Home » Misc » Сплав стали и алюминия

Сплав стали и алюминия


Алюминий и сплавы. Свойства.

Свойства алюминия

Алюминий и его сплавы имеют малую плотность 2,64— 2,89 г/см3. Прочностные же свойства зависят от легирования, тер­мической обработки, степени деформирования и могут достигать высоких значений. По прочности многие алюминиевые сплавы не уступают конструкционным сталям.

Чистый алюминий (суммарное содержание примесей не более 0,05%) имеет гранецентрированную кубическую решетку с пара­метрами 4,04 А. Температура его плавления 659,8—660,2° С, температура кипения 1800—2500° С.

Для сплавов алюминия электропроводность составляет 30—50% электропроводности меди, а для чистого алюминия 62—65% электропроводности меди.

Алюминий окисляется с образованием окисной пленки Аl203, которая защищает его от дальнейшего окисления,Химический состав деформируемых и литейных алюминиевых сплавов по ГОСТам 4784—65 и 2685—63.

Из алюминиевых сплавов в основном изготовляют конструк­ции, работающие при сравнительно низких температурах не свыше 350° С. Так дуралюмин используют для работы при темпе­ратурах не более 200° С, сплавы типа В95 до 125° С, авиали до 80—100° С при длительной работе и до 200° С при кратковре­менной. Специальные сплавы САП (спеченный алюминиевый поро­шок) применяют и для работы при более высоких температурах. До температуры 100° С кратковременные механические свойства меняются мало. Обращает внимание высокое относительное удли­нение алюминиевых сплавов при низких температурах.

Характеристики длительной проч­ности термически не упрочняемых сплавов обычно ниже, чем тер­мически упрочняемых.

Длительные выдержки сплавов типа авиаль при температурах свыше 80—100° С приводят к их упрочнению и снижению пласти­ческих свойств. Исследованиями, проведенными авторами, уста­новлено, что относительное удлинение снижается при указанных условиях с 20—25% (исходное состояние после закалки и есте­ственного старения) до 1—2%. Подобное ухудшение свойств, при которых возможно хрупкое разрушение конструкций, яв­ляется существенным препятствием применения сплавов такого типа для работы при температурах выше 80° С.

 

Циклическая прочность 

Циклическая прочность деформируемых сплавов при симме­тричном изгибе на базе 5*10 8циклов составляет 3,5 кГ/мм2 для сплава А ДМ, 4,2—6,3 кГ/мм2 для сплава АДН, 5—6,5 кГ/мм2 для сплава АМцАМ, 15 кГ/мм2 для сплава В95.

Области применения литейных сплавов различны. Сплавы группы I рекомендуют для литья в песчаные формы, кокиль и для литья под давлением. Сплав АЛ22 обычно применяют в закален­ном состоянии, а сплав АЛ23 и АЛ29 — в литом. Сплавы группы II имеют высокие литейные свойства благодаря наличию в сплавах двойной эвтектики, которая уменьшает также литейную усадку и склонность к образованию горячих трещин. Сплавы AЛ2, АЛ4 и АЛ9 обладают повышенной коррозионной стойкостью, поэтому их применяют для изделий, работающих во влажной и морской средах. С целью получения заданных механических свойств отливки подвергают термической обработке по различ­ным режимам.

Сплавы группы III обладают высокими механи­ческими свойствами, особенно пределом текучести и повышенной жаропрочностью. У этих сплавов пониженные литейные свойства и коррозионная стойкость, кроме того, они склонны к образова­нию горячих трещин. Для выполнения отливок сложной формы такие сплавы не рекомендуют. Сплав АЛ7 применяют для деталей, испытывающих средние нагрузки и температуры не свыше 200° С. Сплав АЛ 19 по сравнению с АЛ 17 имеет более высокую жаропроч­ность (в 2 раза), и применяют его для силовых деталей в условиях статических и ударных нагрузок при температурах до 300° С.

Сплавы группы IV применяют для всех способов литья. По ли­тейным свойствам они менее технологичны, чем сплавы II.

Сплавы группы V применяют для самых разнообразных дета­лей, работающих при высоких температурах. К этой группе относятся также самозакаливающиеся сплавы.

 

Механические свойства

Механические свойства всех вышеуказанных, литейных спла­вов зависят от режимов термической обработки, определяющей структурное и фазовое состояние сплавов.

Высокая коррозионная стойкость алюминия объясняется обра­зованием окисиой пленки Аl203. Коррозионная стойкость алю­миния зависит от влияния агрессивной среды на растворимость защитной окисной пленки, от чистоты обработки поверхности и режима термической обработки. Чистый алюминий обладает высокой стойкостью в сухом и влажном воздухе. В азотной кислоте концентрации 30—50% при увеличении температуры скорость коррозии алюминия возрастает. При концентрации азотной кис­лоты выше 80% коррозия резко снижается. Алюминий обладает высокой стойкостью в разбавленной серной кислоте и в концен­трированной при 20° С. Средние концентрации серной кислоты (более 40%) наиболее опасны для алюминия. При комнатных тем­пературах алюминий устойчив в фосфорной и уксусных кислотах. Такие, как муравьиная, щавелевая, трихлоруксусная и другие хлороорганические кислоты значительно разрушают алюминий. В растворах едких щелочей окисная пленка алюминия раство­ряется. Растворы углекислых солей калия и натрия оказывают меньшее влияние на скорость коррозии алюминия.

Алюминий при температурах до 300° С обладает хорошей стойкостью в жидких металлических средах, например, натрии.

Коррозионная стойкость алюминия в воде и водяном паре при повышенных температурах (выше 200° С) зависит от чистоты алюминия. Если происходит движение среды, то скорость корро­зии повышается в 10—60 раз.

Основными видами коррозии алюминиевых сплавов является межкристаллитная коррозия и коррозия под напряжением. Для повышения коррозионных свойств применяют защитные покрытия, такие, как плакирование, оксидные пленки, лакокрасочные по­крытия, смазки, хромовые или никель-хромовые гальванические покрытия.

 

Технология производства

Технология производства и термическая обработка могут оказывать существенное влияние на коррозионные свойства спла­вов. Сплавы АД, АД1, АМц, АМг2 и АМгЗ мало чувствительны к методам производства. Коррозионная стойкость сплавов АМг5, АМгб во многом зависит от методов производства. У этих сплавов при длительном нагреве на 60—70° С проявляется склонность к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением.

Сплавы Д1, Д18, Д16 и типа В95 имеют пониженную корро­зионную стойкость. Подобные сплавы применяют с соответствую­щей защитой от коррозии. Сплавы типа авиаль обладают высокой коррозионной стойкостью в воде высокой чистоты с до­бавлением углекислого газа при температурах до 100° С.

При изучении влияния облучения на некоторые характеристики алюминия установлено, что после облучения интегральным пото­ком 1,1 х 1019 нейтрон/см2 при 80° С критическое напряжение сдвига увеличивается в 5 раз. При этом электросопротив­ление алюминия повышается на 30%. Влияние облучения на электрическое и критическое сопротивления сдвигу снимается при температуре около 60° С.

Из разработанных свариваемых, термически обрабатываемых, самозакаливающихся при сварке сплавов, наиболее характерны сплавы системы Аl—Zn—Mg. Однако, обладая удовлетвори­тельными прочностными свойствами, они склонны к коррозии под напряжением и замедленному разрушению. Такая склонность вызвана переходом от зонной к фазовой стадии старения даже при комнатных температурах эксплуатации сварных соединений. Поэтому сплавы системы Аl—Zn-Mg можно применять в усло­виях низких температур, исключающих переход к фазовому ста­рению при низком уровне сварочных напряжений. Содержание цинка и магния должно быть при этом минимальным.

 

Высокая стойкость 

К самозакаливающимся сплавам относится сплав 01911, по химическому составу он является среднелегированным сплавом системы Аl—Zn-Mg. Высокая стойкость против коррозии под напряжением обеспечивается суммарным содержанием цинка и магния до 6,5% и дополнительным введением марганца, хрома, меди и циркония. Причем медь ухудшает свариваемость сплава, поэтому для его сварки применяют проволоку марки 01557, аналогичную по химическому составу сплаву АМг5, но с добавкой циркония й хрома. Сплавы Д20 и АК8 достаточно прочны, но имеют низкую общую коррозионную стойкость. Они обладают высокой стойкостью против коррозии под напряжением и замедленного разрушения.

Перспективными являются спеченные сплавы. К числу жаро­стойких относятся сплавы типа САП, которые можно применять для конструкций, работающих при температурах до 400—500° С. САП содержит до 13% тугоплавкой окисной фазы, поэтому тем­пература плавления его очень высокая (2000° С).

Из сплавов САП-1 (6,0—9,0% А1203) и САП-2 (9,1 — 13,0% А1203) изготовляют такие же полуфабрикаты, как из алю­миниевых сплавов. Сплав САП-3 применяют только для прессо­ванных полуфабрикатов. Наибольшая масса прессованных полу­фабрикатов до 400 кг. Размеры изготовляемых листов 1000 X Х7000 мм при толщине от 0,8 до 10 мм.

Сплавы имеют высокие прочностные свойства. Так у сплава САП-1 при 20° С ов = 35 кГ/мм2, а у САП-3  40 кГ/мм2. Подобными свойствами обладает сплав САС-1 (25—30% Si и 7% Nі), получаемый из распыленного порошка. Он износостоек, достаточно прочен (<та = 25,0-28,0 кГ/мм2), имеет коэффициент линейного расширения, близкий к стали, и высокий модуль упру­гости.

Сплавы САС-1 и САП не склонны к коррозии под напряжением и замедленным разрушениям. Сплав САП можно применять при сравнительно высоких температурах эксплуатации. При сварке этих сплавов обычно применяют присадочную проволоку марки АМг6.

 

Материалы с сатйа: http://ruswelding.com

 

сплав прочнее стали, легче титана и не дороже алюминия

Андрей СмирновФото: EAST NEWS

Американский стартап Allite рассказал о сплаве магния и редкоземельных металлов, который уже более десятилетия используется только в военной промышленности США. Теперь начнется коммерческое производство материала, с которым эксперты связывают переворот в промышленности.

С момента изобретения в 2006 году и до сих пор материал, названный Allite Super Magnesium (трехкальциевый силикатный супермагний), был доступен только американским военным. На презентации в Рино (штат Невада) компания Allite заявила о начале применения нового сплава в гражданской промышленности.

Эксперты, ознакомившиеся с характеристиками инновационного продукта, говорят, что он совершит переворот в индустрии. Рамы велосипедов и мотоциклов, платформы автомобилей и практически все остальные металлические детали, призванные выдерживать большие нагрузки, станут намного легче, прочнее, долговечнее и при этом не дороже существующих аналогов, сообщает GearJunkie.

Super Magnesium на 50% легче титана, а по прочности на 56% превосходит титан первого класса.

Сплав магния амортизирует на 20% лучше алюминия, при этом он на 21% прочнее алюминиевого сплава марки 6061, из которого изготавливают например, рамы велосипедов. Супермагний несколько прочнее стали и легче ее на 75%.

«В том, с чем мы сплавляем магний, и состоит главный секрет нового материала», — говорит Мортен Кристиансен, директор по маркетингу Allite. Компания не раскрывает точный список редкоземельных металлов, которые придают сплаву уникальные характеристики.

Полученный сплав весит всего 1,83 грамма на кубический сантиметр. Это самый легкий из структурированных металлов, и он чем-то напоминает фантастический вибраниум из комиксов про Капитана Америку.

Кристиансен говорит, что сплав подходит для любых производственных процессов с металлами: плавки, литья, сварки или ковки. Кроме того, по желанию заказчика супермагнию можно придавать уникальные характеристики — например, высокую степень поглощения вибрации, как у того самого вибраниума из комиксов.

Это достигается за счет плазменного электролитического окисления. Этот процесс заключается в нанесении покрытия на металл для повышения его электрической изоляции, а также устойчивости к износу, нагреву и коррозии.

По сути новый сплав может привести к вытеснению алюминия магнием в качестве основного промышленного металла будущего.

По сравнению с алюминием производство супермагния требует в два раза меньше электроэнергии. Магний — восьмой по распространенности элемент на Земле. Его можно выпаривать даже из обычной морской воды. Алюминий в чистом виде в горных породах не встречается, его производство из достаточно редких залежей бокситов требует огромных энергозатрат и загрязняет окружающую среду.

Супермагний можно подвергать 100-процентной переработке, тогда как многие алюминиевые элементы не утилизируются и загрязняют почву, поскольку этот металл токсичен.

И последнее. «Супермагний сопоставим по цене с алюминием и гораздо дешевле такого инновационного материала, как углеродное волокно», — говорит Кристиансен.

Исследователи Колумбийского университета (США) совместили графен с нитридом бора. Полученная в результате двумерная пленка с изменяемыми свойствами может стать основой для создания нового поколения электроники.

Алюминий или сталь: какой металл лучше?

Сталь и алюминий — два наиболее широко используемых материала на планете.

 

Алюминий — второй по распространенности металлический элемент на Земле после кремния, а сталь — самый популярный сплав в мире.

Хотя оба металла имеют бесчисленное множество применений, есть несколько ключевых факторов, которые помогут вам определить, какой из них лучше всего подходит для работы.

Вот как они складываются:

КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ

Алюминий окисляется в результате химической реакции того же типа, что и железо, вызывающее ржавчину. Но в отличие от оксида железа, оксид алюминия прилипает к металлу, защищая его от гниения. В результате ему не требуется краска или другое покрытие, чтобы предотвратить ржавчину.

Сталь — или, если быть точным, углеродистую (не нержавеющую) сталь — обычно необходимо красить после формования, чтобы защитить ее от ржавчины и коррозии. Цинк часто используется для защиты от коррозии в процессе цинкования.

ГРУППОСТЬ

В то время как сталь чрезвычайно прочна и эластична, алюминий значительно более гибок и эластичен.

Пластичность алюминия и его гладкая поверхность позволяют формировать глубокие, сложные и точные спиннинги, предоставляя хендлерам значительную свободу в дизайне. Сталь более жесткая и трескается или рвется, если ее слишком сильно толкнуть во время процесса прядения.

ПРОЧНОСТЬ

Несмотря на риск коррозии, сталь все же тверже алюминия.

Несмотря на то, что прочность алюминия повышается в более холодных условиях, он обычно более подвержен вмятинам и царапинам, чем сталь.

Сталь с меньшей вероятностью деформируется или изгибается под действием веса, силы или тепла. Эти стойкие свойства делают его одним из самых прочных промышленных материалов.

ВЕС

Превосходная прочность стали также достигается за счет того, что вес/плотность в 2,5 раза выше, чем у алюминия. Однако он весит примерно на 60 процентов меньше, чем бетон, что облегчает его транспортировку и использование в различных областях строительства и производства.

При этом форма и жесткость конструкции могут в значительной степени способствовать прочности конструкции, и когда эти два фактора оптимизированы, алюминий может обеспечить такую ​​же надежность, как и сравнимая стальная конструкция, но вдвое легче.

Например, в кораблестроении существует эмпирическое правило, согласно которому алюминий примерно в два раза слабее стали при весе в 1/3 меньше. Это означает, что алюминиевое судно может быть построено с заданной прочностью, равной двум третям веса сопоставимой стальной лодки.

СТОИМОСТЬ

Стоимость алюминия и стали постоянно меняется в зависимости от мирового спроса и предложения, соответствующих затрат на топливо и рынка железной и бокситовой руды. Однако даже при таких колебаниях фунт стали обычно дешевле фунта алюминия.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Хороший способ определить, сталь или алюминий лучше всего подходит для конкретного применения, — взглянуть на то, как используются эти два металла:

Конструкция

Прочность стали делает ее лучшим выбором для многих строительных проектов. Это идеальный материал для небоскребов, стадионов, железных дорог, дорог, аэропортов, лестниц из стали и других проектов, где долговечность является ключевым фактором. Многие инструменты, используемые для этих проектов, также сделаны из стали.

Алюминий также является твердым материалом для лестниц, а также форм, которые нельзя создать из стали или дерева. Соотношение прочности и веса алюминия делает его прочным и экономичным материалом для строительства высотных зданий.

Энергетика

Стальные конструкции имеют ключевое значение для ядерной энергетики, природного газа, энергии ветра и электрической инфраструктуры. Сталь также используется в морских платформах, опорах ЛЭП, сердечниках трансформаторов и электромагнитных экранах, а также в устройствах для добычи и производства, таких как краны и вилочные погрузчики.

Низкая плотность алюминия и высокая теплопроводность делают его отличным вариантом для линий электропередач. Он не только дешевле меди, но и является почти вдвое лучшим проводником, и его легче формировать в провода.

Транспорт

В дополнение к тому, что сталь составляет примерно половину среднего автомобиля или грузовика, сталь пронизывает рельсы, компоненты реактивных двигателей, морские суда, якорные цепи и другие высокопрочные транспортные элементы.

Аэрокосмическая промышленность является ведущим транспортным рынком алюминия, где самолеты и космические корабли содержат до 90% алюминиевых сплавов. Спрос на повышение эффективности использования топлива сделал алюминий все более популярным металлом в автомобильной промышленности, при этом содержание алюминия в современных автомобилях, по прогнозам, вырастет более чем на 60% в течение следующего десятилетия.

Упаковка и товары народного потребления

Более половины веса бытовой техники, такой как холодильники, духовки и стиральные машины, приходится на сталь. Сталь также популярна для использования в металлических лестницах, шурупах, гвоздях и других строительных материалах.

Нетоксичные свойства алюминия делают его идеальным для расфасованных пищевых продуктов, лекарств и напитков. Он также широко используется в производстве фольги и кухонной утвари и является неотъемлемой частью бесчисленного множества электронных устройств, включая смартфоны, телевизоры, компьютеры и светодиодные лампы.

КАКОЙ МЕТАЛЛ ПОЛУЧАЕТ МЕДАЛЬ?

Как мы уже упоминали, фунт стали почти всегда будет дешевле фунта алюминия. Однако это почти так же близко, как и к явному победителю. Проще говоря, лучший металл — это лучший металл для конкретной работы.

При выборе лучшего металла для вашего следующего проекта учитывайте характеристики конкретного применения не меньше, если не больше, чем стоимость.

Разница между сталью и алюминием: вес, прочность, коррозионная стойкость и стоимость

Разница между сталью и алюминием: вес, прочность, коррозионная стойкость и стоимость | Wenzel Metal Spinning

Перейти к навигации Перейти к содержимому

Ваш браузер устарел.

В настоящее время вы используете Internet Explorer 7/8/9, который не поддерживается нашим сайтом. Для получения наилучших результатов используйте один из последних браузеров.

  • Хром
  • Firefox
  • Пограничный браузер Internet Explorer
  • Сафари

Адама Хорнбахера из компании Wenzel Metal Spinning

Нержавеющая сталь и алюминий  – два наиболее популярных материала, используемых как для прядения металла, так и  для штамповки металла . Каждый материал имеет определенный и четкий набор характеристик, которые делают его подходящим или неподходящим материалом для работы. При выборе материала для вашей прядильной детали важно учитывать следующее: стоимость, форму прядения и, самое главное, конечное применение.

Подробнее о сравнении ниже:
  • Стоимость
  • Коррозионная стойкость
  • Прочность и торговая центром
  • Веса различия

СПИСОНА СПИНАЛИЗАЦИИ СПИНАЛИЗАЦИИ. видел большой объем общих продуктов. Некоторые из наших наиболее распространенных типов продукции:

  • Конусы
  • Полусфера
  • Головки резервуаров

Поговорите со специалистом

Какая разница в цене между алюминием и сталью?

Стоимость и цена всегда являются важным фактором, который следует учитывать при изготовлении любого продукта. Цена на сталь и алюминий постоянно колеблется в зависимости от мирового спроса и предложения, стоимости топлива, а также цены и наличия железной и бокситовой руды; однако сталь, как правило, дешевле (на фунт), чем алюминий (дополнительную информацию о стали см. в разделе «Гальванизация и нержавеющая сталь»). Стоимость сырья напрямую влияет на цену готового прядения. Есть исключения, но два одинаковых спиннинга (один из алюминия и один из стали) алюминиевая часть почти всегда будет стоить дороже из-за увеличения цены на сырье.

Какова коррозионная стойкость алюминия по сравнению со сталью?

Хотя пластичность очень важна для производства, самым важным свойством алюминия является его коррозионная стойкость без какой-либо дополнительной обработки после формования. Алюминий не ржавеет. С алюминием нет краски или покрытия, которое может стираться или стираться. Сталь или «углеродистая сталь» в мире металлов (в отличие от нержавеющей стали) обычно необходимо красить или обрабатывать после прядения, чтобы защитить ее от ржавчины и коррозии, особенно если стальная деталь будет работать во влажной, влажной или абразивной среде. среда.

Какова прочность алюминия по сравнению со сталью?

Алюминий — очень востребованный металл, поскольку он более податлив и эластичен, чем сталь. Алюминий может создавать формы, которые сталь не может, часто образуя более глубокие или более сложные вращения. Особенно предпочтительным материалом для деталей с глубокими и прямыми стенками является алюминий. Сталь является очень прочным и эластичным металлом, но, как правило, ее нельзя довести до таких предельных размеров, как алюминий, без растрескивания или разрыва в процессе прядения.

Какая разница в весе алюминия и стали?

Даже при возможности коррозии сталь тверже алюминия. Большинство прядильных сплавов и сплавов алюминия легче вмятины, вмятины или царапины по сравнению со сталью. Сталь прочна и с меньшей вероятностью деформируется, деформируется или изгибается под действием веса, силы или тепла. Тем не менее, компромисс прочности стали заключается в том, что сталь намного тяжелее/намного плотнее, чем алюминий. Сталь обычно в 2,5 раза плотнее алюминия.

Окончательное применение детали в конечном счете определит, из какого материала будет изготовлена ​​деталь, уравновешивая все ограничения и преимущества каждого материала.

Learn more