Д16 — это сплав алюминия, который широко используется в современной промышленности. Он входит в систему Al-Cu-Mg и содержит марганец в количестве 1,2–1,8 % в качестве легирующей добавки.
Химический состав
Д16 относится к сплавам алюминия, которые содержат до 94,7 % основного материала. Остальные элементы — легирующие добавки, среди которых медь, магний и марганец. Каждый из них придает сплаву определенные свойства. Медь является основным элементом, повышающим прочность и твердость материала. Магний способствует упрочнению сплава и улучшаетего коррозионную стойкость. Марганец также улучшает антикоррозионные свойства, повышает механические характеристики и увеличивает температуру рекристаллизации.
Для сплавов алюминия наличие железа и кремния чаще всего негативно сказываются на пластичности и прочности. Поэтому в Д16 их количество строго регламентировано ГОСТ 4784-97 и не превышает 0,5 %. Также в материале в качестве примесей могут присутствовать хром, титан и цинк.
Термообработка для повышения прочности
Для достижения максимальной прочности дюралюминий подвергают закалке при высокой температуре. Процесс состоит из следующих этапов:
- сплав нагревается до 495–505 °С;
- материал быстро охлаждается в холодной воде. Этот этап называется закалкой;
- последний шаг — старение. Его можно проводить двумя методами: естественным и ускоренным.
Первый выполняется при комнатной температуре в течение 4–5 суток и обеспечивает максимальную антикоррозионную стойкость. Ускоренное старение проводится при 100 °С и заканчивается за несколько часов. Этот метод обработки сплава применяется в серийном производстве, так как при нём значительно ускоряется процесс изготовление продукции. Детали, состаренные ускоренным образом, обладают такой же прочностью, как и при естественном способе. Закалка улучшает свойства сплава. Однако Д16 нуждается в последующей обработке, чтобы приобрести окончательные свойства.
Механические свойства
Можно приобрести разные типы заготовок из сплава Д16. Он доступен в виде труб, прутков диаметром от 8 до 300 мм, лент, профилей и плит. От типа зависят механические свойства. Так, временное сопротивление разрыву (σв) варьируется от 245 МПа для прутков по ГОСТ 21488-97 до 470 МПа для заготовок по ГОСТ 51834-2001. При выборе материала для конкретной детали необходимо учитывать, что совместно с ростом прочности снижается пластичность и сплав становится более хрупким.
Защита от коррозии
Для повышения коррозионной стойкости применяют два основных метода: плакировку и анодирование. Первый способ заключается в нанесении тонкого слоя чистого алюминия на поверхность листовых полуфабрикатов Д16. Это делает их более устойчивыми к коррозии, царапинам и механическим повреждениям. Однако плакировка снижает усталостную прочность.
Анодирование выполняется методом электрохимического оксидирования в серной кислоте. Плотная оксидная пленка, которая образовалась при этом процессе, эффективно защищает материал от ржавления.
Необходимо учитывать, что использование Д16 без защитного слоя, особенно при температурах выше 100 °С, чревато образованием межкристаллитной коррозии, которая приведет к растрескиванию детали.
Применение
Сплав Д16 является универсальным материалом, нашедшим применение в различных отраслях промышленности. Некоторые из них:
- Авиация: изготовление обшивок, деталей каркасов, шпангоутов и тяг управления для самолетов, элементов шасси;
- Автомобилестроение: производство частей кузова, шасси и т. п.;
- Строительная отрасль: создание легких и прочных конструкций, например крыш, фасадов и ограждений;
- Нефтяная промышленность: здесь из сплава изготавливают детали для прокладки нефте- и газопроводов;
- Химическая отрасль: производство некоторых элементов оборудования, контактирующего с агрессивными средами;
- Другие сферы: детали турбин, генераторов и других агрегатов могут изготавливаться из Д16.
Материал хорошо деформируется и поэтому удобен в производстве длинномерных деталей. К примеру, из него изготавливаются легкосплавные трубы для бурения, ведь Д16 обладает меньшей чувствительностью к надрезу, чем другие высокопрочные алюминиевые сплавы, например В95.
Д16 — это уникальный сплав алюминия, который сочетает в себе высокую прочность и низкий вес. Он является отличным вариантом для изготовления разнообразных деталей и конструкций в различных отраслях промышленности, особенно в авиастроении и нефтегазовой промышленности.
