Алюминиевый сплав Д16 (дюраль, дюралюминий)

Сплав алюминия марки Д16 отличается высокой прочностью. Он применяется в изготовлении многого металлопроката – листы, плиты, профили, трубы. Уникальные технические и эксплуатационные параметры металлу придают легирующие компоненты. В их качестве выступают магний, медь и марганец.

Характеристики сплава Д16

Дюралюминий имеет небольшой вес, повышенную пластичность. У него малая элетро и теплопроводность. Материал не склонен к растрескиванию. Он довольно легко поддается резке, ковке, фрезеровке. После отжига металл несложно деформировать в холодном состоянии.

Дюраль данной марки плохо сваривается. По этой причине металлоконструкции и отдельные детали из сплава Д16 компонуют с помощью заклепок, специальных крепежей. Легкий вес, механическая прочность металла позволяет его использование в космической, авиационной промышленности.

К достоинствам сплава можно отнести:

• Высокую прочность;

• Стабильную структуру;

• Повышенную пластичность;

• Хорошую обрабатываемость механическим способом;

• Малый вес – в 3 раза меньше, чем у стали;

• Повышенное сопротивление микроскопическим деформациям, возникающим в процессе эксплуатации;

• Стойкость к высоким температурам.

Прочность материала повышают термообработкой. Его необходимо нагреть до +500 ℃. Если температура окажется выше, то гарантирован пережог изделия. В дальнейшем оно будет легко подвергаться коррозии. Закалку проката производят в воде.

Положительные свойства дюраля хорошо проявляются в диапазоне температур от +120 ℃ до +250 ℃. Но даже кратковременное применение изделий из него при температуре +500 ℃ не допускается. Металл при достижении температуры +80 ℃ проявляет способность к межкристаллической коррозии. Это в значительной мере влияет на область его применения. Однако он не способен трескаться. Искусственное старение способствует снижению риска коррозионных повреждений. При этом прочность и пластичность сплава уменьшается.

Химический состав сплава Д16

Химический состав дюралюминия Д16 нормируется ОСТом 1-92014-90. Металл содержит следующие элементы:

Кремний и железо чаще ухудшают свойства металлов. Но в сплаве Д16 наличие железа повышает его характеристики по жаростойкости. Кремний способствует большей эффективности процедуры старения. Он также способствует улучшению качества сварных швов, предотвращая появление трещин в зоне сваривания.

Марганец, магний увеличивают показатели материала по прочности. Их присутствие в составе металла дает возможность применения листового проката в обшивке самолетов, других летательных аппаратов, высокоскоростных поездов.

Присутствие никеля ведет к понижению коэффициента линейного расширения. Это влияет на возможность работы при повышенных температурах. Но прочность и пластичность металла при этом падают.

Механические свойства сплава Д16

При комнатной температуре (+20 ℃) механические параметры металла составляют:

При высоких температурах механические характеристики проката из дюралюминия данной марки составляют:

При низких температурах механические характеристики металлопроката Д16 будут:

Механические параметры металлопроката по ГОСТам:

• 8617-81 – температура испытаний +20 ℃:

• 13726-97 – комнатная температура (+20 ℃):
  

• 17232-99 – температура +20 ℃:
  

• 18482-79 – при +20 ℃:
  

• 21488-97 – комнатная температура (+20 ℃):
  

• 51834-2001 – испытания при температуре +20 ℃:
  

Коррозионная стойкость алюминия Д16

У металла небольшая устойчивость к коррозионным воздействиям. От коррозии материал защищают при помощи закаливания и плакировки. Его покрывают техническим алюминием (слой 2-4 %). Также для защиты поверхности можно использовать лаки. Выбор способа защиты продукции во многом зависит от температурного режима эксплуатации. Также его можно оксидировать или анодировать в серной кислоте. Поверхность проката покрывается пленкой, которая предотвращает образование ржавчины. Предпочтительнее выбирать анодирование или плакировку.

Физические свойства

Физические характеристики металла:

Технологические свойства

Плотность сплава составляет 2 800 кг/м3. Твердость металла (HB 10-1) – 125 МПа, после закаливания и старения – 105 МПа, у отожженных изделий – 42 МПа.

Технологические характеристики дюралюминия Д16:

• Режимы закалки и старения – закаливание прессованных изделий ведется при температуре 485-503 ℃. Это начальная стадия термообработки. Дальше повышать температуру нельзя, возможен пережог материала. Закаливание металла проводится на второй стадии. Это выполняется в воде при температуре от +250 ℃ до +350 ℃. Таким образом улучшаются характеристики устойчивости к коррозии кристаллической решетки сплава. Естественное состаривание металла осуществляется при комнатной температуре (+20 ℃). Искусственное старение проводится в течение 68 часов в диапазоне температур от +185 ℃ до +195 ℃. Термическая обработка позволяет повысить прочность проката до максимального среди дюралей.

• Свариваемость – материал хорошо поддается точечной сварке. Но он не сваривается плавлением. В этом случае высок риск образования трещин. Пайка сплава при высоких температурах не проводится из-за возможности пережога.

• Механическая обработка – металл можно удовлетворительно обрабатывать резанием. Но только в закаленном и состаренном состоянии. После отжига способность к обработке резание значительно снижается. Также он поддается размерному травлению – химическому фрезерованию.

Ковка металлопроката из сплава Д16 начинается при температуре +460 ℃, заканчивается – при +380 ℃.

Форма выпуска

 Из данного сплава производят широкий перечень металлопроката. Это:

• Листы;

• Плиты;

• Профили;

• Трубы;

• Ленты;

• Прутки;

• Другое.

Дюралюминий Д16 нечасто применяется в чистом виде. Сплав обрабатывают разными методами для большей защиты от коррозионных воздействий. На выходе получаются изделия:

• С нормальной плакировкой – Д16А;

• С технологической плакировкой – Д16Б (можно деформировать в холодном состоянии);

• Мягкий материал в отожженном состоянии (поддается термообработке);

• Закаленный и искусственно состаренный металл – Д16Т1;

• Закаленный и естественно состаренный сплав – Д16Т;

• Нагартованный прокат – Д16Н;

• Нагартованная с усилением продукция – Д16Н1.

ГОСТы и ТУ на сплав Д16

На дюралюминий марки Д16 действуют следующие ГОСТы:

• 8617-81 – прессованные профили;

• 13726-97 – алюминиевые ленты;

• 17232-99 – плиты;

• 23697-79, 18482-79 – трубы;

• Р 51834-2001, 21488-97 –прутки;

• Р 51834-2001 – прессованные прутки повышенной пластичности и прочности;

• 17232-99, 21631-76 – листы и полосы.

Марки алюминиевых сплавов (деформируемых) нормируются ОСТом 1-92014-90.

На ленты из данного сплава также действуют TУ 1-2-450-83 и 1-2-461-84. Листы и полосы из алюминия Д16 изготавливаются в соответствие с ОСТами 1 90246-77, 1 90124-74, 1 90166-75, 1 90070-92, 4.021.047-92 и ТУ 1-2-23-77, 1-2-257-79, 1-2-298-80, 1-2-30-77, 1-2-339-80, 1-2-406-85, 1-3-112-75, 1-3-31-78, 1-9-266-79, 1-92-161-90, 1-804-473-2009. На трубный прокат также действуют ОСТы 1 92096-83, 1 92048-90, 1 90038-88, 1 92048-76, 4.021.120-92 и TУ 1-2-284-78, 1-2-290-80, 1-2-331-86, 1-2-365-81, 1-2-425-81, 1-2-443-83, 1-2-445-83, 1-2-483-86, 1-2-485-87, 1-4-025-77, 1-8-009-83, 1-804-089-90, 1-804-142-90, 1-804-166-90, 1-8-057-88, 1-8-098-92, 1-8-111-91. Прутки из дюраля нормируются ОСТами 1 90395-91, 4.021.017-92 и TУ 1-2-40-76, 1-2-454-83, 1-2-4-80.

Аналоги сплава Д16

Ближайшими аналогами дюраля Д16 являются следующие марки:

Область применения сплава Д16

Дюралюминий марки Д16 часто применяется для изготовления деталей самолетов, подвергающимся силовым нагрузкам, кузовов автотехники. Его активно используют в обустройстве трубопроводов. Прокат данного вида можно применять при выпуске деталей, которым предстоит работ