Жаропрочные сплавы на основе системы Аl–Cu–Мn

Сплавы упрочняются Д20, Д21(1210), 1201 закалкой и искусственным старением и практически не упрочняются при естественном старении. Низкотемпературное старение сплава Д20 (t=165°С—175°С) применяют для получения высоких механических свойств полуфабрикатов при комнатной температуре, а для обеспечения высокой жаропрочности применяют старение при повышенных температурах (200—220°С). Для предотвращения поводок и коробления закалку тонкостенных сложных по конфигурации деталей рекомендуется проводить в кипящей воде. Отжиг производят при температуре 350—370°С, охлаждение — на воздухе. Сплавы Д20 и Д21 характеризуются высокими технологическими свойствами при обработке давлением (ковке, штамповке, прокатке и прессовании). Сплавы отличаются низкой коррозионной стойкостью. Стойкость плакированных листов из сплава Д20 ниже, чем листов из сплава Д16. Изделия следует анодировать и защищать лакокрасочными покрытиями. Сплав Д20 удовлетворительно сваривается точечной, роликовой и аргонодуговой сваркой с присадкой проволоки из сплава Д20. Обрабатываемость резанием сплавов удовлетворительная. Сплавы систем А1–Cu–Мn характеризуются хорошей способностью к сварке плавлением. Титан, цирконий и ванадий мало изменяют свойства сплавов при комнатной температуре, но измельчают зерно, повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность, повышают пластичность сварного шва. Примеси железа и кремния при содержаниях более 0,3% ухудшают свойства сплавов. Магний в пределах 0,25—0,35% повышает прочностные характеристики сплава при комнатной температуре и его жаропрочность, однако резко ухудшает свариваемость. В свариваемых сплавах допустимая концентрация магния не превышает сотых долей процента. Сплавы применяют для изготовления изделий, длительно работающих при повышенных температурах, например деталей двигателей, а также для силовых элементов различных конструкций. Сплав Д20 применяют также для изготовления сварных изделий, емкостей, баллонов и других, работающих при комнатной температуре или кратковременно при повышенных температурах. Сплав 1201 применяют в криогенной технике, при изготовлении баков ракеты "Энергия" Сплав Д20 сваривается, и по длительной прочности при 250—350° превосходит сплавы Д16 и ВД17, однако он менее прочен при 20°. Из него изготовляют диски и лопатки компрессоров, а также сварные детали и емкости, работающие при температурах до 350°. Сплав Д21 используется в условиях нагрева до температуры 250°; он имеет по сравнению со сплавом ВД17 более высокий предел текучести при комнатной температуре и особенно рекомендуется для длительной работы при 150°. Сравнительные преимущества отдельных сплавов видны из рис.(Б.К.Вульф, К.П.Ромадин "АВИАЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ", «МАШИНОСТРОЕНИЕ», Москва-1967), где показано изменение их свойств при различных температурах после выдержки в течение 100 час. Режимы термической обработки сплавов Д20 и Д21 Сплав Температура нагрева под закалку,  °С Старение Температура, °С Время, ч Д20 530—540 165—175 16—10 200—220 12 — 8 Д21 520—530 170—180 17-15 Характеристики механических свойств полуфабрикатов из сплава Д20         Полуфабрикат Состояние σв σ0,2 δ,  % кгс/мм² Листы  плакированные всех толщин Отожженные ≤24 - 15 Закаленные и естественно состаренные 28 - 12 Закаленные и искусственно состаренные 38 28 8 Профили прессованные всех размеров Закаленные и естественно состаренные 28 - 12 Закаленные и искусственно состаренные 35 24 8 Прутки прессованные Закаленные и искусственно состаренные 36 24 8 Характеристики механических свойств штамповок и поковок массой до 100 кг из сплавов Д20 и Д21 в закаленном и искусственно состаренном состоянии Сплав Вид изделия Вдоль волокна Поперек волокна НВ σв σ0,2 δ, % по ширине по толщине кгс/мм² σв кгс/мм² δ, % σ0,2 кгс/мм² δ, % не менее Д20 Штамповки   и   поковки 38 26 10 37 4 36 4 100 Д21 Штамповки 40 27 7  38  4  38  4 Поковки 40 26 6  38 3  38  3 назад  вперед