طبقه بندی آلیاژهای آلومینیوم تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده نمودار حالت آلومینیوم منیزیم

07.01.2024 -

تمام ترکیبات صنعتی آلومینیوم و آلیاژهای منیزیم از نظر محتوای منیزیم در منطقه نمودار حالت سیستم Al-Mg، مربوط به محلول جامد α هستند. غلظت محلول جامد با افزایش دما افزایش می‌یابد که در اصل امکان تقویت قابل توجه آلیاژهای Al-Mg را با اعمال عملیات حرارتی (سخت کردن) به آنها می‌دهد.
در حالت ریخته گری، آلیاژهای آلومینیوم حاوی بیش از 9% منیزیم ساختار α+β دارند. فاز β که یک ترکیب بین فلزی شکننده است، حاوی حدود 35 تا 38 درصد منیزیم است.
با توجه به نمودار فاز تعادلی در آلیاژهای با 10% Mg، فاز β از محلول جامد به دلیل کاهش حلالیت منیزیم در آلومینیوم با کاهش دما آزاد می شود (شکل 22). در شرایط انجماد واقعی، به دلیل فرآیندهای میکرولیکواسیون شدید و سرعت ناکافی فرآیندهای انتشار، فاز β از مایع مادر در دمای 450 درجه سانتی گراد به شکل یوتکتیک منحط آزاد می شود. این با آزمایش‌ها ثابت شد (آلیاژ سخت‌کننده در دماهای مختلف خاموش شد). مقدار فاز β تشکیل شده در نتیجه رسوب α از محلول جامد به محتوای منیزیم در آلیاژ بستگی دارد. طبق داده های موجود، هنگام ریخته گری در قالب ماسه، تا 7٪ در محلول جامد باقی می ماند.

مکانیسم انتشار فاز β بسته به مدت پیری به خوبی درک نشده است. توالی زیر از فرآیند پیری مجاز است: "مناطق" غنی شده با منیزیم، β بی تعادل" - تعادل β.
وجود زون ها تنها با اندازه گیری مقاومت الکتریکی آلیاژها تایید می شود. ساختار فازهای β" و β" که به صورت صفحات کوچک رسوب می کنند، بسیار پیچیده است.این فازها با تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفتند.
تأثیر زمان همگن H محیط خاموش کننده بر روند پیری در این کار مورد مطالعه قرار گرفت. هر چه زمان همگن شدن بیشتر باشد، منیزیم به طور یکنواخت در سطح مقطع دانه توزیع می شود. هنگامی که به مدت 16 ساعت همگن می شود، پیری بعدی منجر به تشکیل رسوبات تنها در مناطق غنی شده از منیزیم، یعنی نزدیک مرزهای دانه می شود و ساختار دندریتی آلیاژ به وضوح آشکار می شود. با افزایش تدریجی زمان همگن سازی، توزیع بارش بر سطح مقطع دانه ها پس از پیری تسطیح می شود. با این حال، حتی پس از حرارت دادن به مدت 160 ساعت، با توزیع یکنواخت ترشحات، مناطق فردی با طرح کلی دندریت ها شناسایی می شوند. در حالت دوم، بر خلاف تصویر مشاهده شده پس از همگن سازی به مدت 16 ساعت، مناطق نزدیک به مرز دانه در رسوبات تهی می شوند. در همه موارد ترشح به صورت سوزنی است.

علاوه بر زمان همگن شدن، تشکیل رسوبات تحت تأثیر شرایط کوئنچ است. هنگامی که در آب سرد خاموش می شود، فاز β در طول مرزهای دانه به شکل پیوسته در طول پیری بعدی آزاد می شود. خاموش کردن در آب جوش یا روغن داغ، پس از پیری، رسوب فاز β را در امتداد مرزهای دانه به شکل آخالهای جدا شده ایجاد می کند.
در بحث و تجزیه و تحلیل نتایج، مشخص شده است که تفکیک دندریتی باقیمانده و کاهش فضاهای خالی در مناطق مجاور مرزهای دانه تأثیر مهمی بر شرایط و ماهیت بارش فاز β دارد. جای خالی روند جداسازی فاز β را تسریع می کند، زیرا تشکیل آن با افزایش حجم همراه است.
بر اساس نمودار ناپایدار آلیاژهای سیستم Al-Mg (شکل 23)، نموداری از توالی تشکیل فاز β در طول پیری آلیاژها با 10٪ Mg پیشنهاد شده است (شکل 24). در امتداد مرزهای دانه، فرآیندهای جداسازی و تبدیل متوالی یک مرحله سریعتر انجام می شود، زیرا امکان تشکیل هسته در اینجا بیشتر است.

مناطق بدون رسوب در امتداد مرز دانه ها نقطه ضعف ریخته گری هستند و بنابراین تخریب در امتداد مرز دانه ها رخ می دهد، به ویژه در مرحله دوم، در هنگام خاموش شدن در آب سرد، زمانی که فاز β زنجیره های پیوسته را تشکیل می دهد. خواص مقاومتی قطعات ریخته گری کاهش می یابد. مقاومت به خوردگی به شدت در طول تبدیل β"→β بدتر می شود (شکل 25). می توان فرض کرد که مقاومت به خوردگی آلیاژها به ماهیت بارش فاز β بستگی دارد که در شکل 25 به وضوح قابل مشاهده است. مطابق با این واقعیت که آلیاژهای سخت شده در آب سرد، مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهند.
روی میز 12-14 ترکیبات و خواص آلیاژهای صنعتی سیستم Al-Mg را نشان می دهد.
آلیاژهای سیستم آلومینیوم - منیزیم حاوی حداکثر 6٪ Mg با عملیات حرارتی تقویت نمی شوند. سخت شدن محلول به طور قابل توجهی خواص مکانیکی آلیاژهای حاوی بیش از 9٪ Mg را بهبود می بخشد.

در بین آلیاژهای دوگانه آلومینیوم-منیزیم، آلیاژهای با 10-12% Mg بیشترین استحکام را با شکل پذیری بالا در حالت سخت شده دارند. با افزایش بیشتر در محتوای منیزیم، خواص مکانیکی آلیاژها کاهش می یابد، زیرا امکان تبدیل فاز β اضافی که باعث شکنندگی آلیاژ می شود، در طی عملیات حرارتی به محلول جامد وجود ندارد. بنابراین، تمام آلیاژهای صنعتی سیستم Al-Mg متعلق به نوع محلول های جامد با محتوای منیزیم بیش از 13٪ است.
آلیاژ AL13 علاوه بر منیزیم حاوی سیلیکون و منگنز است. افزودنی های سیلیکون به دلیل افزایش مقدار یوتکتیک مضاعف α+Mg2Si به بهبود خواص ریخته گری آلیاژ کمک می کنند. خواص مکانیکی آلیاژ AL13 با معرفی 1٪ Si کمی تغییر می کند: استحکام کمی افزایش می یابد و شکل پذیری کمی کاهش می یابد.
منگنز عمدتاً برای کاهش اثرات مضر آهن به آلیاژ AL13 اضافه می شود که در هنگام کریستالیزاسیون به صورت کریستال های سوزنی و صفحه ای شکل رسوب می کند و شکل پذیری آلیاژ را بسیار کاهش می دهد. هنگامی که منگنز به یک آلیاژ وارد می شود، ترکیب MnAl6 تشکیل می شود که در آن آهن حل می شود. این اتصال یک شکل اسکلتی فشرده یا حتی هم محوری دارد.
ناخالصی های آهن، مس، روی و نیکل بر مقاومت خوردگی آلیاژ AL13 تأثیر منفی می گذارد. با سیلیکون بیش از 0.8 درصد، مقاومت به خوردگی آلیاژ نیز کاهش می یابد و با افزودن منگنز افزایش می یابد.
آلیاژ درجه AL13 با عملیات حرارتی تقویت نمی شود و خواص مکانیکی پایینی دارد. مزیت آن مقاومت به خوردگی نسبتاً بالا در مقایسه با سیلومین ها، جوش پذیری خوب و (به دلیل وجود ترکیب Mg2Si در ساختار) افزایش مقاومت در برابر حرارت است.
آلیاژ AL13 برای تولید قطعاتی استفاده می شود که بار متوسط را تحمل می کنند و در شرایط آب دریا و مایعات کمی قلیایی کار می کنند. این آلیاژ برای ساخت قطعات برای کشتی سازی دریایی و همچنین برای قطعاتی که در دماهای بالا (تا 180-200 درجه سانتیگراد) کار می کنند استفاده می شود.
آلیاژهای (AL8, AL8M, AL27-1) با محتوای منیزیم بالا (9-11%) در حالت سخت شده دارای خواص مکانیکی بسیار بالایی هستند. با این حال، خواص مکانیکی آلیاژها در نمونه هایی که مستقیماً از قطعات ریخته گری بریده شده اند بسیار ناهموار است. دلیل اصلی خصوصیات ناهموار، ناهمگونی ریخته گری است که به صورت شلی انقباض و تخلخل، و همچنین آخال اکسید در قسمت های عظیم ریخته گری تشخیص داده می شود.
یکی از معایب مهم این آلیاژها افزایش حساسیت آنها به پیری طبیعی است. مشخص شده است که محتوای بیش از 10٪ Mg در آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم منجر به شکنندگی قطعات ریختگی سخت شده پس از ذخیره سازی طولانی مدت و در حین کار می شود.
روی میز شکل 15 تغییر در خواص مکانیکی آلیاژهای با محتوای منیزیم متفاوت را در طول پیری طبیعی طولانی مدت نشان می دهد. داده های ارائه شده نشان می دهد که با افزایش محتوای منیزیم، تمایل به پیری طبیعی افزایش می یابد. این منجر به افزایش نقطه تسلیم، استحکام نهایی و کاهش شدید شکل‌پذیری می‌شود.
هنگام آزمایش نمونه هایی از آلیاژهای با عمر یازده سال برای خوردگی بین دانه ای، مشخص شد که آلیاژهای حاوی کمتر از 8.8٪ Mg به این نوع خوردگی حساس نیستند و با محتوای منیزیم بالاتر، همه آلیاژهای مورد مطالعه درجه خوردگی بیشتری پیدا می کنند. تحت تأثیر پیری طبیعی مستعد خوردگی بین دانه ای است.
میانگین عمق ضایعات خوردگی کانونی بر روی سطح نمونه های آزمایش شده طبق روش استاندارد با غوطه وری به مدت یک روز در محلول NaCl 3٪ با افزودن 1٪ HCl: 0.11 میلی متر - با محتوای 8.8٪ Mg در آلیاژ، 0.22 میلی متر - در 11.5٪ منیزیم و 0.26 میلی متر - در 13.5٪ منیزیم.
آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم AL27 و AL27-1 دارای محتوای یکسانی از اجزای آلیاژی اصلی (منیزیم، بریلیم، تیتانیوم، زیرکونیوم) هستند. محتوای ناخالصی های آهن و سیلیکون در آلیاژ AL27-1 نباید از 0.05 درصد بیشتر باشد.

روی میز شکل 16 خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم-منیزیم حاوی ناخالصی های آهن، سیلیکون و منیزیم را نشان می دهد.
داده های بالا قبل از هر چیز نشان می دهد که آلیاژ حاوی کمتر از 9٪ منیزیم (0.1٪ آهن و سیلیکون هر کدام) خواص مکانیکی نسبتاً کمی دارد (σв = 28.5 kgf/mm2؛ δ5 = 12.5٪). از آلیاژهای مورد مطالعه، آلیاژ حاوی 10.5% Mg (σв = 38 kgf/mm2؛ δ5 = 26.5%) دارای بالاترین خواص مکانیکی است. با محتوای منیزیم 12.2٪، استحکام کششی نیز در سطح بالایی است (38.3 کیلوگرم بر میلی متر مربع)، اما ازدیاد طول کمی کمتر است (21٪).
هنگامی که میزان آهن در آلیاژ AL8 به 0.38٪ در همان محتوای سیلیکون (0.07٪) افزایش می یابد، هیچ تغییری در استحکام کششی مشاهده نمی شود و ازدیاد طول کمی کاهش می یابد. با افزایش سیلیکون در این آلیاژ به 0.22 درصد، هم استحکام کششی (تا 33.7 کیلوگرم بر میلی متر مربع) و هم ازدیاد طول (17.5 درصد) به طور قابل توجهی کاهش می یابد. افزایش محتوای سیلیکون به 0.34٪، حتی با محتوای آهن کم (0.10٪)، به طور قابل توجهی خواص مکانیکی را کاهش می دهد: استحکام کششی به 29.5 کیلوگرم بر میلی متر مربع و ازدیاد طول به 13٪ کاهش می یابد. اگر علاوه بر این، میزان آهن در این آلیاژ را به 0.37٪ افزایش دهیم، خواص مکانیکی بیشتر کاهش می یابد، اما به میزان کمتری نسبت به افزایش محتوای سیلیکون: استحکام کششی 27.6 کیلوگرم بر میلی متر مربع می شود و ازدیاد طول می شود. 10.5 درصد باشد.
دلیل تأثیر نامطلوب حتی مقادیر کم سیلیکون را می توان به وضوح تشکیل ترکیب Mg2Si به دلیل میل ترکیبی بالای سیلیکون به منیزیم دانست. هر چه سیلیکون در آلیاژ بیشتر باشد، این ترکیب بیشتر خواهد بود. ترکیب Mg2Si به شکل موسوم به "فونت چینی" متبلور می شود و در امتداد مرزهای دانه قرار دارد، پیوند دانه های محلول جامد را مختل می کند و علاوه بر این، مقدار معینی منیزیم را به هم متصل می کند.

در شکل 26، a، b برای مقایسه ریزساختار آلیاژهای آلومینیوم با 10٪ Mg در حالت ریخته گری، تهیه شده از مواد با خلوص مختلف نشان داده شده است. ساختار آلیاژ، ریخته گری شده از مواد با خلوص بالا، شامل دانه های محلول جامد منیزیم در آلومینیوم است که فاز Al3Mg2 در امتداد مرزهای آن قرار دارد. در ساختار آلیاژ تهیه شده بر روی مواد کم خلوص، علاوه بر فاز Al3Mg3، می توان ترکیب Mg3Si را به صورت فونت چینی و ترکیب FeAl3 را به صورت دو نوع صفحه - تخت و ستاره ای شکل (اینها ظاهراً بخش های مختلف یک شکل هستند). ترکیب Mg2Si در امتداد مرز دانه ها قرار دارد و صفحات FeAl3 در داخل دانه ها قرار دارند یا مرزهای آنها را قطع می کنند. در برخی موارد، صفحات FeAl3 کریستال های Mg2Si را قطع می کنند که نشان دهنده تبلور اولیه آنها از مذاب است. پس از عملیات حرارتی، فاز Mg2Si به یک محلول جامد می رود و ریزساختار آلیاژ تهیه شده از مواد با خلوص بالا نشان دهنده دانه های یک محلول جامد است (شکل 26c).
محدودیت شدید ناخالصی‌های مضر آهن و سیلیکون، و همچنین وارد کردن افزودنی‌های بریلیم، تیتانیوم و زیرکونیوم به آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم (AL27 و AL27-1) به افزایش قابل توجه مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی این آلیاژها کمک می‌کند. در مقایسه با آلیاژ CO AL8.
اثر آلیاژسازی اضافی آلیاژهای Al-Mg با خلوص بالا با افزودنی های عناصر مختلف را می توان با استفاده از مثال آلیاژ AL8M ردیابی کرد. یکی از معایب آلیاژهای Al-Mg (AL8, AL27) با محتوای منیزیم بالا (تا 11.5%) تمایل آنها به پیری طبیعی، کاهش خواص پلاستیک و احتمال ایجاد ترک در قطعات ریخته گری است. با این حال، می توان فرض کرد که راه هایی برای تثبیت خواص آلیاژ AL8 یافت می شود. یکی از آنها کاهش درجه فوق اشباع منیزیم محلول جامد α است، یعنی کاهش محتوای منیزیم در آلیاژ. در عین حال، سرعت فرآیند پیری به شدت کاهش می یابد. البته باید توجه داشت که با کاهش محتوای منیزیم در آلیاژ، خواص مکانیکی آلیاژ بدتر می شود. برای بهبود خواص مکانیکی آلیاژها در این مورد، اعمال آلیاژ و اصلاح ضروری است.

روی میز شکل 17 نتایج تاثیر مولیبدن و تیمار با نمک فلوروزیرکونات پتاسیم را بر روی خواص و اندازه دانه آلیاژ Al-Mg (10.5% Mg) با توجه به کار نشان می دهد.
اگر مذاب با فلوروزیرکونات پتاسیم تصفیه شود، معرفی مولیبدن در یک دهم درصد به پالایش بسیار قوی دانه کریستالی آلیاژ کمک می کند. بیشترین اثر آسیاب با وارد کردن 0.1% مو به آلیاژ AL8 به دست می آید.
پالایش دانه قوی تر با افزودن ترکیبی زیرکونیوم و مولیبدن نسبت به افزودن هر یک از این عناصر به طور جداگانه ظاهراً با این واقعیت توضیح داده می شود که حلالیت هر افزودنی در حضور دیگری کاهش می یابد. این باید منجر به تشکیل تعداد قابل توجهی از ذرات بین فلزی، یعنی مراکز هسته‌زایی شود. کریستالیزاسیون از بسیاری از مراکز، ساختار دانه ریزتری را فراهم می کند.
در مطابقت کامل با اثر پالایش دانه تغییر در خواص مکانیکی وجود دارد. نتایج آزمایش‌های مکانیکی ارائه‌شده نشان می‌دهد که تیمار مذاب با فلوروزیرکونات پتاسیم و معرفی ۰.۱ درصد مو باعث می‌شود که خواص مقاومتی آلیاژ از ۲۹.۹ به ۴۳-۴۴ کیلوگرم بر میلی‌متر مربع و استحکام تسلیم از ۱۸ به ۲۲ افزایش یابد. kgf/mm2 و کشیدگی نسبی از 14 تا 23 درصد. هنگامی که محتوای مولیبدن از 0.1٪ بیشتر شود، خواص مکانیکی بدتر می شود.
روی میز شکل 18 خواص مقایسه ای آلیاژهای AL8، AL8M و AL27-1 را نشان می دهد.

همانطور که قبلا ذکر شد، کاهش محتوای منیزیم در آلیاژهای Al-Mg و همچنین آلیاژسازی با افزودنی های مختلف، می تواند به طور قابل توجهی سرعت تجزیه یک محلول جامد فوق اشباع را کاهش دهد و همچنین سرعت خوردگی عمومی و حساسیت آلیاژها را تغییر دهد. خوردگی بین کریستالی
به منظور روشن شدن این اثر، کار نتایج آزمایش‌ها را در محفظه مرطوب آلیاژها با محتویات مختلف منیزیم و افزودنی‌های آلیاژی ارائه می‌کند (جدول 19).
مطالعات همچنین نشان داد که تغییر در افزایش وزن نسبی در طول زمان از یک قانون سهموی پیروی می کند. این نشان می دهد که یک فیلم اکسید متراکم با خواص محافظتی خوب روی سطح نمونه ها از همه آلیاژها تشکیل می شود. شدیدترین رشد فیلم اکسید در طول 500 روز اول رخ می دهد. پس از آن، سرعت اکسیداسیون تثبیت می شود. لازم به ذکر است که فیلم آلیاژهای اصلاح شده ظاهراً خواص محافظتی بهتری دارد.

مطالعه ریزساختار نشان داد که فرآیند خوردگی بین کریستالی در آلیاژهای حاوی در طول کل دوره آزمایش‌های خوردگی هیچ پیشرفت قابل‌توجهی دریافت نکرد.
آلیاژهای حاوی 11.5 درصد منیزیم رفتار متفاوتی دارند. ماهیت تغییر در افزایش وزن نسبی نمونه های آلیاژهای اصلاح شده نیز از قانون سهموی پیروی می کند. با این حال، سرعت اکسیداسیون در مقایسه با نرخ اکسیداسیون آلیاژهای حاوی 8.5٪ Mg به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و فیلم اکسیدی خواص محافظتی را در ضخامت قابل توجهی بیشتر به دست می‌آورد.
در آلیاژ اصلی، ماهیت تغییر در افزایش وزن نسبی نیز از قانون سهموی پیروی می کند. با این حال، در فاصله زمانی 300 تا 500 روز، افزایش شدید نرخ رشد فیلم اکسید مشاهده می شود. این پدیده را ظاهراً می توان با ترک خوردگی لایه اکسیدی در این مدت زمان به دلیل بروز تنش های داخلی قابل توجه در آن توضیح داد.
پس از اینکه اکسیدهای تازه تشکیل شده، ترک های لایه اکسیدی را ترمیم کردند، سرعت اکسیداسیون کاهش می یابد و در آینده تقریباً بدون تغییر باقی می ماند.
مطالعه ریزساختار آلیاژهای حاوی 11.5 درصد منیزیم نشان داد که در آلیاژ اصلی، پس از 300 روز آزمایش خوردگی، مرز دانه ها به دلیل بارش فاز β بسیار ضخیم شده و آلیاژ مستعد خوردگی بین کریستالی می شود. بدیهی است که در این مدت زمان، تشکیل ترک های خوردگی آغاز می شود، زیرا در روز 500 آزمایش، ترک های خوردگی بسیار عمیق به فلز نفوذ می کنند و مرزهای دانه های زیادی را می گیرند.
برخلاف آلیاژهای اصلاح نشده، در آلیاژهای اصلاح شده، فرآیند خوردگی بین کریستالی به لایه سطحی فلز محدود می شود و حتی پس از 1000 روز آزمایش خوردگی به شدت توسعه نمی یابد. لازم به ذکر است که فرآیند خوردگی بین کریستالی در آلیاژ اصلاح شده با زیرکونیوم و مولیبدن کمتر توسعه یافته است.
در مطابقت کامل با تغییرات ساختاری تغییرات در خواص مکانیکی آلیاژها می باشد.
همانطور که داده های جدول نشان می دهد. 19، استحکام کششی آلیاژهای اصلاح شده به طور مداوم در حال افزایش است که با فرآیند پیری طبیعی توضیح داده شده است. در آلیاژ اصلی دو فرآیند به صورت موازی اتفاق می افتد: پیری طبیعی که آلیاژ را تقویت می کند و فرآیند خوردگی بین کریستالی که آن را نرم می کند. در نتیجه، مقاومت کششی آلیاژ اصلی حتی تا 1000 روز آزمایش خوردگی تا حدودی کاهش می یابد.
حتی نشان‌دهنده‌تر تغییر در کشیدگی نسبی آلیاژها است: برای آلیاژ اصلی، افت شدید خواص پلاستیک پس از 100 روز آزمایش خوردگی شروع می‌شود، در حالی که برای آلیاژهای اصلاح‌شده تنها پس از 500 روز. لازم به ذکر است که کاهش شکل پذیری آلیاژهای اصلاح شده پس از 500 روز آزمایش خوردگی را می توان بیشتر با فرآیند شکنندگی آلیاژ در نتیجه پیری طبیعی توضیح داد تا با فرآیند خوردگی بین کریستالی.

معایب آلیاژهای Al-Mg با محتوای منیزیم بالا (AL8، AL8M، AL27-1، AL27) همچنین شامل حساسیت به خوردگی بین دانه ای و خوردگی تنشی است که در نتیجه گرمایش طولانی مدت در دمای بالای 80 درجه سانتیگراد ظاهر می شود (جدول 20). . بنابراین، این آلیاژها برای ساخت قطعات قدرتی که برای مدت کوتاهی در دمای 60- تا 60+ درجه سانتیگراد کار می کنند توصیه می شود و در برخی موارد می توان از آنها به جای برنزها و برنج کمیاب، فولادهای ضد زنگ و آلومینیوم تغییر شکل پذیر با موفقیت استفاده کرد. آلیاژها هنگام کارکرد اجزا و قطعات با کاربردهای زیاد (شامل ضربه و بارهای متناوب) تحت شرایط مختلف (از جمله آب دریا و مه).
برای کاهش تمایل به ایجاد ترک در ریخته گری های ساخته شده از این آلیاژها در طول عملیات طولانی مدت، لازم است محتوای منیزیم در آلیاژها را به 10٪ محدود کنید و قطعات را در روغن گرم شده تا 50-60 درجه سانتیگراد خاموش کنید.
آلیاژهای AL23 و AL23-1 در حالت سخت شده مستعد خوردگی بین دانه ای نیستند. در حالت ریخته گری این آلیاژها، هنگام آزمایش خوردگی بین دانه ای، ایجاد خوردگی در امتداد مرزهای دانه مشاهده می شود که ناشی از وجود فاز بتا اضافی در ساختار این آلیاژ در امتداد مرز دانه ها است که در طول مرز دانه آزاد می شود. فرآیند کریستالیزاسیون
خواص معمول آلیاژهای AL23-1 و AL23 در جدول آورده شده است. 21.

آلیاژهای AL23-1 و AL23 را می توان با جوش آرگون-قوس به طور رضایت بخشی جوش داد. استحکام اتصالات جوشی 80-90 درصد استحکام مواد پایه است. نتایج خوبی هنگام جوشکاری قطعات ریختگی ساخته شده از آلیاژ AL23-1 با قطعات ساخته شده از آلیاژ فرفورژه AMg6 به دست آمد.
آلیاژهای گریدهای AL23-1 و AL23 را می توان هم در حالت ریختگی و هم در حالت سخت شده استفاده کرد. در حالت ریخته گری، آلیاژهای AL23 و AL23-1 برای ساخت قطعاتی با بارهای ضربه ای استاتیک متوسط و نسبتاً کوچک در نظر گرفته شده اند. در حالت سخت شده، آلیاژ AL23-1 برای ساخت قطعاتی که تحت بارهای استاتیکی و ضربه ای متوسط کار می کنند در نظر گرفته شده است. آلیاژ درجه AL29 برای کار در شرایط مختلف آب و هوایی طراحی شده است. ریخته گری آلیاژی AL29 بدون عملیات حرارتی خاص استفاده می شود. آلیاژ AL29 در حالت ریختگی دارای مقاومت خوردگی رضایت بخشی است. به منظور افزایش بیشتر مقاومت در برابر خوردگی، قطعات ساخته شده از آلیاژ AL29 در اسید کرومیک آنودایز می شوند. آلیاژ AL29 که برای قالب گیری تزریقی در نظر گرفته شده است، از نظر ترکیب شیمیایی با آلیاژ AL13 در محتوای منیزیم بالاتر و همچنین میزان ناخالصی مجاز کمتری متفاوت است. آلیاژ در حالت ریختگی استفاده می شود. از نظر خواص مکانیکی و ریخته گری، آلیاژ AL29 بر آلیاژ AL13 برتری دارد و از نظر سایر مشخصات مشابه آن است و برای ساخت قطعاتی که تحت بارهای استاتیکی و ضربه ای متوسط کار می کنند و همچنین در دستگاه هایی که در مناطق نیمه گرمسیری کار می کنند استفاده می شود. آب و هوا قطعات ساخته شده از آلیاژ AL29 می توانند برای مدت طولانی در دمای تا 150 درجه سانتیگراد کار کنند.
آلیاژ AL22 برای قالب‌گیری تزریقی توسعه داده شده است که برای ساخت قطعاتی که در تاسیسات و مجموعه‌ها در دماهای بالا برای چند دقیقه و گاهی چند ده دقیقه کار می‌کنند کاربرد دارد. آلیاژ AL22 حاوی مقدار زیادی منیزیم (10.5-13٪) است که امکان استفاده از ریخته گری از آن را در حالت سخت شده فراهم می کند. آلیاژ کردن آلیاژ با افزودنی های کوچک تیتانیوم و بریلیم به بهبود خواص ریخته گری و استحکام آن کمک می کند. آلیاژ AL22 نسبت به آلیاژ AL13 هم از نظر خواص فنی، هم از نظر ویژگی های استحکام و هم مقاومت در برابر حرارت برتری دارد. برای بیشترین استحکام آلیاژ، باید حاوی منیزیم در حد بالایی (تا 13٪) و سیلیکون در حد پایین باشد. برای ریخته‌گری قطعات با پیکربندی پیچیده، محتوای منیزیم باید در حد پایین و سیلیکون در حد بالایی باشد.
نقطه ضعف آلیاژ کاهش شکل پذیری است. آلیاژ AL22 برای ریخته‌گری قطعات با پیکربندی پیچیده استفاده می‌شود که تحت بارهای استاتیکی متوسط (قطعات سنگدانه و نوع ابزار) تحت شرایط خورنده جو و آب دریا عمل می‌کنند. این آلیاژ بیشترین کاربرد را برای قالب گیری تزریقی قطعات دارد. در این حالت از ریخته گری ها در حالت ریخته گری استفاده می شود. قطعات ساخته شده از آلیاژ AL22 می توانند برای مدت طولانی در دمای 200 درجه سانتیگراد کار کنند.
آلیاژ ریخته گری جدید گرید AL28 در حالت ریخته گری (بدون عملیات حرارتی) برای ساخت اتصالات برای خطوط لوله آب شیرین، سیستم های نفت و سوخت و همچنین برای قطعات مکانیزم و تجهیزات کشتی استفاده می شود که دمای عملیاتی آنها وجود ندارد. در دماهای بالاتر، تجزیه شدید محلول جامد و رسوب فاز β در امتداد مرزهای دانه رخ می دهد که باعث شکنندگی آلیاژ می شود.
روی میز شکل 22 خواص مکانیکی آلیاژ AL28 را بسته به محتوای عناصر آلیاژی اصلی در ترکیب درجه نشان می دهد.
ورود 0.1-0.2% Zr به آلیاژ AL28 باعث افزایش خواص مقاومتی 2-3 کیلوگرم بر میلی‌متر مربع و چگالی قطعات ریخته‌گری به دلیل تشکیل آلیاژ زیرکونیوم هیدرید است که در دمای ذوب پایدار است. هنگام استفاده از مواد اولیه با خلوص بالا به عنوان شارژ، افزایش قابل توجهی در استحکام و شکل پذیری آلیاژ مشاهده می شود.

آلیاژ LL28 مقاومت در برابر خوردگی بالایی در آب شیرین و دریا و همچنین در جو دریایی دارد. مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ در این شرایط به آلومینیوم خالص نزدیک می شود.
در شکل شکل 27 نتایج آزمایش مقاومت به خوردگی آلیاژ AL28 را در محلول 3% NaCl اسیدی شده با 0.1% H2O2 نشان می دهد. مدت زمان آزمایش 1000 ساعت بود و برای مقایسه، آلیاژهای AL8، AL13 و AL4 در شرایط یکسان مورد آزمایش قرار گرفتند.

روی میز شکل 23 نتایج آزمایش کشش نمونه های آلیاژهای AL28، AL4 و AL13 را قبل و بعد از قرار گرفتن در معرض محلول آبی 3% NaCl + 0.l% H2O2 نشان می دهد که تایید می کند که مقاومت به خوردگی آلیاژ AL28 برتر از آن است. سایر آلیاژهای آلومینیوم مورد مطالعه
خواص مکانیکی آلیاژ AL28 پس از قرار گرفتن در یک محیط خورنده به مدت 10000 ساعت بدون تغییر باقی ماند، در حالی که آلیاژ AL4 مقداری بدتر شدن خواص مقاومتی و کاهش قابل توجه (بیش از 50٪) در ازدیاد طول را نشان داد.

افزایش مقاومت به خوردگی آلیاژ AL28 با حضور یک افزودنی منگنز توضیح داده می شود که تأثیر مفیدی بر خواص خوردگی آلومینیوم خالص و برخی از آلیاژهای آلومینیوم دارد. آلیاژ AL28 تحت تنش در دماهای معمولی و همچنین هنگامی که تا 100 درجه سانتیگراد گرم می شود و برای مدت طولانی (تا 1000 ساعت) نگهداری می شود، تمایلی به خوردگی نشان نمی دهد. با این حال، حتی قرار گرفتن در معرض نسبتا کوتاه مدت در دماهای بالاتر از 100 درجه سانتیگراد به شدت عملکرد این آلیاژ را در یک محیط خورنده کاهش می دهد، که عملاً استفاده از آن را در دماهای بالا غیرممکن می کند.
آزمایش‌های خوردگی ریخته‌گری‌های آزمایشی در شرایط طبیعی (در دریای سیاه) به مدت 2-3 سال نشان داد که آلیاژ AL28 مستعد خوردگی حفره‌ای نیست. آلیاژ AL28 ثابت کرده است که یکی از مقاوم ترین آلیاژهای آلومینیوم است که در آب دریا با سرعت 10 متر بر ثانیه آزمایش می شود. عملکرد میل لنگ کمپرسورهای فریون مهر و موم شده تهویه مطبوع کشتی برای چندین سال امکان و قابلیت اطمینان ساخت آنها را از آلیاژ AL28 به عنوان ماده ای مقاوم در برابر عمل فریون-22 تأیید کرده است.
باید گفت که اخیراً اهمیت زیادی به خوردگی تنشی داده شده است، زیرا در مهندسی مکانیک مدرن و به‌ویژه کشتی‌سازی، در شرایط دماهای گرمسیری، رطوبت بالا و آب دریا، تقاضای فزاینده‌ای بر مقاومت و عملکرد مواد وارد شده است. کار جالبی است که مطالعه حساسیت آلیاژهای آلومینیوم ریخته‌گری شده به ترک خوردگی تنشی را توصیف می‌کند.
نیروی کششی با استفاده از فنر سیم پیچ از پیش کالیبره شده ایجاد شد. بار به نمونه ای با قطر 5 میلی متر منتقل شد. شکل نمونه امکان اتصال حمام هایی با محیط خورنده را به آن فراهم می کرد. برای جلوگیری از خوردگی تماسی، دستگیره های نصب از حمام جدا می شوند. محلول آبی 3% NaCl + 0.1% H2O2 به عنوان یک محیط خورنده استفاده شد.
برای تعیین زمان شکست بسته به بزرگی تنش، نمونه ها در تاسیساتی قرار گرفتند که در آن نیرویی مربوط به 1.2-0.4 از مقاومت تسلیم معمولی ایجاد شد. نتایج به دست آمده در شکل نشان داده شده است. 28، 29، 30.

بنابراین، برای تمام آلیاژهای مورد مطالعه، وابستگی زمانی "عمر" نمونه ها به تنش در هوا (یعنی استحکام طولانی مدت در دمای اتاق) در تنش مختصات - لگاریتم زمان تا شکست با یک خط مستقیم بیان می شود. که مشخصه اکثر مواد فلزی است: با افزایش بار، زمان قبل از تخریب نمونه ها کاهش می یابد. با این حال، رابطه تنش زمان تا شکست برای مگنالیوم ها (AL28، AL8 و AL27-1) با یک منحنی شکسته، متشکل از دو شاخه تقریباً مستقیم بیان می شود. شاخه سمت چپ منحنی نشان می دهد که مقاومت به خوردگی این آلیاژها تحت تنش تا حد زیادی به سطح تنش بستگی دارد. افزایش بار منجر به کاهش شدید "عمر" نمونه می شود. در بارهای پایین تر، وابستگی زمان به شکست به تنش از بین می رود، یعنی در این تنش ها، "طول عمر" نمونه ها به سطح تنش بستگی ندارد - شاخه سمت راست یک خط مستقیم است، تقریباً موازی با محور زمان. . برای این آلیاژها به نظر می رسد یک حد یا "آستانه" برای مقاومت در برابر خوردگی تنشی وجود دارد.
لازم به ذکر است که حد مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ AL28 تحت تنش مقدار قابل توجهی تقریباً برابر با مقاومت تسلیم شرطی است. همانطور که مشخص است، سطح تنش های ساختاری معمولاً از استحکام تسلیم تجاوز نمی کند، یعنی می توان فرض کرد که ترک خوردگی قطعات ریخته گری ساخته شده از این آلیاژ عملاً منتفی است.
برای آلیاژ AL8 حد مقاومت در برابر خوردگی تنشی از 8 kgf/mm2 تجاوز نمی کند که تقریباً 2 برابر کمتر از استحکام تسلیم این آلیاژ است و نشان دهنده مقاومت خوردگی تنشی کم آن است.
حد مقاومت در برابر خوردگی تنش آلیاژ AL27-1 را می توان برابر با قدرت تسلیم شرطی آن در نظر گرفت. آلیاژ AL27-1 مانند آلیاژ AL8 حاوی حدود 10 درصد منیزیم است، اما آلیاژ اضافی آن با مقادیر کمی (0.05-0.15 درصد) بریلیم، تیتانیوم و زیرکونیوم منجر به کاهش حساسیت آن به ترک خوردگی می شود.
مطالعه حساسیت به ترک خوردگی تحت تأثیر گرما به منظور تعیین دماهایی انجام شد که در آن آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم از گریدهای AL8، AL27-1 و AL28 قادر به حفظ مقاومت در برابر خوردگی تنشی برای مدت طولانی هستند. و همچنین برای ایجاد اجازه گرمایش کوتاه مدت قطعات ساخته شده از این آلیاژها در طول فرآیند ساخت آنها (به عنوان مثال، در هنگام اشباع، استفاده از پوشش های محافظ و غیره). نمونه‌های این آلیاژها در دمای 70، 100، 125 و 150 درجه سانتی‌گراد از 1 تا 1000 ساعت بسته به دمای حرارت دهی شده و سپس تحت تنش‌هایی معادل 0.9-0.8 سطح تنشی که در آن ترک خوردگی رخ نمی‌دهد، آزمایش شدند. برای حالت اولیه تعریف شده است.
در شکل نشان داده شده است. داده‌های 31 نشان می‌دهند که مقاومت در برابر خوردگی تنش آلیاژ AL28 با حرارت دادن به 100 درجه سانتی‌گراد برای مدت طولانی کاهش نمی‌یابد و گرمایش کوتاه‌مدت تا 150 درجه سانتی‌گراد بدون از دست دادن عملکرد در یک محیط خورنده مجاز است.

نتایج آزمایش مقاومت به خوردگی تحت تنش آلیاژهای AL8 و AL27-1 تحت پیش گرمایش نشان داد که استفاده از قطعات ساخته شده از این آلیاژها در دماهای بالا در شرایط خوردگی عملاً غیرقابل قبول است. نتایج به‌دست‌آمده از مطالعه حساسیت آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم AL8، AL27-1 به ترک خوردگی هم در حالت دریافتی و هم پس از پیری مصنوعی به ما این امکان را می‌دهد که به این نتیجه برسیم که رفتار خوردگی آنها در شرایط تنش در درجه اول توسط پایداری جامد تعیین می‌شود. ساختار راه حل
مقایسه مقاومت خوردگی تنشی آلیاژهای AL8 و AL27-1 حاوی مقدار منیزیم یکسان نشان می دهد که آلیاژ AL27-1 که ساختار آن با آلیاژ اضافی تثبیت می شود، مقاومت به خوردگی تنشی بالاتری دارد. آلیاژ AL28 حاوی 4.8-6.3 درصد پایداری محلول جامد که از آلیاژهای با 10 درصد Mg بیشتر است، در برابر ترک خوردگی مقاوم‌تر است.

سوال 1. نمودار فاز سیستم آلومینیوم- مس را رسم کنید. برهمکنش اجزا را در حالت مایع و جامد توصیف کنید، اجزای ساختاری را در تمام مناطق نمودار فاز نشان دهید، و ماهیت تغییر در خواص آلیاژها را در یک سیستم معین با استفاده از قوانین کورناکوف توضیح دهید.

مهمترین ناخالصی دورالومین مس است.

نمودار فاز آلیاژهای A1-Cu (شکل 1.) به نمودارهای فازی از نوع III اشاره دارد، زمانی که اجزا تشکیل یک محلول جامد با

حلالیت محدود، با کاهش دما کاهش می یابد. در آلیاژهایی که دارای نمودار فازی از این نوع هستند، یک ثانویه

تبلور همراه با تجزیه جزئی یک محلول جامد. چنین آلیاژهایی را می توان تحت عملیات حرارتی گروه III و IV قرار داد، یعنی سخت شدن

نمودار وضعیت آلیاژهای آلومینیوم - مس.

از نمودار فاز A1 - Cu چنین استنباط می شود که بیشترین حلالیت مس در آلومینیوم در دمای 548 درجه مشاهده می شود.

5.7%؛ با کاهش دما، حلالیت مس در آلومینیوم کاهش می یابد و در دمای اتاق 0.5٪ است. اگر آلیاژهایی با محتوای مس از 0.5 تا 5.7 درصد با حرارت دادن بالاتر از دماهای تبدیل فاز (به عنوان مثال، بالاتر از نقطه 5 در نمودار فاز آلیاژهای A1 - Cu) خاموش شوند، آنگاه آلیاژ به یک جامد همگن تبدیل می شود. راه حل الف پس از کوئنچ، محلول جامد در آلیاژ تجزیه می شود که همراه با آزاد شدن یک فاز اضافی با درجه پراکندگی بالا است. چنین فازی در آلیاژهای Al - Cu ترکیب شیمیایی سخت و شکننده CuAl 2 است.

تجزیه یک محلول جامد فوق اشباع می تواند برای مدت طولانی زمانی رخ دهد که آلیاژ در دمای اتاق (پیری طبیعی) و سریعتر در دماهای بالا (پیری مصنوعی) نگهداری شود. در نتیجه پیری، سختی و استحکام آلیاژ افزایش می یابد، در حالی که شکل پذیری و چقرمگی کاهش می یابد.

با توجه به تئوری پیری که به طور کامل با استفاده از قوانین کورناکوف توسعه یافته است، فرآیند پیری در آلیاژها در چند مرحله انجام می شود. سخت شدن آلیاژهای مشاهده شده در نتیجه پیری مربوط به دوره بارش فازهای اضافی در حالت بسیار پراکنده است. تغییرات ایجاد شده در ساختار را فقط می توان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مشاهده کرد. به طور معمول، این مرحله از فرآیند در آلیاژهای سخت شده در طول پیری طبیعی رخ می دهد. در عین حال، سختی و استحکام آلیاژ افزایش می یابد.

هنگامی که آلیاژهای سخت شده تا دماهای نسبتاً پایین، متفاوت برای آلیاژهای مختلف (پیری مصنوعی) گرم می شوند، مرحله دوم رخ می دهد که شامل بزرگ شدن ذرات فازهای رسوب شده است. این فرآیند را می توان با استفاده از میکروسکوپ نوری مشاهده کرد. ظهور رسوبات بزرگ شده فازهای تقویتی در ریزساختار همزمان با یک تغییر جدید در خواص - کاهش استحکام و سختی آلیاژ و افزایش انعطاف پذیری و چقرمگی آن است. پیری فقط در آلیاژهایی مشاهده می شود که دارای نمودار فاز با حلالیت محدود هستند که با کاهش دما کاهش می یابد. از آنجایی که تعداد زیادی از آلیاژها دارای این نوع نمودار هستند، پدیده پیری بسیار رایج است. عملیات حرارتی بسیاری از آلیاژهای غیر آهنی - آلومینیوم، مس و غیره بر اساس پدیده پیری است.

در آلیاژهای A1 - Cu مورد بحث در بالا، این فرآیند به شرح زیر است. در طول پیری طبیعی در یک آلیاژ سخت شده، مناطق (دیسک) با محتوای مس افزایش یافته تشکیل می شود. ضخامت این زون ها که زون های گوینیر-پرستون نامیده می شوند برابر با دو تا سه لایه اتمی است. هنگامی که تا 100 درجه و بالاتر گرم می شود، این مناطق به فاز Ө تبدیل می شوند که یک تغییر آلوتروپیک ناپایدار از ترکیب شیمیایی CuA1 2 است. در دماهای بالاتر از 250 درجه، فاز 9 اینچی به فاز Ө (CuA1 2) تبدیل می شود. بعلاوه، بارش فاز Ө (CuA1 2) رخ می دهد. آلیاژ بیشترین سختی و استحکام را در مرحله اول پیری دارد.

در دورالومین درجه D1، فاز Ө نیز در حین تجزیه محلول جامد آزاد می شود و در دورالومین درجه D16 چندین فاز از این قبیل وجود دارد.

فن آوری عملیات حرارتی قطعات ساخته شده از دورالومین شامل سخت شدن است که برای به دست آوردن محلول جامد فوق اشباع و پیری طبیعی یا مصنوعی انجام می شود. برای سخت شدن، قطعات را تا 495 درجه حرارت داده و در آب سرد سرد می کنند.

قطعات سخت شده با نگه داشتن آنها در دمای اتاق دچار پیری طبیعی می شوند. پس از 4-7 روز پیری، قطعات بالاترین استحکام و سختی را به دست می آورند. بنابراین، استحکام کششی دورالومین درجه D1 در حالت آنیل شده 25 است کیلوگرم بر میلی متر 2 , و سختی آن برابر است ن که در = 45; پس از سخت شدن و پیری طبیعی، استحکام کششی 40 است کیلوگرم بر میلی متر 2 , و سختی به افزایش می یابد ن V = 100.

زمان لازم برای تجزیه یک محلول جامد را می توان با حرارت دادن دورالومین سخت شده تا 100 تا 150 ◦ (پیری مصنوعی) به چند ساعت کاهش داد، با این حال، مقادیر سختی و استحکام با پیری مصنوعی کمی کمتر از طبیعی است. سالخورده. مقاومت در برابر خوردگی نیز تا حدودی کاهش می یابد. گریدهای دورالومین D16 و D6 بالاترین سختی و استحکام را پس از سخت شدن و کهنگی دارند.گریدهای دورالومین DZP و D18 آلیاژهایی با افزایش شکل پذیری هستند.

دورالومین ها به دلیل وزن مخصوص کم و خواص مکانیکی بالا پس از عملیات حرارتی در صنایع مختلف به ویژه در ساخت هواپیما کاربرد فراوانی دارند.

هنگام علامت گذاری دورالومینین ها، حرف D مخفف "دورالومین" است و عدد آن عدد معمولی آلیاژ است.

2. نمودار حالت آلیاژهای آهن-کربن

آلیاژهای آهن و کربن به طور معمول به عنوان آلیاژهای دو جزئی طبقه بندی می شوند. ترکیب آنها، علاوه بر اجزای اصلی - آهن و کربن، حاوی مقادیر کمی از ناخالصی های رایج - منگنز، سیلیکون، گوگرد، فسفر، و همچنین گازها - نیتروژن، اکسیژن، هیدروژن و گاهی اوقات اثری از برخی عناصر دیگر است. آهن و کربن یک ترکیب شیمیایی پایدار Fe 3 C (93.33٪ Fe و 6.67٪ C) را تشکیل می دهند که کاربید آهن یا سمنتیت نامیده می شود. در آلیاژهای آهن-کربن مورد استفاده (فولادها، چدن ها) میزان کربن از 67/6 درصد تجاوز نمی کند و بنابراین آلیاژهای آهن با کاربید آهن (سیستم Fe-Fe 3 C) که جزء دوم آن سمنتیت است، کاربردی هستند. اهمیت.

هنگامی که محتوای کربن بالای 6.67٪ باشد، آهن آزاد در آلیاژها وجود نخواهد داشت، زیرا همه آنها وارد ترکیب شیمیایی با کربن می شوند. در این حالت، اجزای آلیاژها کاربید آهن و کربن خواهند بود. آلیاژها به سیستم دوم Fe 3 C - C تعلق دارند که به اندازه کافی مطالعه نشده است. علاوه بر این، آلیاژهای آهن-کربن با محتوای کربن بالای 6.67 درصد بسیار شکننده هستند و عملاً مورد استفاده قرار نمی گیرند.

آلیاژها برعکس، Fe -Fe 3 C (با محتوای C تا 6.67٪) از اهمیت عملی بالایی برخوردار است. در شکل شکل 2 نمودار ساختاری وضعیت آلیاژهای Fe - Fe 3 C را نشان می دهد که در مختصات دما - غلظت رسم شده است. محور ordinate دمای گرمایش آلیاژها را نشان می دهد و محور abscissa غلظت کربن را به صورت درصد نشان می دهد. مختصات سمت چپ مربوط به 100٪ محتوای آهن، و ordinate سمت راست مربوط به 6.67٪ محتوای کربن (یا 100٪ غلظت Fe 3 C) است.

در نقطه سمت راست نقطه ذوب Fe 3 C، مربوط به 1550 درجه (نقطه) است D روی نمودار).

با توجه به اینکه آهن دارای تغییراتی است، در سمت چپ، علاوه بر نقطه ذوب آهن، 1535 درجه (نقطه) آدر نمودار، دمای تبدیل‌های آلوتروپیک آهن نیز نشان داده شده است: 1390 درجه (نقطه) ن ) و 910 درجه (نقطه G).

بنابراین، دستورات نمودار مربوط به اجزای خالص آلیاژ (آهن و سیمانیت) است و بین آنها نقاط مربوط به آلیاژهایی با غلظت های مختلف از 0 تا 6.67٪ C وجود دارد.

برنج. 2. نمودار ساختاری وضعیت آلیاژهاFe - Fe 3 سی .

تحت شرایط خاص، ممکن است یک ترکیب شیمیایی (سیمنتیت) تشکیل نشود که به محتوای سیلیکون، منگنز و سایر عناصر و همچنین به سرعت سرد شدن شمش ها یا ریخته گری بستگی دارد. در این حالت کربن در آلیاژها در حالت آزاد به صورت گرافیت آزاد می شود. در این حالت، دو سیستم آلیاژی (Fe -Fe 3 C و Fe 3 C -C) وجود نخواهد داشت. آنها با یک سیستم آلیاژی منفرد Fe-C جایگزین می شوند که ترکیبات شیمیایی ندارد.

2.1 اجزای ساختاری آلیاژهای آهن-کربن.

تجزیه و تحلیل میکروسکوپی نشان می دهد که شش جزء ساختاری در آلیاژهای آهن-کربن به نام های فریت، سمنتیت، آستنیت و گرافیت و همچنین پرلیت و لدبوریت تشکیل شده است.

فریتمحلول جامد کربن در Fe a نامیده می شود. از آنجایی که حلالیت کربن در آهن ناچیز است، می توان فریت را تقریباً خالص Fe a در نظر گرفت. فریت دارای یک شبکه مکعبی در مرکز بدن (BC) است. در زیر میکروسکوپ، این جزء ساختاری به شکل دانه های سبک در اندازه های مختلف ظاهر می شود. خواص فریت مانند آهن است: نرم و انعطاف پذیر است و دارای مقاومت کششی 25 است. کیلوگرم بر میلی متر 2 , سختی ن که در = 80، کشیدگی نسبی 50%. شکل پذیری فریت به اندازه دانه آن بستگی دارد: هر چه دانه ریزتر باشد، پلاستیسیته آن بیشتر است. تا 768 درجه (نقطه کوری) فرومغناطیسی و بالاتر از آن پارامغناطیس است.

سیمانیتکاربید آهن Fe 3 C نامیده می شود. سیمنتیت دارای شبکه لوزی پیچیده است. در زیر میکروسکوپ، این جزء ساختاری ظاهر صفحات یا دانه هایی با اندازه های مختلف است. سیمانیت سخت است (ن که در > 800 واحد) و شکننده است و ازدیاد طول نسبی آن نزدیک به صفر است. بین سمنتیت آزاد شده در طی تبلور اولیه از یک آلیاژ مایع (سیمنتیت اولیه یا C1) و سمنتیت آزاد شده از محلول جامد Y-austenite (سیمنتیت ثانویه یا C2) تمایز قائل می شود. علاوه بر این، در طول تجزیه محلول جامد a (منطقه G.P.Q. در نمودار حالت)، سمنتیت برجسته است، که بر خلاف موارد قبلی، سمنتیت سوم یا C3 نامیده می شود. تمام اشکال سمنتیت ساختار و خواص کریستالی یکسانی دارند، اما اندازه ذرات متفاوت - صفحات یا دانه ها. بزرگترین آنها ذرات سمنتیت اولیه و کوچکترین آنها ذرات سمنتیت اولیه هستند. سیمانیت تا 210 درجه (نقطه کوری) فریمغناطیس و بالاتر از آن پارامغناطیس است.

آستنیت محلول جامد کربن در Fe Y نامیده می شود. آستنیت دارای یک شبکه مکعبی وجه محور (K12) است. در زیر میکروسکوپ، این جزء ساختاری ظاهر دانه های سبک با خطوط دوتایی مشخصه (دوقلو) دارد. سختی آستنیت است ن که در = 220. آستنیت پارامغناطیس است.

گرافیتدارای یک شبکه شش ضلعی شل با آرایش لایه ای از اتم ها است. در زیر میکروسکوپ، این جزء ساختاری به شکل صفحاتی با اشکال و اندازه های مختلف در چدن خاکستری، شکل پوسته مانند در چدن چکش خوار و شکل کروی در چدن با مقاومت بالا است. خواص مکانیکی گرافیت بسیار کم است.

تمام چهار جزء ساختاری ذکر شده در عین حال فازهای سیستم آلیاژهای آهن-کربن نیز هستند، زیرا آنها همگن هستند - محلول های جامد (فریت و آستنیت)، یک ترکیب شیمیایی (سیمنتیت) یا یک ماده عنصری (گرافیت).

اجزای ساختاری لدبوریت و پرلیت همگن نیستند. آنها مخلوط های مکانیکی با خواص ویژه (یوتکتیک و یوتکتوئید) هستند.

پرلیتمخلوط یوتکتوئیدی از فریت و سمنتیت نامیده می شود. از آستنیت در طی کریستالیزاسیون ثانویه تشکیل شده و حاوی 0.8% C است. دمای تشکیل پرلیت 723 درجه است. این دمای بحرانی که فقط در فولاد مشاهده می شود، نقطه نامیده می شود A±.پرلیت می‌تواند ساختار لایه‌ای داشته باشد، زمانی که سمنتیت شکل صفحه‌ای داشته باشد، یا ساختار دانه‌ای، زمانی که سمنتیت به شکل دانه باشد. خواص مکانیکی پرلیت لایه ای و دانه ای تا حدودی متفاوت است. پرلیت لایه ای دارای مقاومت کششی 82 است کیلوگرم بر میلی متر 2 , ازدیاد طول نسبی 15 درصد، سختی ن V = 190-^-230. استحکام کششی پرلیت دانه ای 63 است کیلوگرم بر میلی متر 2 , ازدیاد طول نسبی 20% و سختی R = 1.60-g-190.

لدبوریتمخلوط یوتکتیک آستنیت و سمنتیت نامیده می شود. در طی فرآیند تبلور اولیه در 1130 درجه تشکیل می شود. این کمترین دمای تبلور در سیستم آلیاژهای آهن-کربن است. آستنیت که بخشی از لدبوریت است در 723 درجه به پرلیت تبدیل می شود. بنابراین، در زیر 723 درجه و تا دمای اتاق، لدبوریت از مخلوطی از پرلیت و سمنتیت تشکیل شده است. او خیلی سخت است (ن V ^700) و شکننده است. وجود لدبوریت از ویژگی های ساختاری چدن های سفید است. خواص مکانیکی آلیاژهای آهن-کربن بسته به تعداد اجزای ساختاری، شکل، اندازه و محل آنها متفاوت است.

نمودار ساختاری وضعیت Fe-Fe 3 C یک نمودار پیچیده است، زیرا در آلیاژهای آهن-کربن نه تنها تحولات مرتبط با تبلور رخ می دهد، بلکه تبدیل در حالت جامد نیز رخ می دهد.

مرز بین فولاد و چدن سفید غلظت کربن 2 درصد است و ویژگی ساختاری آن وجود یا عدم وجود لدبوریت است. آلیاژهایی با درصد کربن کمتر از 2 درصد (که لدبوریت ندارند) فولاد و آلیاژهایی با درصد کربن بیش از 2 درصد (که در ساختار خود لدبوریت دارند) چدن سفید نامیده می شوند.

بسته به غلظت کربن و ساختار فولاد، چدن ها معمولاً به گروه های ساختاری زیر تقسیم می شوند: فولادهای هیپویوتکتوئیدی (تا 0.8٪ C). ساختار - فریت و پرلیت؛ فولاد یوتکتوئید (0.8٪ C)؛ ساختار - پرلیت؛

فولادهای هایپریوتکتوئیدی (بیش از 0.8 تا 2% C)؛ ساختار - پرلیت به سمنتیت ثانویه؛

چدن سفید هیپوئوتکتیک (بیش از 2 تا 4.3٪ C)؛ ساختار - لدبوریت (تجزیه شده)، پرلیت و سمنتیت ثانویه؛

چدن سفید یوتکتیک (4.3% C)؛ ساختار - لدبوریت؛

چدن سفید هایپریوتکتیک (بیش از 4.3 تا 6.67٪ C)؛ ساختار - لدبوریت (تجزیه شده) و سمنتیت اولیه.

این تقسیم، همانطور که از نمودار فاز Fe-Fe 3 C مشاهده می شود، مربوط به وضعیت ساختاری این آلیاژها است که در دمای اتاق مشاهده می شود.

سوال 3.

یک آلیاژ کاربید ابزار را برای آسیاب ریز سطح یک قطعه ساخته شده از فولاد 30KhGSA انتخاب کنید. مشخصات را ارائه دهید، نام تجاری انتخابی آلیاژ را رمزگشایی کنید، ویژگی های ساختاری و خواص آلیاژ را توصیف کنید.

ابزارها به سه گروه برش (برش، مته، فرز و ...)، اندازه گیری (سنج، حلقه، کاشی و غیره) و ابزارهای شکل دهی فلزات سرد و گرم (مهر، تخته نقشه کشی و ...) تقسیم می شوند. بسته به نوع ابزار، الزامات فولادها برای ساخت آنها متفاوت است.

نیاز اصلی فولادها برای ابزارهای برش وجود سختی بالا است که در دماهای بالا که در هنگام پردازش فلزات با برش ایجاد می شود کاهش نمی یابد (مقاومت قرمز). سختی ابزارهای برش فلز باید Rc = 60÷65 باشد. علاوه بر این، فولادهای ابزار برش باید دارای مقاومت سایش، استحکام و چقرمگی رضایت بخش باشند.

فولادهای پرسرعت بیشترین کاربرد را برای ساخت ابزارهای برش دارند. فولاد پرسرعت یک آلیاژ چند جزئی است و از دسته فولادهای کاربید (لدبوریت) است. علاوه بر آهن و کربن، ترکیب آن شامل کروم، تنگستن و وانادیم است. عنصر آلیاژی اصلی در فولاد پرسرعت تنگستن است. پرکاربردترین (جدول 3) فولادهای پرسرعت P18 (18% W) و P9 (9% W) هستند.

فولاد با سرعت بالا پس از عملیات حرارتی، سختی بالا R C = 62 و مقاومت قرمز را به دست می‌آورد که شامل خاموش کردن و تمپر کردن مکرر است.

میز 1

ترکیب شیمیایی فولاد با سرعت بالا

(طبق GOST 5952-51)

درجه فولاد
	سی	دبلیو	Cr	V	مو
R 18	0,70 – 0,80	17,5 – 19,0	3,8 – 4,4	1,04 – 1,4	≤0,3
R 9	0,85 – 0,95	8,5 – 10,0	3,8 – 4,4	2,0 – 2,6	≤0,3

شکل 3 نمودار عملیات حرارتی فولاد پرسرعت R18 را نشان می دهد.

ما آن را به عنوان درجه ابزار برای فرز تمیز انتخاب می کنیم زیرا ... این گرید از فولاد از نظر خصوصیات مناسب ماست.

عملیات حرارتی فولاد پرسرعت دارای تعدادی ویژگی است که با ترکیب شیمیایی آن مشخص می شود. حرارت دادن فولاد پرسرعت در طول سخت شدن تا دمای بالا (1260-1280 درجه) انجام می شود که برای حل کردن کاربیدهای کروم، تنگستن و وانادیم در آستنیت ضروری است. گرمایش تا 800-850 درجه به آرامی انجام می شود تا از تنش های داخلی زیاد در فولاد به دلیل رسانایی حرارتی کم و شکنندگی آن جلوگیری شود، سپس گرمایش سریع تا 1260-1280 درجه انجام می شود تا از رشد دانه های آستنیت و دفع کربن جلوگیری شود. . خنک سازی فولاد پرسرعت در روغن انجام می شود. سخت شدن پلکانی فولاد پرسرعت در نمک ها در دمای 500-550 درجه نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

ساختار فولاد پرسرعت پس از کوئنچ شامل مارتنزیت (54%)، کاربید (16%) و آستنیت نگهدارنده (30%) است. پس از سخت شدن، فولاد پرسرعت در دمای 560 درجه حرارت مکرر قرار می گیرد. معمولاً به منظور کاهش میزان آستنیت باقی‌مانده و افزایش سختی فولاد سه بار با زمان نگهداری 1 ساعت انجام می‌شود. در طی قرار گرفتن در دمای تلطیف، کاربیدها از آستنیت آزاد می شوند و پس از سرد شدن، آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود. گویی سخت شدن ثانویه رخ می دهد. ساختار فولاد پرسرعت پس از تمپر کردن، مارتنزیت تمپر شده، کاربیدهای بسیار پراکنده و مقدار کمی آستنیت باقی مانده است. برای کاهش بیشتر میزان آستنیت باقیمانده، فولادهای پرسرعت تحت عملیات سرد قرار می‌گیرند که قبل از تمپر کردن انجام می‌شود. استفاده از سیانیداسیون در دمای پایین در افزایش سختی و مقاومت به سایش بسیار موثر است.

فولادهای پرسرعت به طور گسترده برای ساخت ابزارهای برش مختلف استفاده می شود. ابزارهای ساخته شده از این فولادها با سرعت های برشی 3-4 برابر بیشتر از سرعت های برش ابزارهای ساخته شده از فولادهای کربنی عمل می کنند و هنگامی که در طول فرآیند برش تا دمای 600 تا 620 درجه حرارت داده می شوند، خواص برش را حفظ می کنند.

سوال 4منطقی ترین و مقرون به صرفه ترین عیار فولاد را برای ساخت فنر انتخاب کنید که پس از عملیات حرارتی باید کشسانی و سختی بالایی حداقل 44 ... 45 HRC E بدست آورد. یک مشخصه بدهید، ترکیب فولاد را مشخص کنید، انتخاب کنید و حالت عملیات حرارتی را توجیه کنید. ریزساختار و خواص فولاد را پس از عملیات حرارتی توصیف و ترسیم کنید.

فنرها برای ذخیره انرژی (موتورهای فنر)، جذب و جذب شوک، جبران انبساط حرارتی در مکانیسم های توزیع سوپاپ و غیره استفاده می شوند. تغییر شکل فنر می تواند به صورت کشش، فشرده شدن، خم شدن یا پیچش آن ظاهر شود.

رابطه بین نیروی P و تغییر شکل فنر F را مشخصه فنر می نامند.

به گزارش کتابچه راهنمای طراح - مهندسی مکانیک، نویسنده. آنوریف. V.I.، ما منطقی ترین و مقرون به صرفه ترین درجه فولاد را انتخاب می کنیم:

فولاد - 65 گرم(فولاد منگنز)، دارای کشش و سختی برابر با 42...48 HRC E. طبق Requel. عملیات حرارتی فولاد: دمای سخت شدن - 830 درجه سانتیگراد، (متوسط روغن)، اعتدال - 480 درجه سانتیگراد. استحکام کششی (δ B) - 100 کیلوگرم بر میلی‌متر مربع، استحکام تسلیم (δ t) - 85 کیلوگرم بر میلی‌متر 2، ازدیاد طول نسبی (δ5) - 7٪، باریک شدن نسبی (ψ) - 25٪.

مشخصات - فولاد فنری با کیفیت بالا با محتوای P - S بیش از 0.025٪. به 2 دسته تقسیم می شود: 1 – لایه کربن زدایی شده، 2 – با لایه غیر کربنی شده نرمال شده

سوال 5.آلیاژ AK4-1 برای ساخت دیسک های کمپرسور موتور هواپیما استفاده شد. توضیح دهید، ترکیب و ویژگی های خواص مکانیکی آلیاژ، روش و ماهیت سخت شدن آلیاژ، روش های محافظت در برابر خوردگی را نشان دهید.

AK4-1 یک آلیاژ مبتنی بر آلومینیوم است که با تغییر شکل به یک محصول تبدیل شده، با عملیات حرارتی تقویت شده و در برابر حرارت مقاوم است.

ترکیب آلیاژ: Mg – 1.4 … 1.8%. مس - 1.9 … 2.5٪. آهن - 0.8 … 1.3٪. نیکل - 0.8 … 1.3٪. Ti – 0.02…0.1٪، ناخالصی ها تا 0.83٪. استحکام کششی آلیاژ 430 مگاپاسکال، استحکام تسلیم 0.2 - 280 مگاپاسکال است.

آلیاژ شده با آهن، نیکل، مس و سایر عناصر تشکیل دهنده فازهای تقویتی

سوال 6.پیش نیازهای اقتصادی استفاده از مواد غیرفلزی در صنعت. گروه ها و خواص پلاستیک های پر از گاز را شرح دهید، از هر گروه مثال هایی، خواص و دامنه کاربرد آنها در سازه های هواپیما بیاورید.

اخیراً از مواد پلیمری غیرفلزی به طور فزاینده ای به عنوان مصالح ساختاری استفاده می شود. ویژگی اصلی پلیمرها این است که دارای تعدادی خواص غیر ذاتی در فلزات هستند و می توانند به عنوان افزودنی مناسب برای مواد ساختاری فلزی یا جایگزینی آنها و تنوع خواص فیزیکوشیمیایی و مکانیکی ذاتی در انواع پلاستیک ها و سهولت پردازش در محصولات تعیین می شود به طور گسترده در تمام شاخه های مهندسی مکانیک، ساخت ابزار، ساخت دستگاه و زندگی روزمره استفاده می شود. توده های پلاستیکی با وزن مخصوص کم (از 0.05 تا 2.0) مشخص می شوند g/cm 3 ), دارای خواص عایق بالا، مقاومت در برابر خوردگی، دارای طیف گسترده ای از ضرایب اصطکاک و مقاومت در برابر سایش بالا است.

در صورت لزوم به دست آوردن محصولاتی که دارای مقاومت ضد خوردگی، مقاومت اسیدی، بی صدا بودن در عملکرد هستند، در حالی که به طور همزمان از سبکی ساخت و ساز اطمینان حاصل می کنند، توده های پلاستیکی می توانند به عنوان جایگزین فلزات آهنی عمل کنند. به دلیل شفافیت و خواص پلاستیکی بالای برخی از انواع پلاستیک ها، به طور گسترده ای برای ساخت شیشه های ایمنی برای صنعت خودرو استفاده می شود. در ساخت محصولاتی با خواص عایق الکتریکی بالا، پلاستیک ها جایگزین و جایگزین پرسلن فشار قوی، میکا، آبنیت و سایر مواد می شوند. در نهایت، نفوذپذیری بخار، بنزین و گاز و همچنین مقاومت بالا در برابر آب و نور با ظاهر خوب، استفاده گسترده از پلاستیک را در تعدادی از صنایع تضمین می کند.

پلاستیک ها برای ساختن یاتاقان ها، جداکننده ها، چرخ دنده های بی صدا، تیغه های فن، تیغه های ماشین لباسشویی و میکسر، تجهیزات رادیویی، کیس برای رادیو و ساعت، تجهیزات الکتریکی، توزیع کننده ها، چرخ های سنگ زنی، پارچه های ضد آب و تزئینی و انواع کالاهای مصرفی فیگوراتیو استفاده می شود.

پلاستیک های فومآنها پلاستیک های پر از گاز سبک وزن هستند که بر اساس رزین های مصنوعی ساخته شده اند. پلاستیک های فوم به دو گروه تقسیم می شوند: 1 - مواد با منافذ به هم پیوسته - اسفنج ها (تراکم کمتر از 300 کیلوگرم بر متر مکعب)، 2 - مواد با منافذ ایزوله - فوم ها (تراکم بیش از 300 کیلوگرم بر متر مکعب).

خواص پلاستیک های فوم بسیار متنوع است: برخی مانند شیشه سختی دارند، برخی دیگر مانند لاستیک دارای خاصیت ارتجاعی هستند. تمام پلاستیک های فوم به خوبی برای پردازش مکانیکی با ابزارهای نجاری مناسب هستند، به راحتی در حالت گرم به محصولاتی با اشکال پیچیده فشرده می شوند و به هم چسبانده می شوند. در صنعت هواپیماسازی از پلاستیک های فوم به عنوان پرکننده بین دو پوست به منظور افزایش استحکام و استحکام سازه و همچنین به عنوان ماده عایق حرارت و صدا استفاده می شود.

هدف کار:بررسی نمودارهای تعادل فاز و تبدیل فاز در آلیاژهای دوتایی آلومینیوم با عناصر دیگر.

تجهیزات، وسایل، ابزار، مواد لازم:کوره های صدا خفه کن، سختی سنج TK-2M، نمونه های دورالومین، پایه "ریزساختارهای آلیاژهای غیر آهنی"، میکروسکوپ متالوگرافی.

اطلاعات نظری

آلومینیوم یک فلز ضروری است که به طور گسترده در ساخت انواع آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود.

رنگ آلومینیوم نقره ای مایل به سفید با رنگ مات عجیب و غریب است. آلومینیوم در شبکه فضایی یک مکعب صورت محور متبلور می شود؛ هیچ تغییر شکل آلوتروپیک در آن مشاهده نشد.

آلومینیوم دارای چگالی کم (2.7 گرم بر سانتی متر مکعب)، رسانایی الکتریکی بالا (حدود 60 درصد رسانایی الکتریکی مس خالص) و هدایت حرارتی قابل توجهی است.

در نتیجه اکسیداسیون آلومینیوم توسط اکسیژن اتمسفر، یک فیلم اکسید محافظ روی سطح آن تشکیل می شود. وجود این فیلم مقاومت در برابر خوردگی بالای آلومینیوم و بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم را توضیح می دهد.

آلومینیوم در شرایط جوی معمولی و در برابر عمل اسید نیتریک غلیظ (90-98%) کاملاً مقاوم است، اما به راحتی با عمل اکثر اسیدهای معدنی دیگر (سولفوریک، کلریدریک) و همچنین قلیاها از بین می رود. در هر دو حالت سرد و گرم، شکل پذیری بالایی دارد، با جوشکاری گاز و مقاومت به خوبی جوش داده می شود، اما با برش ضعیف پردازش می شود و خواص ریخته گری پایینی دارد.

خواص مکانیکی زیر مشخصه آلومینیوم نورد شده و آنیل شده است:  V= 80-100 مگاپاسکال،  = 35-40٪، NV = 250 ... 300 MPa.

هنگام کار سرد، استحکام آلومینیوم افزایش می یابد و شکل پذیری کاهش می یابد. بر این اساس، با توجه به درجه تغییر شکل، آلومینیوم آنیل شده (AD-M)، نیمه سرد کار (AD-P) و کار سرد (AD-N) متمایز می شود. بازپخت آلومینیوم برای حذف سخت شدن در دمای 350…410 С انجام می شود.

آلومینیوم خالص کاربردهای مختلفی دارد. محصولات نیمه تمام از آلومینیوم فنی AD1 و AD ساخته می شوند که به ترتیب حاوی حداقل 99.3 و 98.8٪ Al هستند - ورق، لوله، پروفیل، سیم برای پرچ.

در مهندسی برق، آلومینیوم جایگزین مس گران‌تر و سنگین‌تر در ساخت سیم‌ها، کابل‌ها، خازن‌ها، یکسو کننده‌ها و غیره می‌شود.

مهمترین عناصر وارد شده به آلیاژهای آلومینیوم عبارتند از مس، سیلیکون، منیزیم و روی.

آلومینیوم و مس محلول های جامد با غلظت متغیر را تشکیل می دهند. در دمای 0 درجه سانتی گراد، حلالیت مس در آلومینیوم 0.3٪ و در دمای یوتکتیک 548 درجه سانتی گراد به 5.6٪ افزایش می یابد. آلومینیوم و مس به نسبت 46:54 یک ترکیب شیمیایی پایدار CuAl 2 را تشکیل می دهند.

اجازه دهید وضعیت آلیاژهای آلومینیوم و مس را بسته به ترکیب و دمای آنها در نظر بگیریم (شکل 1). خط CDE در نمودار خط مایع و خط CNDF خط جامد است. به بخش افقی خط NDF solidus خط یوتکتیک نیز گفته می شود.

خط MN حلالیت متغیر دما مس در آلومینیوم را نشان می دهد. در نتیجه، خط MN مرز بین محلول های جامد غیر اشباع و محلول های اشباع است. بنابراین، این خط اغلب خط حلالیت محدود نیز نامیده می شود.

در منطقه I، هر آلیاژی محلول مایع همگن آلومینیوم و مس، یعنی AlCu خواهد بود.

آر
است. 1. نمودار حالت سیستم Al-CuAl 2

در مناطق II و III، آلیاژها بخشی در حالت مایع و بخشی در حالت جامد خواهند بود.

در منطقه II، فاز جامد محلول جامد مس در آلومینیوم خواهد بود و فاز مایع، محلول مایع آلومینیوم و مس خواهد بود، یعنی. Al(Cu) + (Al مس)، اگر موافقت کنیم که محلول جامد با حلالیت محدود مس در آلومینیوم را به عنوان Al(Cu) تعیین کنیم.

در منطقه III، فاز مایع نیز محلول مایع آلومینیوم و مس خواهد بود و فاز جامد ترکیب فلزی CuAl 2 خواهد بود، یعنی.
+ (ال مس). شاخص "I" (اولیه) نشان می دهد که CuAl 2 در طی تبلور از حالت مایع تشکیل شده است.

در سایر مناطق، آلیاژهای کاملاً جامد شده دارای ساختار زیر خواهند بود:

در منطقه IV یک محلول جامد همگن از مس در آلومینیوم وجود دارد، یعنی Al(Cu).

در منطقه V - محلول جامد مس در آلومینیوم و ثانویه
;

در منطقه VI - محلول جامد مس در آلومینیوم، CuAl ثانویه و یوتکتیک، یعنی Al(Cu) +
+Al(Cu) + CuAl 2 ;

در منطقه VII - CuAl 2 اولیه و یوتکتیک، یعنی.
+Al(Cu) + CuAl 2 .

یوتکتیک این آلیاژها مخلوط مکانیکی خاصی از کریستال های ریز متناوب محلول جامد مس در آلومینیوم و ترکیب فلزی CuAl 2 است. Al(Cu) + CuAl 2 .

تمام آلیاژهای سیستم Al – CuAl 2 را می توان از نظر ساختار و غلظت به چهار گروه تقسیم کرد:

گروه 1 حاوی مس از 0 تا 0.3٪ است.

گروه 2 حاوی مس از 0.3 تا 5.6٪ است.

گروه 3 حاوی مس از 5.6 تا 33.8٪ است.

گروه 4 حاوی مس از 33.8 تا 54 درصد است.

اجازه دهید ساختار آلیاژهای سیستم Al – CuAl 2 را در نظر بگیریم.

در شکل 2، آساختار آلیاژ گروه اول را نشان می دهد که از دانه های محلول جامد مس در آلومینیوم تشکیل شده است. ساختار آلیاژ گروه دوم در شکل نشان داده شده است. 2، ب: دانه های محلول جامد مس در آلومینیوم و بلورهای CuAl 2 ثانویه قابل مشاهده است.

ساختار یک آلیاژ هیپویوتکتیک (محلول جامد مس در آلومینیوم، کریستال های CuAl 2 ثانویه و یوتکتیک) در شکل نشان داده شده است. 2، V. ساختار یک آلیاژ یوتکتیک - یوتکتیک، متشکل از کریستال های ریز محلول جامد مس در آلومینیوم و CuAl 2 در شکل نشان داده شده است. 2، جی. در شکل 2، دساختار یک آلیاژ هایپریوتکتیک نشان داده شده است که از بلورهای اولیه CuAl 2 و یوتکتیک تشکیل شده است.

در آلیاژهای حاوی یوتکتیک، میزان مس را می توان با ساختار آنها تعیین کرد. با این حال، در این مورد، باید مقدار مس موجود در یوتکتیک و محلول جامد را در نظر گرفت. به عنوان مثال، در یک آلیاژ هیپویوتکتیک حاوی 30 درصد یوتکتیک و 70 درصد محلول جامد، مقدار مس موجود در یوتکتیک

و در محلول جامد

در نتیجه، آلیاژ مورد مطالعه حاوی kx + k y = 14.06٪ مس است که مربوط به نقطه A است که روی محور آبسیسا نمودار حالت سیستم Al – CuAl 2 قرار دارد (شکل 1).

هنگام تعیین ترکیب آلیاژهای هایپریوتکتیک، مقدار مس موجود در یوتکتیک و ترکیب شیمیایی محاسبه می شود.
. مجموع این مقادیر با محتوای مس در آلیاژ هایپریوتکتیک مطابقت دارد. ترکیب شیمیایی CuAl 2 بسیار سخت و شکننده است.

از دورالومین ها برای ساخت قطعات و عناصر ساختاری با استحکام متوسط و بالا استفاده می شود.  V= 420...520 مگاپاسکال)، مستلزم دوام تحت بارهای متغیر در سازه های ساختمانی است.

از دورالومین برای ساخت پوسته ها، قاب ها، ریسمان ها و اسپارهای هواپیما، قاب های باربر و بدنه کامیون ها و غیره استفاده می شود.

آلیاژهای Al و Si را سیلومین می نامند. آنها خواص ریخته گری خوبی دارند و حاوی 4 ... 13٪ Si. از نمودار فاز این آلیاژها (شکل 3) چنین بر می آید که سیلومین ها آلیاژهای هیپویوتکتیک یا یوتکتیک هستند که حاوی مقادیر قابل توجهی یوتکتیک در ساختار هستند.

با این حال، هنگامی که در شرایط عادی ریخته‌گری می‌شوند، این آلیاژها ساختار نامناسبی پیدا می‌کنند، زیرا یوتکتیک به‌طور درشت لایه‌ای است، با اجزای بزرگی از سیلیکون شکننده، که خواص مکانیکی پایینی به آلیاژها می‌دهد.

در شکل 4، آساختار سیلومین گرید AL2 حاوی 11...13% Si ارائه شده است. مطابق با نمودار حالت، یک آلیاژ آلومینیوم-سیلیکون از این ترکیب ساختار یوتکتیک دارد. یوتکتیک شامل  - محلول جامد سیلیکون در آلومینیوم (زمینه روشن) و کریستال های سیلیکونی بزرگ و شکننده سوزنی شکل. انتشار سوزنی ذرات سیلیکون باعث ایجاد برش‌های تیز داخلی در آلومینیوم انعطاف‌پذیر می‌شود و منجر به شکست زودرس تحت بارگذاری می‌شود.

برنج. 3. نمودار حالت سیستم Al-Si

برنج. 4. سیلومین: آ- قبل از اصلاح، یوتکتیک سوزنی درشت (Al-Si) و بارش سیلیکون اولیه؛ ب- پس از اصلاح، یوتکتیک خوب

(Al-Si) و دندریت های محلول جامد سیلیکون و سایر عناصر در آلومینیوم

معرفی یک اصلاح کننده ماهیت کریستالیزاسیون را تغییر می دهد. خطوط نمودار فاز جابجا می شوند تا آلیاژ با سیلیکون 11...13 درصد هیپوئوتکتیک شود.

دانه های سبک بیش از حد در ساختار ظاهر می شوند  - محلول جامد (شکل 4، ب).

اصلاح کننده شکل ذرات سیلیکون را تغییر می دهد: به جای ذرات سوزنی شکل، ذرات هم محور کوچک بیرون می افتند که در هنگام بارگذاری غلظت استرس خطرناکی ایجاد نمی کند.

در نتیجه اصلاح، استحکام کششی این آلیاژها از 130 به 160 مگاپاسکال و ازدیاد طول نسبی از 2 به 4 درصد افزایش می یابد.

آلیاژهای فرآوری شده تحت فشار کمتر از 1% سیلیکون دارند. در آلیاژهای آلومینیوم حاوی منیزیم، سیلیکون با آن به یک ترکیب فلزی پایدار Mg 2 Si متصل می شود. با آلومینیوم، نمودار فازی از نوع یوتکتیک را با محلول های جامد محدود تشکیل می دهد (شکل 5).

ترکیب Mg 2 Si با سختی بالا مشخص می شود، حلالیت متغیر آن در آلومینیوم به آن اجازه می دهد تا در طول عملیات حرارتی به سختی قابل توجهی دست یابد.

در مهندسی برق از آلیاژهای آلومینیوم مانند آلدری آلیاژ شده با منیزیم و سیلیکون استفاده می شود. هنگامی که آلیاژهای سخت شده پیر می شوند، Mg 2 Si از محلول جامد خارج شده و آن را تقویت می کند. در نتیجه این تیمار می توان استحکام کششی تا 350 مگاپاسکال با کشیدگی نسبی 10-15 درصد بدست آورد. قابل توجه است که هدایت الکتریکی چنین آلیاژی 85 درصد رسانایی الکتریکی آلومینیوم رسانا است. این به این دلیل است که Mg 2 Si تقریباً به طور کامل از محلول جامد در طول پیری حذف می شود و آلیاژ از آلومینیوم خالص و یک فاز تقویت کننده (Mg 2 Si) تشکیل شده است.

آر
است. 6. نمودار حالت سیستم Al-Mg

منیزیم با آلومینیوم و همچنین محلول های جامد تشکیل می دهد  فاز بر اساس ترکیب Mg 2 Al 3. بیشتر آلیاژهای آلومینیوم حاوی بیش از 3٪ منیزیم نیستند، اما در برخی از آلیاژهای ریخته گری مانند منیزیم محتوای آن به 12٪ می رسد.

همانطور که در شکل دیده میشود. 6، یوتکتیک در آلیاژهای آلومینیوم با منیزیم تشکیل می شود. حلالیت منیزیم در آلومینیوم با دما بسیار متفاوت است.

به عنوان مثال می توان به آلیاژ AL8 اشاره کرد. در حالت ریخته گری، ساختاری متشکل از دانه های محلول جامد منیزیم در آلومینیوم و ترکیبات شکننده Al 3 Mg 2 دارد.

پس از ریخته گری، همگن سازی در دمای 430 درجه سانتیگراد به مدت 15 تا 20 ساعت انجام می شود و سپس در روغن خاموش می شود.

در طی فرآیند همگن سازی، اجزای Al 3 Mg 2 به طور کامل به محلول جامد منتقل می شوند. آلیاژ سخت شده استحکام کافی به دست می آورد (  V= 300 مگاپاسکال) و شکل پذیری بیشتر. در همان زمان، آلیاژ مقاومت بالایی در برابر خوردگی به دست می آورد. پیری برای آلیاژ AL8 مضر است: شکل پذیری به شدت کاهش می یابد و مقاومت در برابر خوردگی بدتر می شود.

روی در برخی از آلیاژهای آلومینیوم با مقاومت بالا تا 9 درصد وارد می شود. در آلیاژهای دوتایی با آلومینیوم در دمای بالاتر از 250 درجه سانتیگراد، روی (در این حدود) در محلول جامد است (شکل 7).

برنج. 7. نمودار حالت سیستم Al-Zn

همه آلیاژهای با استحکام بالا ترکیب شیمیایی پیچیده ای دارند. بنابراین آلیاژ B95 حاوی 6 درصد روی، 2.3 درصد منیزیم، 1.7 درصد مس، 0.4 درصد منگنز و 0.15 درصد کروم است. روی، منیزیم و مس با آلومینیوم MgZn 2، Al 2 CuMg - S-phase، Mg 4 Zn 3 Al 3 - T-phase محلول های جامد و ترکیبات فلزی تشکیل می دهند. با حرارت دادن، این ترکیبات فلزی به آلومینیوم حل می شوند.

به عنوان مثال، در دمای 475 ºC، حلالیت MgZn 2 در آلومینیوم به 18٪ افزایش می یابد (شکل 8).

پس از سخت شدن و پیری مصنوعی، آلیاژ B95 دارد  V= 600 مگاپاسکال،  = 12 درصد منگنز و کروم اثر پیری را افزایش می دهند و مقاومت به خوردگی آلیاژ را افزایش می دهند.

(وزن)

برنج. 8. نمودار حالت سیستم Al-MgZn 2

مقررات ایمنی

1. هنگام تهیه ریز مقاطع، کلیه اقدامات احتیاطی و قوانین ایمنی را رعایت کنید.

2. هنگام آسیاب کردن ریز بخش، باید نمونه را بیشتر خنک کنید تا از سوختگی انگشتانتان جلوگیری شود.

3. هنگام اچ کردن مقاطع نازک، از دستکش لاستیکی استفاده کنید.

4. هنگام مطالعه ساختار آلیاژ بر روی میکروسکوپ، باید از ارت بودن آن مطمئن شوید.

5. شما باید فقط از ابزار و تجهیزات قابل سرویس استفاده کنید.

سفارش کار

1. نمودار وضعیت آلیاژهای آلومینیوم را مطالعه کنید.

2. مشخصات یک آلیاژ معین (ساختار، تبدیل فاز، ترکیب، خواص، دامنه کاربرد) را ارائه دهید.

3. ساختار آلیاژ مورد مطالعه را ترسیم کنید.

طرح هایی از ریزساختار آلیاژهای مورد مطالعه که فازها و اجزای ساختاری را نشان می دهد.

کپی کردن نمودار تعادل فاز مشخص شده توسط معلم.

برای یک آلیاژ از یک ترکیب معین، شرحی از تمام دگرگونی‌های فاز در حین گرمایش یا سرمایش و تعیین ترکیب شیمیایی فازها.

کنترل سوالات

چرا مقاومت به خوردگی بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم کمتر از آلومینیوم خالص است؟

آیا می توان با ریزساختار آلیاژ - ریخته گری یا فرفورژه، نوع آلیاژ را تعیین کرد؟

ساختار آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه که با عملیات حرارتی قابل تقویت نیستند چیست؟

تقویت آلیاژهای تک فاز آلومینیوم چگونه حاصل می شود؟

عملیات حرارتی تقویتی آلیاژهای آلومینیوم دوفاز چیست؟

هدف از سخت شدن دورالومین چیست؟

خواص مکانیکی اصلی دورالومین چیست؟

به چه آلیاژهایی سیلومین می گویند؟

استحکام ویژه آلیاژهای آلومینیوم چقدر است؟

عناصر آلیاژی اصلی در آلیاژهای آلومینیوم

هدف کار:بررسی نمودارهای تعادل فاز و تبدیل فاز در آلیاژهای دوتایی آلومینیوم با عناصر دیگر.

اطلاعات نظری مختصر

آلومینیوم یک فلز ضروری است که به طور گسترده در ساخت انواع آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود.

خواص مکانیکی زیر مشخصه آلومینیوم نورد شده و آنیل شده است:  V= 80-100 مگاپاسکال،  = 35-40 %, NV= 250...300 مگاپاسکال.

هنگام کار سرد، استحکام آلومینیوم افزایش می یابد و شکل پذیری کاهش می یابد. با توجه به درجه تغییر شکل، آلومینیوم آنیل شده (AD-M)، نیمه سرد کار (AD-P) و کار سرد (AD-N) متمایز می شود. بازپخت آلومینیوم برای حذف سخت شدن در دمای 350…410 С انجام می شود.

مهمترین عناصر وارد شده به آلیاژهای آلومینیوم عبارتند از مس، سیلیکون، منیزیم و روی.

در منطقه I، هر آلیاژی محلول مایع همگن آلومینیوم و مس، یعنی AlCu خواهد بود.

برنج. 1. نمودار حالت سیستم Al-CuAl 2

در مناطق II و III، آلیاژها بخشی در حالت مایع و بخشی در حالت جامد خواهند بود.

در سایر مناطق، آلیاژهای کاملاً جامد شده دارای ساختار زیر خواهند بود:

در منطقه IV یک محلول جامد همگن از مس در آلومینیوم وجود دارد، یعنی Al(Cu).

در منطقه V - محلول جامد مس در آلومینیوم و ثانویه
;

در منطقه VI - محلول جامد مس در آلومینیوم، CuAl ثانویه و یوتکتیک، یعنی Al(Cu) +
+Al(Cu) + CuAl 2 ;

در منطقه VII - CuAl 2 اولیه و یوتکتیک، یعنی.
+Al(Cu) + CuAl 2 .

تمام آلیاژهای سیستم Al – CuAl 2 را می توان از نظر ساختار و غلظت به چهار گروه تقسیم کرد:

گروه 1 حاوی مس از 0 تا 0.3٪ است.

گروه 2 حاوی مس از 0.3 تا 5.6٪ است.

گروه 3 حاوی مس از 5.6 تا 33.8٪ است.

گروه 4 حاوی مس از 33.8 تا 54 درصد است.

اجازه دهید ساختار آلیاژهای سیستم Al – CuAl 2 را در نظر بگیریم. در شکل 2، آساختار آلیاژ گروه اول را نشان می دهد که از دانه های محلول جامد مس در آلومینیوم تشکیل شده است. ساختار آلیاژ گروه دوم در شکل نشان داده شده است. 2، ب: دانه های محلول جامد مس در آلومینیوم و بلورهای CuAl 2 ثانویه قابل مشاهده است.

و در محلول جامد

در نتیجه آلیاژ مورد مطالعه حاوی

k x + k y = 14.06٪ مس،

که مربوط به نقطه A است که روی محور آبسیسا نمودار حالت سیستم Al – CuAl 2 قرار دارد (شکل 1).

در فناوری عمدتاً از آلیاژهای آلومینیوم حاوی 2...5 درصد مس به نام دورالومین استفاده می شود. آنها به خوبی تحت فشار پردازش می شوند و پس از عملیات حرارتی و سخت شدن سرد دارای خواص مکانیکی بالایی هستند. از دورالومین ها برای ساخت قطعات و عناصر ساختاری با استحکام متوسط و بالا استفاده می شود.  V= 420...520 مگاپاسکال)، مستلزم دوام تحت بارهای متغیر در سازه های ساختمانی است. از دورالومین برای ساخت پوسته ها، قاب ها، ریسمان ها و اسپارهای هواپیما، قاب های باربر و بدنه کامیون ها و غیره استفاده می شود.

برنج. 3. نمودار حالت سیستم Al-Si

برنج. 4. سیلومین: آ- قبل از اصلاح، یوتکتیک سوزنی درشت (Al-Si) و بارش سیلیکون اولیه؛ ب- پس از اصلاح، یوتکتیک خوب

(Al-Si) و دندریت های محلول جامد سیلیکون و سایر عناصر در آلومینیوم

معرفی یک اصلاح کننده ماهیت کریستالیزاسیون را تغییر می دهد. خطوط نمودار فاز جابجا می شوند تا آلیاژ با سیلیکون 11...13 درصد هیپوئوتکتیک شود. دانه های سبک بیش از حد در ساختار ظاهر می شوند  - محلول جامد (شکل 4، ب). اصلاح کننده شکل ذرات سیلیکون را تغییر می دهد: به جای ذرات سوزنی شکل، ذرات هم محور کوچک بیرون می افتند که در هنگام بارگذاری غلظت استرس خطرناک ایجاد نمی کند.

در نتیجه اصلاح، استحکام کششی این آلیاژها از 130 به 160 مگاپاسکال و ازدیاد طول نسبی از 2 به 4 درصد افزایش می یابد.

آلیاژهای فرآوری شده تحت فشار کمتر از 1% سیلیکون دارند. در آلیاژهای آلومینیوم حاوی منیزیم، سیلیکون با آن به یک ترکیب فلزی پایدار Mg 2 Si متصل می شود. با آلومینیوم یک نمودار فاز از نوع یوتکتیک با محلول های جامد محدود تشکیل می دهد. برنج. 5).

آر
است. 6. نمودار حالت سیستم Al-Mg

همانطور که در شکل دیده میشود. 6، یوتکتیک در آلیاژهای آلومینیوم با منیزیم تشکیل می شود. حلالیت منیزیم در آلومینیوم با دما بسیار متفاوت است. به عنوان مثال می توان به آلیاژ AL8 اشاره کرد. در حالت ریخته گری، ساختاری متشکل از دانه های محلول جامد منیزیم در آلومینیوم و ترکیبات شکننده Al 3 Mg 2 دارد. پس از ریخته گری، همگن سازی در دمای 430 درجه سانتیگراد به مدت 15 تا 20 ساعت انجام می شود و سپس در روغن خاموش می شود.

برنج. 7. نمودار حالت سیستم Al-Zn

به عنوان مثال، در دمای 475 ºC، حلالیت MgZn 2 در آلومینیوم به 18٪ افزایش می یابد (شکل 8).

(وزن)

برنج. 8. نمودار حالت سیستم Al-MgZn 2

مقررات ایمنی

سفارش کار

طرح هایی از ریزساختار آلیاژهای مورد مطالعه که فازها و اجزای ساختاری را نشان می دهد.

کپی کردن نمودار تعادل فاز مشخص شده توسط معلم.

کنترل سوالات

چرا مقاومت به خوردگی بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم کمتر از آلومینیوم خالص است؟

آیا می توان با ریزساختار آلیاژ - ریخته گری یا فرفورژه، نوع آلیاژ را تعیین کرد؟

ساختار آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه که با عملیات حرارتی قابل تقویت نیستند چیست؟

تقویت آلیاژهای تک فاز آلومینیوم چگونه حاصل می شود؟

عملیات حرارتی تقویتی آلیاژهای آلومینیوم دوفاز چیست؟

هدف از سخت شدن دورالومین چیست؟

خواص مکانیکی اصلی دورالومین چیست؟

به چه آلیاژهایی سیلومین می گویند؟

استحکام ویژه آلیاژهای آلومینیوم چقدر است؟

عناصر آلیاژی اصلی در آلیاژهای آلومینیوم

آلیاژهای سیستم Al-Mg شامل گروه بزرگی از آلیاژهایی است که به طور گسترده در صنعت استفاده می شود: AMg0.5; ; ; ; ; ; . تقریباً همه انواع محصولات نیمه تمام از آنها ساخته می شود: ورق ها، صفحات، آهنگری، مهر زنی، محصولات فشرده (میله ها، پروفیل ها، پانل ها، لوله ها) و سیم. تمامی آلیاژهای گروه مورد نظر به خوبی توسط انواع جوشکاری جوش داده می شوند.

محصولات نیمه تمام حاصل از این آلیاژها در مقایسه با سایر آلیاژهای غیر سخت شونده حرارتی از ویژگی های مقاومت نسبتاً بالایی برخوردار هستند. بنابراین، حداقل مقادیر مقاومت تسلیم برای مواد ورق (ضخامت ~ 2 میلی متر) در حالت آنیل شده برای سری آلیاژهای مشخص شده به ترتیب 30، 40، 80، 100، 120،150 و 160 مگاپاسکال است. استحکام کششی معمولاً دو برابر استحکام تسلیم است که نشان دهنده شکل پذیری نسبتاً بالای این آلیاژها است. با این حال، آنها به سرعت سخت می شوند، که بر شکل پذیری تکنولوژیکی آنها تأثیر منفی می گذارد. دومی با افزایش غلظت منیزیم به طور قابل توجهی کاهش می یابد. بنابراین، آلیاژهایی با محتوای منیزیم بیش از 4.5٪ را می توان به عنوان آلیاژهای "نیمه سخت" و حتی "سخت" طبقه بندی کرد.

نقش منفی افزایش محتوای منیزیم در تولید محصولات فشرده بارزتر است. آلیاژهای با محتوای منیزیم بالا با سرعت پایین فشرده می شوند (مثلاً دهها برابر کمتر از برخی از آلیاژهای سیستم Al-Zn-Mg یا Al-Mg-Si)، که به طور قابل توجهی بهره وری کارگاه های پرس را کاهش می دهد. تولید محصولات نیمه تمام نورد شده از آلیاژ AMg6 یک فرآیند کار فشرده است. بنابراین، اخیراً، منیزیم بسیار آلیاژی با آلیاژهای پیشرفته‌تر جایگزین شده است، به عنوان مثال، آلیاژهای مبتنی بر سیستم Al-Zn-Mg (1935، 1915، 1911)، که به طور قابل توجهی از آلیاژ AMg6 در خواص استحکام فراتر می‌رود (به ویژه در استحکام تسلیم) و در بسیاری از ویژگی های خوردگی از آن کمتر نیستند.

منیزیم کم آلیاژ با محتوای منیزیم تا 3 درصد به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری بالا، کاربرد وسیع تری پیدا می کند. طبق نمودار فاز آلیاژهای Al-Mg، در دمای یوتکتیک 17.4 درصد منیزیم در آلومینیوم حل می شود. با کاهش دما، این حلالیت به شدت کاهش می یابد و در دمای اتاق تقریباً 1.4٪ است.

بنابراین، آلیاژهایی با محتوای منیزیم بالا در شرایط عادی دارای یک فوق اشباع از این عنصر هستند (بسته به درجه آلیاژ)، و بنابراین، آنها باید اثر پیری را نشان دهند. با این حال، تغییرات ساختاری که در این آلیاژها در طول تجزیه محلول جامد رخ می دهد، عملاً تأثیری بر سطح ویژگی های مقاومتی ندارد و در عین حال مقاومت به خوردگی محصولات نیمه تمام را به شدت تغییر می دهد. دلیل این رفتار غیرعادی در ماهیت تجزیه محلول جامد و ترکیب فازی رسوبات نهفته است. از آنجایی که برای آلیاژهای Al-Mg حد دمای بالایی برای تشکیل مناطق GP (یا دمای بحرانی حلالیت مناطق GP - t K) به طور قابل توجهی کمتر از دمای اتاق است، تجزیه محلول جامد بر اساس یک مکانیسم ناهمگن با تشکیل فازهای گذار (B') و تعادل (B-Mg 2 Al3). این رسوبات به طور ناهمگن در سطح مشترک (دانه ها، ذرات بین فلزی و غیره) و همچنین نابجایی ها تشکیل هسته می دهند و بنابراین سهم آنها در فرآیند سخت شدن کم است و به طور کامل با درجه نرم شدن ناشی از کاهش غلظت منیزیم جبران می شود. محلول جامد به همین دلیل عملاً اثر استحکام بخشی آلیاژهای این گروه در هنگام تجزیه محلول جامد در زمان پیری طبیعی یا مصنوعی یا در شرایط مختلف بازپخت مشاهده نمی شود.

فاز B در محلول آبی خنثی کلریدها (3% NaCl) دارای پتانسیل خوردگی منفی برابر 0.930 V است. در همان محلول، اما در مقادیر pH کمتر، یعنی در یک محیط اسیدی، اختلاف پتانسیل بین فاز و فاز محلول جامد، اگرچه کاهش می یابد، اما بسیار بزرگ باقی می ماند: (-0.864 V) - - (-0.526 V) = 0.338 V. و برعکس، در یک محیط قلیایی (3٪ NaCl + 1٪ NaOH) آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم حاوی 1 -9% منیزیم نسبت به فاز B منفی تر می شود و اختلاف پتانسیل برای مقادیر شدید ناحیه نشان داده شده غلظت منیزیم به ترتیب 0.24+ و 0.18 + V است. ویژگی های در نظر گرفته شده تغییرات در الکتروشیمیایی ویژگی های تک تک اجزای ساختاری آلیاژهای A1-Mg بسته به محیط خارجی عمدتاً تعیین کننده مقاومت این آلیاژهای MKK، RSK و KR است.

از موارد فوق چنین استنباط می شود که آلیاژهایی با محتوای منیزیم بیش از 1.4 درصد به طور بالقوه می توانند به یک، دو یا همه انواع خوردگی که قبلا ذکر شد حساس باشند. با این حال، تجربه گسترده در سازه های عملیاتی و آزمایش های متعدد نشان می دهد که عملا آلیاژهایی با غلظت منیزیم بیش از 3.5٪ (AMrl، AMg2 و تا حدی AMg3) حساسیت به RS و RSC نشان نمی دهند (شکل 56).

مطالعات میکروسکوپی الکترونی نشان می دهد که این به دلیل توزیع گسسته ذرات فاز B در امتداد مرزهای دانه به دلیل فوق اشباع کم محلول جامد است. بنابراین، فرآیند خوردگی در محیط های خنثی و اسیدی تنها با انحلال الکتروشیمیایی آن دسته از ذراتی که در تماس مستقیم با الکترولیت به سطح آلیاژ می آیند، محدود می شود.

چنین آلیاژهایی حتی در حالت سرد کار نیز در برابر خوردگی مقاوم هستند، یعنی اگرچه کار سرد تجزیه محلول جامد را تسریع می کند، اما ماهیت توزیع رسوبات را در مرزهای دانه تغییر نمی دهد. در عین حال، به دلیل تأثیر مفید ناهمسانگردی ساختاری در این مورد، مقاومت در برابر خوردگی حفره به طور قابل توجهی افزایش می یابد. آلیاژهایی با محتوای منیزیم بیش از 3.5% (AMg3, AMg4) و به خصوص بیش از 5% (AMg5, AMg6) در یک حالت ساختاری خاص و تحت شرایط محیطی خاص می توانند به MCC و RSC و همچنین به CR حساس باشند.

برای آلیاژهای سیستم Al-Mg، عوامل الکتروشیمیایی در ترک خوردگی نقش بسیار بیشتری نسبت به آلیاژهای سیستم‌های دیگر بازی می‌کنند. بنابراین، جلوگیری از تشکیل یک لایه B فاز در امتداد مرزهای دانه نیز برای افزایش مقاومت رامان توصیه می شود. در شرایط تولید، دقیقاً همین روش افزایش مقاومت رامان مگنالیوم با دوپ متوسط است که کاربرد گسترده ای پیدا کرده است.

برای آلیاژهای کم آلیاژ با محتوای منیزیم بیش از 1.4 درصد، استفاده از روش‌های عملیات حرارتی و ترمومکانیکی که توزیع یکنواخت فاز B را ترویج می‌کنند، نقش کمتری نسبت به آلیاژهای با آلیاژ متوسط و بالا دارد. با این حال، در حالت نیمه سخت به دست آمده با استفاده از اثر LTMT، علاوه بر ظاهر ناهمسانگردی ساختاری، که از گسترش خوردگی عمیق‌تر جلوگیری می‌کند، به نظر می‌رسد توزیع یکنواخت‌تر فاز B نیز تأثیر مثبتی دارد. به عنوان مثال، عمق خوردگی بر روی ورق‌های آلیاژ AMg2 در معرض TMT در مقایسه با عمق خوردگی در ورق‌های سرد کار معمولی به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.

افزایش عمق ضایعات موضعی در آلیاژ AMg2 در حالت آنیل شده در شرایط جوی دریایی نیز می تواند تا حدی با ناهمگنی رسوبات فاز B مرتبط باشد. بنابراین، برای آلیاژ AMg2 توصیه می شود از فناوری استفاده شود که به فرد امکان می دهد توزیع یکنواخت فاز اضافی را به دست آورد. با این حال، حتی در هنگام استفاده از فناوری معمولی، محتوای کم عناصر آلیاژی عامل تعیین کننده ای در تعیین مقاومت به خوردگی این آلیاژ است. این امر با مقاومت نسبتاً بالای آلیاژ AMg2 در برابر خوردگی در محیط های مختلف تأیید می شود.

یک مثال معمولی رفتار Magnalia در آب دریا است. پس از 10 سال آزمایش، آلیاژ نوع AMg2 دارای مقاومت خوردگی بسیار نزدیک به آن چیزی بود که در اتمسفر دریایی دارد (جدول 30).

آلیاژ نوع AMg4 دارای عمق حفره خوردگی قابل توجهی در آب دریا نسبت به آلیاژ نوع AMg2 است. برای آلیاژی از نوع AMg5، حداکثر عمق حفره‌ای به شدت افزایش می‌یابد.

بنابراین، در آب دریا همبستگی واضحی بین حساسیت به خوردگی ساختاری (به عنوان مثال، ترک خوردگی تنشی و خوردگی لایه‌برداری) و حفره‌های معمولی وجود دارد. با افزایش درجه آلیاژسازی، فوق اشباع محلول جامد و بر این اساس، حساسیت به خوردگی ساختاری مرتبط با تمایل به رسوب انتخابی فاز B افزایش می یابد. در این راستا، برای آلیاژهای AMg4، AMg5 و به ویژه AMg6، نقش عوامل تکنولوژیکی که توزیع یکنواخت فاز B در آلیاژ را تعیین می‌کنند، افزایش می‌یابد.

یکی از راه های موثر برای افزایش مقاومت به خوردگی منیزیم آلیاژی متوسط TMT است. مطابق با این، حداکثر مقاومت RSC و CR تنها زمانی حاصل می شود که یک ساختار چند ضلعی در محصولات نیمه تمام در ترکیب با توزیع یکنواخت فاز دوم تشکیل شود. نتایج مثبتی را می توان با استفاده از حالت های بازپخت در دمای زیر خط حلالیت منیزیم در آلومینیوم در مرحله نهایی پردازش به دست آورد. باید در نظر داشت که محصولات نیمه تمام با درجات مختلف تبلور مجدد رفتار متفاوتی دارند. در حال حاضر سازه ها از محصولات نیمه تمام آنیل شده با ساختار نیمه تمام (محصولات نیمه ساخته فشرده و نورد گرم) و کاملاً تبلور مجدد (ورق و لوله های نورد سرد) ساخته می شوند. از آنجایی که همبستگی بین پارامترهای تکنولوژیکی و خواص خوردگی بسته به ماهیت سازه تغییر می‌کند، ما اثر آنیل را به طور جداگانه برای محصولات نیمه‌تمام با تغییر شکل سرد و گرم در نظر خواهیم گرفت.

طبقه بندی آلیاژهای آلومینیوم تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده نمودار حالت آلومینیوم منیزیم

ورودی های اخیر