10. Жаропрочные алюминиевые сплавы

Есть детали, изготавливаемые отливкой или штамповкой из алюминиевых сплавов, которые работают при температурах порядка 200-300 °С и даже 350 °С (например, поршень, головка цилиндра и т. п.)

Применяемые для этих целей алюминиевые сплавы легируют такими элементами, как медь, магний, никель, железо, титан.

Для получения необходимых свойств эти сплавы подвергают закалке (перевод избыточных фаз в твердый раствор) и затем искусственному старению (стабилизации структурного состояния).

Рис. 409. Свойства сплавов при повышенных температурах

Рис. 410. Твердость сплавов при повышенных температурах

Чем сложнее состав сплава и состав выделяющихся фаз, тем медленнее происходит разупрочнение сплава при высоких температурах. Поэтому жаропрочные сплавы обычно имеют сложный химический состав и содержат специально вводимые присадки железа и никеля, что отличает их от остальных алюминиевых сплавов.

На рис. 409 представлена зависимость между уровнем прочности этих сплавов и температурой испытания, а на рис. 410 твердость дюралюминия и жаропрочного сплава при повышенных температурах. Из последней диаграммы видно, что жаропрочный сплав имеет преимущество перед более простым по составу сплавом Однако это преимущество наиболее резко выражено в интервале 150—300 °С. При температурах выше существенных различий в свойствах у разных сплавов фактически не наблюдается.

Термическая обработка жаропрочных кованых сплавов заключается в закалке с с последующим искусственным старением в течение при Во избежание деформации при работе сплава в условиях повышенных температур, обусловленных дополнительным выделением фаз, следует проводить так называемую стабилизацию, т. е. отпуск при более высокой температуре, чем указано, при этом вследствие перестаривания (коагуляции выделившихся фаз) прочность будет ниже, чем указана в табл. 116.

Таблица 116. Механические свойства алюминиевых жаропрочных сплавов при повышенных температурах

Для поршневых сплавов важно иметь максимальную теплопроводность, минимальные коэффициент трения и плотность. Сплавы имеют плотность коэффициент линейного расширения при равен 22. Теплопроводность сплавов и соответственно.

Литейным алюминиевым жаропрочным сплавом является сплав следующего состава:

Жаропрочность этого сплава обусловлена образованием при кристаллизации жесткого каркаса из соединений

Как видно, литой сплав по сравнению с кованым сплавом обладает повышенной прочностью при высоких температурах, но пониженной пластичностью, а сплав превосходит по свойствам оба эти сплава.