзеляжа, лонжеронов и прочих компонентов летательных аппаратов. Из него изготавливают органы управления авиамоделями, а также составные части космических аппаратов.

Дюралюминий Д16Т получил распространение в судостроении. Его применение положительно сказывается на снижении массы лодок, кораблей и прочих судов. Он используется для изготовления составляющих с любой степенью ответственности.

Дорожные знаки, рекламные щиты, указатели и прочие элементы, устанавливаемые на улице, изготавливаются с применением сплава. В нефтедобывающей отрасли он используется для производства труб нормали. При этом составляющие и конструкция в целом сохраняет свои первоначальные качества на протяжении 8 лет эксплуатации.

Прочностные характеристики состава и стали имеют небольшое различие, при этом масса его в три раза ниже по сравнению со сталью. К другим преимуществам относятся:

  • простота транспортировки;
  • легкость обработки;
  • возможность использования ингибиторов для снижения коррозионной активности материала.

Прутки

Вернуться к содержанию

Номенклатура

Номенклатура деталей из алюминия Д16 включает большое количество наименований, что обусловлено высоким спросом на данный материал. Отечественные производители предлагают:

  • плиты (Госстандарт 17232-99);
  • профили (Госстандарт 8617-81);
  • ленты (Госстандарт 13726-97);
  • прутки (Госстандарт 21488-97, 51834-2001);
  • трубы (Госстандарт18482-79).

Вернуться к содержанию

Аналоги

Высокие технические характеристики стали причиной популярности металла в России и за ее пределами. Иностранные материалы имеют несколько другую номенклатуру:

  • европейский ENAW-2024;
  • немецкий 3,155;
  • американский 2024.

Рекомендуем обратить внимание:

Полезно? Сохраните себе на стену! Спасибо за лайк!

Источник: http://vse-postroim-sami.ru/materials/metal/10030_alyuminievyj-splav-d16t/

Конструкционные алюминиевые сплавы дюралюмины

Конструкционные дюралюминиевые сплавы (дюраль, дуралюмин) Д1, Д16, Д19, ВД17, 2024 и др. упрочняют термической обработкой, они обладают высокими характеристиками механических свойств. Упрочнение дуралюмина при термической обработке достигается в результате образования зон Гинье-Престона сложного состава или метастабильных фаз S' и θ'.

Дюралюминий получают легированием алюминия медью и магнием. Система легирования Al-Cu-Mg была открыта А. Вильмом, когда он получил сплав Д1. Дюралюмины остаются важнейшим сплавом для машиностроения и авиации. Самые значимые для промышленности сплавы в группе дюралюминов Д16 или 2024 и его модификации Д16ч и 1163 используют в термически упрочненном состоянии.

Стадия старения после закалки проходит в естественных условиях при комнатной температуре (20°С) и обозначается буквой «Т» после марки сплава — Д16Т, Д16чТ, 1163Т по ГОСТ или «Т4» (близкий «Т3511») в импортной маркировке — 2024Т4 (2024Т3511). Такая термообработка создает хорошее сочетание характеристик вязкости разрушения, выносливости и скорости роста усталостной трещины.

Дюралюминий Д16 уступает по прочности и коррозионной стойкости сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu (В95, В95пч, В95оч), но превосходит по сопротивлению трещинообразованию при одинаковых относительно прочности напряжениях. Плотность Д16 равна 2,78 г/см3, что ниже плотности В95 — 2,85г/см3.

Сплавы 1163 и Д16ч применяются для деталей, от которых требуется повышенная выносливость в условиях растягивающих напряжений.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Сплавы типа дуралюмин упрочняются при термической обработке, состоящей из закалки с 490—525°С (в зависимости от со­става сплава) и естественного (зонного) или искусственного (фазового) старения.

В наиболее легированных сплавах (Д16, Д19, ВД17 и ВАД-1) содержание меди и магния превышает предельную растворимость этих элементов в твердом растворе или приближается к ней, что обусловли­вает гетерогенное состояние сплавов при температурах нагрева перед закалкой. Ограничение верхнего предела по содержанию легирующих элементов позволяет уменьшить количество растворимых избыточных фаз и повысить вязкость разрушения без снижения прочности.

Температура эксплуатации сплавов Д16, Д16ч, 1163 в естественно состаренном состоянии ограничена 80°С из-за снижения коррозионной стойкости в случае нагревов при более высоких температурах.

Эти сплавы в искусственно состаренном состоянии имеют улучшенную коррозионную стойкость, которая не снижается при нагревах, более высокие прочностные свойства, особенно предел текучести, однако более низкие значения относительного удлинения, вязкости разрушения, выносливости по сравнению с естественно состаренным состоянием.

Существенное улучшение вязкости разрушения в искусственно состаренном состоянии достигается в результате снижения содержания железа, кремния, а также легирующих элементов. Поэтому для деталей в искусственно состаренном состоянии используются улучшенные модификации сплава Д16 — Д16ч и 1163.

Эти сплавы в искусственно состаренном состоянии могут применяться в температурно-временных областях, в которых не рекомендуется применять сплавы в естественно состаренном состоянии: при эксплуатационных нагревах при температурах выше 80°С или технологических нагревах выше 125°С, а также при повышенной опасности коррозии под напряжением.

Читайте также:  Смазка циатим-221: гост, состав, технические характеристики

При изготовлении деталей из сплавов Д16ч и 1163 в искусственно состаренном состоянии необходимо выбирать конструктивные формы с минимальной концентрацией напряжений, отрабатывать плавность переходов при изменении сечения деталей, уменьшать эксцентриситеты.

Кроме того, ограничиваются допустимые деформации при формообразовании и правке в зависимости от состояния термообработки, величины зазора перед сборкой, не рекомендуется ударная клепка.

Сплавы системы Аl-Сu-Mg превосходят по жаропрочности сплавы систем Аl-Mg, Аl-Mg-Si, Аl-Zn-Mg-Cu.

Их преимущество перед высокопрочными алюминиевыми сплавами проявляется при температурах выше 100°С и особенно при длительных выдержках.

Сплавы Д1, Д16 склонны к образованию кристаллизационных трещин и поэтому относятся к категории несваривающихся плавлением сплавов. Cвариваемым сплавом является сплав ВАД-1.

В естественно состаренных сплавах типа дуралюмин при быстром и кратковременном (2 мин) нагреве до 250—300°С происходит снижение прочности до значений, свойственных свежезакаленному состоянию. Это явление называется возвратом при старении. Искусственное старение уменьшает явление возврата.

Механические свойства горячедеформированных полуфабрикатов из сплавов типа дуралюмин сильно зависят от степени рекристаллизации в процессе нагрева при деформации и термической обработке. Разница в прочности закаленного и состаренного рекристаллизованного и нерекристаллизованного материалов достигает 200 МПа.

Полуфабрикаты с нерекристаллизованной структурой по сравнению с рекристализованной при повышенных прочностных свойствах в долевом направлении имеют преимущество по вязкости разрушения, выносливости при одинаковом по абсолютной величине уровне напряжения, сопротивлению коррозии под напряжением, но обладают более низким относительным удлинением в долевом направлении; выигрыш по прочностным свойствам уменьшается на образце с отверстием.

Листовой материал, изготовленный методом горячей и последующей холодной прокатки, а также проволока и трубы, изготовленные холодной прокаткой и волочением, в закаленном состоянии имеют полностью рекристаллизованную структуру.

Профили и прутки, полученные горячим прессованием, после термической обработки могут иметь структуру от полностью нерекристаллизованной до полностью рекристаллизованной. Возможно получение преимущественно нерекристаллизованной структуры и в плитах.

Сохранению нерекристаллизованной структуры способствует повышение температуры и уменьшение степени горячей деформации изделий, понижение температуры и времени выдержки при нагреве под закалку, увеличение содержания элементов (Мn, Cr, Zr и др.), повышающих температуру рекристаллизации.

Сплавы данной группы содержат от 2 до 5 % Cu, 0,15–2,7 % Mg, 0–1,0 % Mn, до 0,7 % Fe, до 0,7 % Si и небольшие количества цинка и титана в виде примесей. В сплавы с повышенным содержанием магния (Д19, ВАД-1, Д19П) вводят небольшие количества бериллия для понижения окисления в процессе плавки, литья и термической обработки.

Химический состав (%) конструкционных сплавов типа дуралюмин (дюралюминий)

Сплав Основные компоненты Примеси (не более)
Си Mg Мп Fe Si Ni Zn Ti Прочие
Каждая Сумма
Конструкционные сплавы
*  В сплавах Д19, Д19ч, Д19П, ВАД-1 содержится 0,0002—0,005%   Be.
Д1 3,8–4,8 0,4–0,8 0,4–0,8 0,7 0,7 0,1 0,3 0,1 0,05 0,1
Д1ч 3,8–4,8 0,4–0,8 0,4–0,8 0,4 0,5 0,1 0,3 0,1 0,05 0,1
Д16 3,8–4,9 1,2–1,8 0,3–0,9 0,5 0,5 0,1 0,3 0.1 0,05 0,1
Д16ч 3,8–4,9 1,2–1,8 0,3–0,9 0,3 0,2 0,05 0,1 0,1 0,05 0,1
1163 3,8–4,5 1,2–1,6 0,4–0,8 0,15 0,1 0,05 0,1 0,01–0,07 0,05 0,1
Д19* 3,8–4,3 1,7–2,3 0,5–1,0 0,5 0,5 0,1 0,1 0,05 0,1
Д19ч* 3,8–4,3 1,7–2,3 0,4–0,9 0,3 0,3 0,1 0,1 0,05 0,1
ВАД-1* 3,8–4,5 2,3–2,7 0,35–0,8 0,3 0,2 0,1 0,05 0,1
ВД17 2,6–3,2 2,0–2,4 0,45–0,7 0,3 0,3 0,1 0,1 0,05 0,1
Заклепочные сплавы
Д19П* 3,2–3,7 2,1–2,6 0,5–0,8 0,3 0,3 0,1 0,1 0,05 0,1
Д18 2,2–3,0 0,2–0,5 0,2 0,5 0,5 0,1 0,1 0,05 0,1
В65 3,9–4,5 0,15–0,3 0,3–0,5 0,2 0,25 0,1 0,1 0,1 0,05 0,1

Кроме основных легирующих элементов, в дюралюминии присутствуют небольшие количества примесей. Некоторые из них (железо и кремний) имеются в исходном первичном алюминии, другие (цинк и никель) попадают в сплавы при переплаве отходов, третьи (бериллий, титан и цирконий) вводят в сплавы специально в качестве технологических добавок.

В сплавах типа дуралюмин железо образует соединения, оказывающие охрупчивающее влияние. Железо соединяется с медью и уменьшает количество растворимой меди, которая упрочнеяет сплав при старении.

Кремний в этих сплавах увеличивает склонность к трещинообразованию при сварке (ВАД-1) и литье, особенно крупных слитков из сплавов Д16, Д19, понижает пластичность заклепок из всех сплавов. Для нейтрализации вредного влияния кремния при литье и сварке содержание железа в сплавах должно в 1,1–1,5 раза превышать содержание кремния.

Для получения высокой пластичности литого и деформированного материала, а также для повышения вязкости разрушения содержание железа и кремния должно быть минимальным.

Никель образует нерастворимые фазы с медью и железом, уменьшает пластичность и прочность термически обрабатываемых сплавов, улучшает твердость и прочность при повышенных температурах и понижает коэффициент линейного расширения.

Совместное присутствие железа и никеля в сплавах системы Al-Cu-Mg обеспечивает повышение механических свойств при комнатной и повышенных температурах по сравнению со сплавами, содержащими либо железо, либо только никель. Положительное влияние совместного содержания железа и никеля связано с образованием нерастворимой фазы FeNiAl9, в которой отсутствует медь.

В дюралюминах Д1, Д16 и др, содержащих железо и кремний в виде примесей, при введении никеля фаза FeNiAl9 не образуется. Небольшие количества цинка (0,1—0,5 %) не влияют на механические свойства рассматриваемых сплавов при комнатной температуре и значительно понижают их жаропрочность. Примесь цинка в количестве 0,1—0,3 % увеличивает склонность к трещинообразованию при литье и сварке.

  • Бериллий в небольших количествах (около 0,005 %) предохраняет сплавы с высоким содержанием магния (1,5 % и более) от окисления при литье и термической обработке, не оказывая влияния на механические свойства как при комнатной, так и при повышенных температурах.
  • Бериллий входит в состав окисной пленки, состоящей в этих сплавах главным образом из окиси магния, способствует ее упрочнению и, следовательно, уменьшает дальнейшее окисление сплава.
  • Более высокое содержание в сплавах бериллия (0,1— 0,5 %) требует особых мер предосторожности при плавке и литье из-за его токсичности.
  • Литий увеличивает прочность при комнатной и повышенных температурах, понижает плотность и увеличивает модуль упругости, но снижает пластичность.

Хром, как и марганец, повышает температуру рекристаллизации сплавов. Выделения частиц, содержащих хром, имеют игольчатую форму и в большей мере, чем марганцовистые, снижают характеристики разрушения. Хром в присутствии марганца, железа и титана может выпадать в виде грубых составляющих фазы СгAl7. В промышленные сплавы типа дуралюмин хром не добавляют.

Титан, в алюминиевых сплавах применяется в основном для измельчения зерна литого металла. Природу способности титана измельчать литое зерно объясняют образованием в расплаве зародышей, служащих центрами кристаллизации. По данным одних авторов, эти зародыши — алюминид титана, по данным других авторов,— карбид титана.

В присутствии бора такими зародышами будут частички борида титана.

Цирконий в небольших количествах, так же как и титан, является модификатором.

Добавка циркония практически не влияет на прочностные свойства холоднодеформированных полуфабрикатов из сплавов, содержащих марганец, и несколько повышает их у сплавов без марганца.

Цирконий аналогично марганцу, но при значительно меньшем содержании повышает температуру рекристаллизации сплава, что способствует получению нерекристаллизованной структуры и высокой прочности горячепрессованных полуфабрикатов.

Влияние циркония как антирекристаллизатора в сплаве Д16 при содержании менее 0,1 % незначительно. При концентрации циркония более 0,15 % отмечается появление первичных интерметаллидов с цирконием, увеличивается количество дефектов, выявляемых ультразвуковым контролем.

Цирконий снижает сопротивление коррозии под напряжением. Небольшие количества бора (0,005—0,01 %) измельчают зерно алюминия и его сплавов. Эффект модифицирования увеличивается в присутствии небольших количеств титана (0,01 %). Эти два элемента образуют соединение TiB2.

Режимы термической обработки конструкционных сплавов типа дуралюмин

Сплав Температура нагрева под закалку, °С Старение
Температура, °С Время, ч
Д1 495—510 20 >96
Д16 495—505 (листы) 20 >96
188—193 11-13
485—503 (прессованные изделия) 20 >96
185—195 6-8
Д19 500—510 (листы) 20 120—240
185—195 12-14
495—505 (прессованные изделия) 20 120—240
185—195 8—10
ВД17 495—505 165—175 15—17

Плакированные листы отличаются высокой коррозионной стойкостью, прессованные изделия, штамповки и поковки — пониженной стойкостью.

Прессованные изделия из дюралюминия Д1 и Д16 в закаленном и естественно состаренном состоянии при эксплуатационных нагревах выше 100°С склонны к межкристаллитной коррозии; искусственное старение повышает сопротивление коррозии.

Неплакированные детали из дуралюминов следует подвергать анодированию и защищать лакокрасочными покрытиями.

Сплавы хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются плавлением из-за высокой склонности к трещинообразованию. Все дуралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием (в закаленном и состаренном состоянии) и химическим фрезерованием (размерным травлением). Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии плохая. Высокотемпературная пайка не применяется из-за опасности пережога.

Температура начала ковки Д16, Д16П — 460°C, конца — 380°C. Дуралюмин широко применяют во всех областях народного хозяйства, особенно в авиации.

Сплав Д16 в виде листов и прессованных полуфабрикатов — основной материал для силовых элементов конструкции самолетов (детали каркаса, обшивка, шпангоуты, нервюры, лонжероны, тяги управления) и других нагруженных конструкций.

Сплав Д19 применяют для тех же деталей, что и сплав Д16, работающих в условиях эксплуатационных нагревов до температуры 200—250°С, а также для изготовления заклепок. Сплав Д1 используют для штамповки лопастей воздушных винтов, а также различных узлов крепления. Сплав ВД17 применяют для изготовления лопаток компрессора двигателей.

Источник: https://www.metmk.com.ua/14spr_alum.php

Алюминий Д16Т — дюралевый сплав свойства, характеристики обзорная статья, доклад, реферат

Д16 — это сплав алюминия с магнием и медью. Такие сплавы именуются дюралями, а дюрали применяются в качестве конструкционных сплавов в авиационной и космической промышленности, благодаря их прочности и относительной лёгкости. Продажа алюминиевого проката.

В чистом виде Д16 применяется редко, так как в не закалённом состоянии обладает меньшей прочностью и твёрдостью, чем АМг6 и в то же время уступает ему по коррозионной стойкости и свариваемости.

Читайте также:  Фаска: способы изготовления, обозначение на чертежах, классификация

Но детали из Д16 с поперечным сечением не более 100-120 мм можно закалить и состарить уже после их изготовления.

В большинстве же случаев в продаже присутствуют уже упроченные и состаренные естественным методом полуфабрикаты, маркируемые Д16Т.

Сплав классифицируется как прочный термоупрочняемый, но не предназначен для сварки. Однако, его можно сваривать точечной сваркой, хотя в большинстве случаев детали из него закрепляются с помощью креплений. Также из Д16 могут изготавливать и сами крепления в виде заклёпок с антикоррозионным покрытием. Сплав легко обрабатывается резанием.

Свойства материала Д16

Д16 — это термоупрочняемый деформируемый сплав алюминия, который имеет химический состав по ГОСТ 4784-97.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Благодаря низкой тепло и электропроводности этот материал хорошо проявляет себя при температуре свыше 120 °C и до 250 °C, однако не допускается его использовать даже кратковременно при температуре выше 500 °C.

Он не склонен к образованию трещин, но при повышении температуры выше 80 °C склонен к образованию межкристаллитной коррозии, что накладывает определённые ограничения на его применение.

Однако искусственное состаривание позволяет избежать образования коррозии, с одновременным уменьшением прочности и пластичности.

Д16Т обладает высокой твёрдостью и прочностью, но уступает по этим параметрам заготовкам из сплава ВД95Т1 в особо твёрдом состоянии после искусственного старения и закалки.

Но при повышении температуры выше 120 °C Д16Т проявляет лучшие механические свойства и не имеет себе равных в пределах до 250 °С.

Кроме того следует отметить, что ВД95 склонен к коррозии под напряжением, так что не всегда удаётся использовать весь потенциал этого материала до конца.

Большинство дюралей имеет склонность к коррозии больше чем другие сплавы алюминия. По этой причине изделия из дюралей плакируют 2-4% слоем технического алюминия, либо покрывают лаком.

Однако учитывая иногда высокие температурные режимы работы деталей из дюралей, в большинстве случаев предпочтительнее плакировка и анодирование, что и сказывается на выборе листовой продукции, выпускаемой под плакировкой.

Кроме того Д16Т плохо поддаётся сварке и может свариваться только точечной сваркой, поэтому в большинстве случаев закрепляется с помощью заклёпок и других разъёмных и неразъёмных соединений.

Форма выпуска

Как уже было сказано ранее, Д16 в чистом виде, хотя применяется, но редко. А невысокая стойкость к коррозии диктует необходимость в плакировке металлопроката. Соответственно, выпускаются полуфабрикаты из Д16 следующих видов:

  • В чистом виде,
  • Т — закалённые и естественно состаренные,
  • Т1 — искусственно состаренное состояние.
  • М — отожжённые,
  • Плакированные (прим. Д15ТА)

Из Д16 производят:

  • Плиты Д16Т,
  • Листы Д16АТ,
  • Прутки Д16Т,
  • Уголки Д16,
  • Листовой алюминий.

Прутки диаметром до 100 мм производятся в естественно-состаренном виде в состоянии Т иногда отожжённые — М, а листы — плакированные в состоянии М или Т, в зависимости от области применения.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Область применения

  • Д16Т — это конструкционный термоупроченный и естественносостаренный сплав в заготовке, который применяется в различных областях народного хозяйства.
  • Его применяют и для изготовления силовых элементов конструкций в авиатехнике: деталей обшивки, каркаса, шпангоутов, нервюр, тяги управления, лонжерон.
  • Также из него выпускают и детали работающие при температуре в пределах 120-230 ° C — по ГОСТу.
  • Он применяется и в автомобильной промышленности для изготовления кузовов, труб и других достаточно прочных деталей.

Д16Т применяют для изготовления заклёпок с высокой прочностью на срез.

Эти же заклёпки применяются для крепления других более мягких алюминиевых деталей, например из магналий АМг6.

Источник: https://nfmetall.ru/articles/33.html

сплав Д16Т

Д16Т – алюминиевый сплав, который обладает стабильной структурой, малым весом, хорошей прочностью, обрабатываемостью и сопротивляемостью к незапланированной микроскопической деформации. Относится к сплавам системы Al – Cu – Mg (алюминий, медь, магний) и легируется марганцем.

Маркировка Д16Т позволяет получить информацию об основных свойствах: Д – дюраль, 16 – порядковый серийный номер сплава, Т – закаленный, термически упроченный и естественно состаренный (что отличает его от обычного Д16). За счет такого набора характеристик материал активно используется в корабле-, самолето- и даже ракетостроении.

Характеристики и состав

Химический состав сплава Д16Т устанавливается ГОСТ 4784-97. В него входит алюминий (до 94,7%), медь (до 4,9%), магний (до 1,8%), марганец (до 0,9%), кремний (до 0,5%), железо (до 0,5%) и примеси других металлов (не более 0,15%).

Присутствие данных компонентов увеличивает коррозионную устойчивость и механическую прочность сплава.

Кремний позволяет делать сварной шов более качественным, а включение никеля, например, дает возможность использовать материал в условиях высоких температур.

Благодаря термической обработке дюралюминий Д16Т становится более прочным и пластичным. Он легко поддается резке, ковке и штамповке. Из него делают листы, плиты, прутки, трубы и уголки.

Изделия из дюраля в 3 раза легче стальных аналогов.

Из-за высокой температуры плавления их можно эксплуатировать даже при значительном сопротивлении воздуха – например, при изготовлении летательных аппаратов.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Достоинства и недостатки

Как и любой сплав, дюралюминий Д16Т имеет сильные и слабые стороны. Среди основных преимуществ этого металла стоит выделить:

  • гибкость и пластичность;
  • механическую прочность в результате термоупрочения;
  • разнообразие видов обработки;
  • широкий сортамент изготавливаемого проката;
  • малый удельный вес.

К незначительным минусам следует отнести:

  • небольшую подверженность ржавлению;
  • слабую способность к сварке.

Как улучшить Д16Т

Для того чтобы защитить сплав Д16Т от коррозии, его поверхность поддается плакировке техническим алюминием, анодированию или лакированию. Материал практически не пригоден для сварки, за исключением точечного метода. В основном монтаж изделий из данного металла осуществляется за счет создания специальных крепежных элементов – заклепок, болтов, шурупов и т. д.

Усилить преимущества дюралюминия Д16Т позволяет дополнительная термообработка.

При температуре 500-505 градусов происходит закалка материала (в более высоких пределах возможен пережог Al), затем он закаляется в воде при температуре 250-350 градусов.

На последнем этапе дюраль предается естественному старению при комнатной температуре, что дает на выходе максимальную для этого класса твердость 120-130 НВ.

Сплав Д16Т: состав, свойства, область применения, аналоги

Применение

Благодаря уникальным эксплуатационным характеристикам сплав Д16Т применяется в различных отраслях народного хозяйства. Главным образом, Д16Т используется в нефтяной, химической, судостроительной, автомобилестроительной и авиаконструкторской промышленности:

  • трубы – в производстве нефте- и газопроводов, резервуаров, эксплуатационных колонн;
  • плиты и листы – в сборке кузовов, обшивок, тяг, лонжеронов и каркасов автомобилей, судов, авиационной и космической техники, а также для изготовления рекламных щитов, уличных табличек и дорожных знаков;
  • прутки – в создании креплений, заклепок и прочей соединительной арматуры;
  • уголки – в разработке деталей для станков, машин и прочего оборудования.

Источник: https://cuprum-metall.ru/informatsiya/alyuminiy/splav-d16t/

Сплав Д16т

Д16т – один из самых востребованных дюралюминиевых сплавов в судостроительной, авиационной и космической промышленности.  Главное его преимущество заключается в том, что получаемый из него металлопрокат обладает:

  • стабильной структурой;
  • высокими прочностными характеристиками;
  • в 3 раза более легким весом, чем стальные изделия;
  • повышенным сопротивлением микроскопической деформации в процессе эксплуатации;
  • хорошей механической обрабатываемостью на токарных и фрезеровочных станках, уступая лишь некоторым другим алюминиевым сплавам.

В связи с этим, изделия не требует дополнительной термообработки и позволяет избежать такой распространенной проблемы, как уменьшение размеров заготовок после естественной или искусственной закалки, которая характерна для изделий, выполненных из сплава Д16.

Сплав д16т: расшифровка марки

Химический состав дюралюминия Д16Т строго регламентируется ГОСТом 4784-97 и расшифровывается следующим образом:

  • Д – дюралюминий;
  • 16 – номер сплава в серии;
  • Т – закаленный и естественно состаренный.

Дюралюминий Д16Т относится к алюминиевым сплавам системы Al-Сu-Mg, легируемым марганцем. Большую его часть составляет алюминий – до 94,7%, остальное приходится на медь, магний и другие примеси. Марганец увеличивает коррозийную стойкость сплава и улучшения его механические свойства, хотя и не образует с алюминием общих упрочняющих фаз, а лишь дисперсные частицы состава Al12Mn2Cu.

Негативно на характеристики д16т влияют включения железа, которое не растворяется в алюминии. Феррум кристаллизуется в дюралюминиевом сплаве в виде грубых пластин, существенно снижая его прочностные и пластичные параметры.

Кроме того, примеси железа связывают медь, в результате чего уменьшается прочность сплава, достигающих максимальных значений после естественного старения.

В связи с этим, его содержание в дюралюминии очень жестко ограничивается ГОСТом и не должно превышать массовой доли – 0,5-0,7%.

На западе существует аналог сплава Д16Т, плотность которого также равна 2,78 г/ кв. см., но маркируемого по-другому – 2024 т3511.

Термообработка сплава д16т

  1. В первую очередь проводится температурная закалка при 495-505 градусах. При более высоких температурах происходит пережог алюминия, приводящий к резкому снижению качественных характеристик сплава.
  2. Во-вторых, дюралюминий закаливается в холодной воде, причем большое влияние имеет температура охлаждающей воды. Самый оптимальный диапазон, при котором сплав достигает максимального сопротивления к межкристаллитной коррозии и питингу – 250-350 градусов.
  3. И в последнюю очередь дюралюминиевый сплав Д16Т подвергается естественному старению, которое проводится при комнатной температуре в течение 4-5 дней.

В результате после закалки и старения материал приобретает твердость, равную 125-130 НВ, которая является максимальной среди всех известных дюралюминов.

Сферы применения проката Д16Т

Ввиду высокой прочности, твердости и легкости, сплав Д16Т используется для изготовления различного металлопроката. Он востребован в различных промышленных областях:

  • в конструкциях самолетов и судов и космических аппаратов;
  • для изготовления деталей для машин и станков;
  • для производства обшивки и лонжеронов автомобилей, самолетов, вертолетов;
  • для изготовления дорожных знаков и уличных табличек.

Незаменимы трубы Д16Т при производстве нефтяного сортамента. Эксплуатационные колонны, собранные них способны обеспечить бесперебойную эксплуатацию скважины в течение 8 лет.

В отличие от стального трубного проката, дюралюминиевые трубы пластичны, легки в транспортировке, прочны и имеют гладкую поверхность.

Единственный минус труб Д16Т – склонность к коррозии при длительных нагревах, в агрессивной кислой или газовой среде.

Однако, данная проблема успешно решается с помощью неорганических ингибиторов, которые создают на поверхности труб толстую оксидную пленку и снижают их чувствительность к межкристаллитному разрушению.

У нас вы можете купить:

  • Алюминиевые листы Д16АТ
  • Алюминиевые плиты Д16Т
  • Алюминиевые прутки Д16Т
Читайте также:  Производственный процесс: принципы организации, классификация

Источник: https://cu-prum.ru/alyuminij1/splav-d16t.html

Алюминиевый сплав Д16Т: характеристики и расшифровка марки

Справочники по продукции предприятий металлургической отрасли говорят о том, что на базе алюминия производят порядка 250 сплавов. У каждого свой состав, назначение и технические характеристики. Между тем среди этого разнообразия можно встретить сплав Д16Т, который благодаря характеристикам применяют практически во всех отраслях промышленности. 

Химический состав и некоторые свойства

Алюминий Д16Т относят к сплавам металлической системы Al/Cu/Mg. В состав входят:

  • алюминий до 94 %;
  • медь до 4,9%;
  • магний до 1,8%;
  • марганец до 0,9% и множество других элементов.

Химсостав дюралюминия Д16Т регламентирован в ГОСТ 4784-97. Название расшифровывают следующим образом:

  • Д – дюралюминий,
  • 16 порядковый номер сплава,
  • Т — закаленный и состаренный.

В состав Д16Т могут входить элементы: бериллий, титан, кремний, никель и прочее.

Кремний препятствует свариваемости сплава. Дело в том, что при воздействии высоких температур, возникающих в зоне сварки, в месте сварочного шва образуются трещины, снижающие качество сварки.

Никель снижает пластичность и прочность термически обработанных сталей. Вместе с тем при высоких температурах снижает коэффициент линейного расширения.

Одновременное присутствие в сплаве никеля и железа приводит к повышению механических характеристик. Следует отметить, что совместное содержание этих двух металлов оказывающих положительное влияние на Д16Т напрямую связано с образованием соединения FeNiAl9, как видно из формулы в нем нет и следов пребывания меди.

Специалисты по цветным металлам знают, что наличие одного железа в химическом составе алюминиевого сплава заметно ухудшает его характеристики. Оно способствует образованию пластин феррума. Это явление существенно понижает прочностные характеристики сплава Д16Т. Именно поэтому ГОСТ жестко нормирует содержание железа в Д16Т.

Аналоги

Технические параметры алюминия Д16Т привели к тому, что его производят более чем десяти странах мира. Ниже приведены аналоги сплава, который производят в в индустриально развитых странах мира, в США сплав называется 2024. В Германии 3,155, в странах Европейского союза сплав носит название ENAW-2024.

ГОСТ

Номенклатура выпускаемой продукции чрезвычайно широка, это можно объяснить высокой популярностью металла, возникшей вследствии его широкого применения. Предприятия цветной металлургии, расположенные в нашей стране, выпускают следующую номенклатуру продукцию:

  • трубный прокат разного диаметра — ГОСТ 18482-79;
  • прутки разного калибра и исполнения — ГОСТ 21488-97, ГОСТ 51834-2001;
  • лента в различном состоянии — ГОСТ 13726-97;
  • профили разного сечения и размеров — ГОСТ 8617-81
  • плиты — ГОСТ 17232-99

Термическая обработка сплава Д16Т

Для повышения рабочих свойств Д16Т подвергают термической обработке, которая проходит в несколько этапов.

На первом этапе выполняют закаливание при температуре 495 – 505 ºC. Более высокие температуры использовать нежелательно, так как возникает такое явление, как пережог. Он приводит к резкому падению некоторых параметров Д16Т.

На втором этапе дюраль закаливают в воде, при этом важную роль играет ее температура. Оптимальная температура закаливания составляет 250-350 ºC. Именно по достижению этих температур сплав получает предельную стойкость к межкристаллической коррозии.

На третьем этапе сплав подвергают старению. Для этого он выдерживается несколько дней (обычно 4 – 5 дней) при температуре 18 – 20 ºC.

По окончании проведения вышеперечисленных операций сплав марки Д16Т получает твердость 125 – 130 по НВ. Это самый высокий показатель среди всего семейства дюралей.

Обрабатываемость

Д16Т относят к деформируемым алюминиевым сплавам, из которых производят полуфабрикаты – листы, плиты и пр. Кроме того, из него получают поковки и штамповки, которые получают на прокатных станах, прессах и экструзивном оборудовании.

Сплав этого типа довольно легко обрабатывается резанием. Для него применяют стандартные режимы резания при обработке имеет смысл использовать смазочно – охлаждаемые жидкости. Но в некоторых случаях для обработки заготовок из дюраля необходимо подбирать специальный инструмент.

Область применения проката Д16Т

Физико – химические параметры сплава применяют для производства различного проката и заготовок. Металл нашел применение в различных отраслях, например, из него производят элементы фюзелажей, плоскостей, силовых элементов конструкции (элероны, лонжероны и пр.) летательных аппаратов.

Кроме того из Д16Т производят элементы управления авиационной техникой – тяги, кронштейны и пр. Не менее широкое применение этот металл нашел и в космической промышленности.

В целях облегчения конструкций дуралюмин используют при строительстве судов разного типа начиная от моторных лодок и заканчивая океанскими лайнерами. Ни один современный станок, не обходится без деталей выполненных из дюраля. Причем из него могут быть изготовлены и ответственные детали и не очень.

Высокая стойкость к коррозии позволяет его использовать при изготовлении уличных указателей, рекламных конструкций, дорожных знаков и много другого.

Не обошла своим вниманием материал и нефтедобывающая промышленность. Так, из материала производят трубы нефтяной нормали. Оборудование, которое задействовано на эксплуатации скважины и изготовленное с применением труб и арматуры, произведенной из Д16Т способно проработать бесперебойно, а главное, безотказно порядка восьми лет.

Дуралюмин обладает свойствами, которые близки к некоторым видам стали. Но при этом, он значительно легче примерно в три раза. Его легко транспортировать и он легко обрабатывается.

Но в отличие от многих материалов, дюралюминий, при работе в среде, с повышенной температурой начинает активно корродировать. Но это решаемая проблема.

Для снижения коррозийных явлений в расплав добавляют ингибиторы, создающие на поверхности заготовки оксидную пленку.

Источник: https://prompriem.ru/stati/d16t.html

Д16, Д16Т и Д16М

Эти сплавы называют дюралюминием, они представляют собой алюминий с добавкой нескольких процентов меди и легированный магнием. Химсостав у них идентичный, а буква в конце обозначает:

  • Д16М — отожженный, мягкий
  • Д16Т — закалённый, состаренный, твёрдый

Химический состав Д16 не отличается от химического состава Д16т и Д16м.

Химический состав Д16

Fe Si Mn Cr Ti Al Cu Mg Zn Примесей
до 0.5 до 0.5 0.3 — 0.9 до; 0.1 до 0.15 90.9 — 94.7 3.8 — 4.9 1.2 — 1.8 до 0.25 прочие, каждая 0.05; всего 0.15 Ti+Zr < 0.2

 

Свойства Д16, Д16Т, Д16М

Д16 — это сплав алюминия с магнием и медью. Такие сплавы именуются дюралями, а дюрали применяются в качестве конструкционных сплавов в авиационной и космической промышленности, благодаря их прочности и относительной лёгкости.Алюминиевый сплав Д16 – дюралюминий повышенной прочности системы А1–Сu–Мg.

По твердости и механической прочности он не уступает стали, обладая в 3 раза меньшим удельным весом. Дюралюминий Д16 обладает одним главным недостатком – низкой коррозионной стойкостью и нуждается в специальных антикоррозийных средствах защиты.

В большинстве своем сплав плакируют или анодируют, что существенно повышает его сопротивление коррозии.

Рассмотрим мех св-ва Д16 — там, где в последней колонке указано «закалка и старение» — это механические свойства Д16Т.

Механические свойства Д16 при Т=20oС

Сортамент Размер Преде кратковременной прочности sв предел текучести sT удлинение при разрыве d5 Термообработка
мм МПа МПа %
Трубы, ГОСТ 18482-79 390-420 255-275 10-12
Пруток, ГОСТ 21488-97 245 120 12
Пруток, ГОСТ 21488-97 Ø 8 — 300 390-410 275-295 8-10 Закалка и старение
Пруток, высокой прочности, ГОСТ 51834-2001 450-470 325-345 8-10 Закалка и старение
Пруток, повышенной пластичности, ГОСТ 51834-2001 410 265 12 Закалка и старение
Лента отожжен., ГОСТ 13726-97 235 10
Профили, ГОСТ 8617-81 10 — 150 412 284 10 Закалка и искуственное старение
Профили отожжен., ГОСТ 8617-81 245 12
Плита, ГОСТ 17232-99 345-420 245-275 3-7 Закалка и старение

 Механические св-ва Д16 сильно зависят от термообработки. Так предел прочности при растяжении sв  для листов из Д16т и Д16м различаются в 2 раза, порядка 20 кгс/мм2 для листов Д16АМ и 40 кгс/мм2 для листа Д16АТ.

Твердость Д16

Твердость Д16Т после закалки и старения HB 10 -1 = 105   МПа
Твердость Д16М Сплав отожженный  HB 10 -1 = 42   МПа
Физические свойства Д16

T Температура Модуль упругости первого рода E 10- 5 Коэффициент температурного (линейного) расширения a 10 6 теплоемкость l Плотность r Удельная теплоемкост C Удельное электросопротивление R 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 0.72 2770
100 22.9 130 0.922

 Такие свойства, как удельная плотность, теплоемкость, электропроводность одинаковы для Д16, Д16т, Д16м.

Термообработка Д16

Для увеличения прочности, дюралюминий Д16 подвергают температурной закалке, нагревая до 500 градусов и охлаждая до 250-350.Закалку проводят в подогретой воде (в холодной воде появляются трещины), что значительно увеличивает стойкость дюралюминия Д16 к кристаллизационной коррозии.

Затем его подвергают естественно старению в течение 4-5 суток при комнатной температуре, обеспечивающему максимальные антикоррозийные свойства.

В производстве прокат из сплава Д16 подвергают искусственному старению, повышая температуру до 100 градусов, тогда это занимает несколько часов, а прочностные характеристики такие же, как и при естественном старении.

Предел прочности и твердость, отражающие сопротивление сплава макропластическим деформациям при кратковременных нагрузках, после начальных стадий старения (естественного старения или низкотемпературного искусственного старения дюралюминия) имеют наивысшие значения.

После последующих стадий старения сплава уменьшается неоднородность выделений по объему, появляются выделения и в приграничной зоне, уменьшается скорость диффузионных процессов в сплаве, уменьшается запас химической свободной энергии и количество неравновесных вакансий.

В связи с этим сопротивление микропластическим деформациям при кратковременном нагружении и длительных испытаниях в условиях релаксации напряжений, особенно при повышенной температуре, значительно повышается.

Одновременно, поскольку при этом несколько уменьшается дисперсность выделений, наблюдается некоторое уменьшение сопротивления макропластической деформации (прочности и твердости) в сравнении с характеристиками сплава после начальных стадий старения. Дуралюминиевые сплавы по сравнению с другими алюминиевыми сплавами наиболее чувствительны к скоростям охлаждения при закалке, поэтому воду для закалки подогревают до 40-80 градусов. 

Зарубежные аналоги материала Д16

США Германия Япония Франция Англия Евросоюз Италия Польша Чехия Австрия Швейцария Inter
DIN,WNr JIS AFNOR BS EN UNI PN CSN ONORM SNV ISO
2024 AA2024 AA2124 3.1355 AlCuMg2 2024 2024  A-U4GI 2024 ENAW-2024 ENAW-AlCu4Mg1 P-AlCu4.4MgMn AICu4Mg2 424203 AICuMg2 Al4Cu1.2Mg 2024 AlCu4Mg1 AlCuMg1

Источник: http://poliasmet.ru/svojstva-alyuminiya/splav-d16-d16t-d16m.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector