Регион Арзамас
Казанская 4
Сплав Д16
Марка
Д16
Классификация
Алюминиевый деформируемый сплав
Сплав алюминия марки Д16 отличается высокой прочностью. Он применяется в изготовлении многого металлопроката – листы, плиты, профили, трубы. Уникальные технические и эксплуатационные параметры металлу придают легирующие компоненты. В их качестве выступают магний, медь и марганец.
Характеристики сплава Д16
Дюралюминий имеет небольшой вес, повышенную пластичность. У него малая элетро и теплопроводность. Материал не склонен к растрескиванию. Он довольно легко поддается резке, ковке, фрезеровке. После отжига металл несложно деформировать в холодном состоянии.
Дюраль данной марки плохо сваривается. По этой причине металлоконструкции и отдельные детали из сплава Д16 компонуют с помощью заклепок, специальных крепежей. Легкий вес, механическая прочность металла позволяет его использование в космической, авиационной промышленности.
К достоинствам сплава можно отнести:
-
Высокую прочность;
-
Стабильную структуру;
-
Повышенную пластичность;
-
Хорошую обрабатываемость механическим способом;
-
Малый вес – в 3 раза меньше, чем у стали;
-
Повышенное сопротивление микроскопическим деформациям, возникающим в процессе эксплуатации;
-
Стойкость к высоким температурам.
Прочность материала повышают термообработкой. Его необходимо нагреть до +500 ℃. Если температура окажется выше, то гарантирован пережог изделия. В дальнейшем оно будет легко подвергаться коррозии. Закалку проката производят в воде.
Положительные свойства дюраля хорошо проявляются в диапазоне температур от +120 ℃ до +250 ℃. Но даже кратковременное применение изделий из него при температуре +500 ℃ не допускается. Металл при достижении температуры +80 ℃ проявляет способность к межкристаллической коррозии. Это в значительной мере влияет на область его применения. Однако он не способен трескаться. Искусственное старение способствует снижению риска коррозионных повреждений. При этом прочность и пластичность сплава уменьшается.
Химический состав сплава Д16
Химический состав дюралюминия Д16 нормируется ОСТом 1-92014-90. Металл содержит следующие элементы:
Элемент |
Обозначение |
Массовая доля (%) |
Кремний |
Si |
Менее 0,5 |
Хром |
Cr |
|
Алюминий |
Al |
остальное |
Марганец |
Mn |
0,3-0,9 |
Магний |
Mg |
1,2-1,8 |
Никель |
Ni |
До 0,1 |
Цинк |
Zn |
Не больше 0,3 |
Медь |
Cu |
3,8-4,9 |
Титан |
Ti |
|
Железо |
Fe |
Не более 0,5 |
Примеси |
- |
|
Кремний и железо чаще ухудшают свойства металлов. Но в сплаве Д16 наличие железа повышает его характеристики по жаростойкости. Кремний способствует большей эффективности процедуры старения. Он также способствует улучшению качества сварных швов, предотвращая появление трещин в зоне сваривания.
Марганец, магний увеличивают показатели материала по прочности. Их присутствие в составе металла дает возможность применения листового проката в обшивке самолетов, других летательных аппаратов, высокоскоростных поездов.
Присутствие никеля ведет к понижению коэффициента линейного расширения. Это влияет на возможность работы при повышенных температурах. Но прочность и пластичность металла при этом падают.
Механические свойства сплава Д16
При комнатной температуре (+20 ℃) механические параметры металла составляют:
Вид проката |
Размер (в мм) |
Модуль упругости, Е, (в ГПа) |
Модуль упругости при сдвиге кручением, G, (в ГПа) |
Предел текучести, σ0,2, (в МПа) |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Относительное сужение, Ψ, (в %) |
Лист |
2-4 |
72 |
- |
320 |
450 |
19 |
- |
Лист |
30-40 |
- |
- |
360 |
460 |
10 |
- |
Профиль прессованный, закаленный, искусственно состаренный |
5-10 |
72 |
- |
350 |
480 |
12 |
- |
Трубы (ГОСТ 18482-79) |
- |
- |
- |
- |
390-420 |
10-12 |
- |
Пруток (ГОСТ 21488-97) |
- |
- |
- |
- |
245 |
12 |
- |
Пруток (ГОСТ 21488-97) закаленный, состаренный |
8-300 |
- |
- |
- |
390-410 |
8-10 |
- |
Пруток, высокой прочности (ГОСТ 51834-2001), закаленный, состаренный |
- |
- |
- |
- |
450-470 |
8-10 |
- |
Пруток, повышенной пластичности (ГОСТ 51834-2001), закаленный, состаренный |
- |
- |
- |
- |
410 |
12 |
- |
Лента отожженная (ГОСТ 13726-97) |
- |
- |
- |
- |
235 |
10 |
- |
Профили (ГОСТ 8617-81), закаленные, искусственно состаренные |
10-150 |
- |
- |
- |
412 |
10 |
- |
Профили отожженные (ГОСТ 8617-81) |
- |
- |
- |
- |
245 |
12 |
- |
Плита (ГОСТ 17232-99), закаленная, состаренная |
- |
- |
- |
- |
345-420 |
3-7 |
14 |
При высоких температурах механические характеристики проката из дюралюминия данной марки составляют:
Вид проката |
Температура (в ℃) |
Предел текучести, σ0,2, (в МПа) |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Относительное сужение, Ψ, (в %) |
Лист плакированный закаленный и естественно состаренный |
+20 |
280 |
435 |
19 |
- |
|
+100 |
270 |
410 |
18 |
- |
|
+200 |
250 |
330 |
12 |
- |
Лист плакированный закаленный и естественно состаренный нагартованный |
+20 |
350 |
465 |
13 |
- |
|
+100 |
320 |
440 |
13 |
- |
|
+200 |
270 |
360 |
9 |
- |
Лист плакированный закаленный и естественно состаренный, толщиной 5-10 мм |
+20 |
390 |
455 |
7 |
- |
|
+100 |
390 |
440 |
7 |
- |
|
+200 |
350 |
380 |
8 |
- |
|
+275 |
350 |
410 |
10 |
- |
Профиль прессованный, закаленный и естественно состаренный, размером 2 мм |
+20 |
410 |
460 |
9 |
- |
|
+100 |
410 |
460 |
9 |
- |
|
+175 |
390 |
410 |
- |
- |
|
+200 |
360 |
380 |
10 |
- |
|
+250 |
260 |
290 |
10 |
- |
При низких температурах механические характеристики металлопроката Д16 будут:
Вид проката |
Температура (в ℃) |
Предел текучести, σ0,2, (в МПа) |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Относительное сужение, Ψ, (в %) |
Лист плакированный, размером до 2 мм, закаленный и естественно состаренный |
20 |
350 |
440 |
17 |
- |
|
-70 |
370 |
470 |
19 |
- |
|
-196 |
470 |
590 |
24 |
- |
Лист плакированный, размером до 2 мм, закаленный и искусственно состаренный |
20 |
420 |
460 |
6 |
- |
|
-70 |
460 |
500 |
6 |
- |
|
-196 |
520 |
570 |
8 |
- |
Лист плакированный, размером до 2 мм, закаленный и искусственно состаренный, нагартованный |
20 |
360 |
460 |
13 |
- |
|
-70 |
370 |
500 |
16 |
- |
|
-196 |
490 |
570 |
20 |
- |
Пруток прессованный, закаленный и естественно состаренный, размером 20-80 мм |
20 |
370 |
530 |
15 |
16 |
|
-70 |
400 |
560 |
12 |
12 |
|
-196 |
530 |
700 |
11 |
10 |
Механические параметры металлопроката по ГОСТам:
- 8617-81 – температура испытаний +20 ℃:
Вид металлопроката |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Предел текучести, σт, (в МПа) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Профиль |
412 |
284 |
10 |
Отожженный профиль |
245 |
- |
12 |
- 13726-97 – комнатная температура (+20 ℃):
Вид металлопроката |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Предел текучести, σт, (в МПа) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Отожженная лента |
235 |
- |
10 |
- 17232-99 – температура +20 ℃:
Вид металлопроката |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Предел текучести, σт, (в МПа) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Плита |
345-420 |
245-275 |
3-7 |
- 18482-79 – при +20 ℃:
Вид металлопроката |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Предел текучести, σт, (в МПа) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Труба |
390-420 |
255-275 |
10-12 |
- 21488-97 – комнатная температура (+20 ℃):
Вид металлопроката |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Предел текучести, σт, (в МПа) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Пруток |
245 |
120 |
12 |
Пруток |
390-410 |
275-295 |
8-10 |
- 51834-2001 – испытания при температуре +20 ℃:
Вид металлопроката |
Предел кратковременной прочности, σв, (в МПа) |
Предел текучести, σт, (в МПа) |
Относительное удлинение при разрыве, δ5, (в %) |
Пруток высокой точности |
450-470 |
325-345 |
8-10 |
Пруток повышенной пластичности |
410 |
265 |
12 |
Коррозионная стойкость алюминия Д16
У металла небольшая устойчивость к коррозионным воздействиям. От коррозии материал защищают при помощи закаливания и плакировки. Его покрывают техническим алюминием (слой 2-4 %). Также для защиты поверхности можно использовать лаки. Выбор способа защиты продукции во многом зависит от температурного режима эксплуатации. Также его можно оксидировать или анодировать в серной кислоте. Поверхность проката покрывается пленкой, которая предотвращает образование ржавчины. Предпочтительнее выбирать анодирование или плакировку.
Физические свойства
Физические характеристики металла:
Температура (℃) |
Модуль упругости, Е 10-5 (МПа) |
Коэффициент линейного расширения, a 106 (1/℃) |
Коэффициент теплопроводности, I (Вт/м*°С) |
Удельная теплоемкость, C (Дж/кг*°С) |
Удельное электросопротивление, R 109 (Ом*м) |
20 |
20 |
0,72 |
- |
- |
- |
100 |
- |
22,9 |
130 |
0,922 |
- |
Технологические свойства
Плотность сплава составляет 2 800 кг/м3. Твердость металла (HB 10-1) – 125 МПа, после закаливания и старения – 105 МПа, у отожженных изделий – 42 МПа.
Технологические характеристики дюралюминия Д16:
-
Режимы закалки и старения – закаливание прессованных изделий ведется при температуре 485-503 ℃. Это начальная стадия термообработки. Дальше повышать температуру нельзя, возможен пережог материала. Закаливание металла проводится на второй стадии. Это выполняется в воде при температуре от +250 ℃ до +350 ℃. Таким образом улучшаются характеристики устойчивости к коррозии кристаллической решетки сплава. Естественное состаривание металла осуществляется при комнатной температуре (+20 ℃). Искусственное старение проводится в течение 68 часов в диапазоне температур от +185 ℃ до +195 ℃. Термическая обработка позволяет повысить прочность проката до максимального среди дюралей.
-
Свариваемость – материал хорошо поддается точечной сварке. Но он не сваривается плавлением. В этом случае высок риск образования трещин. Пайка сплава при высоких температурах не проводится из-за возможности пережога.
-
Механическая обработка – металл можно удовлетворительно обрабатывать резанием. Но только в закаленном и состаренном состоянии. После отжига способность к обработке резание значительно снижается. Также он поддается размерному травлению – химическому фрезерованию.
Ковка металлопроката из сплава Д16 начинается при температуре +460 ℃, заканчивается – при +380 ℃.
Форма выпуска
Из данного сплава производят широкий перечень металлопроката. Это:
-
Листы;
-
Плиты;
-
Профили;
-
Трубы;
-
Ленты;
-
Прутки;
-
Другое.
Дюралюминий Д16 нечасто применяется в чистом виде. Сплав обрабатывают разными методами для большей защиты от коррозионных воздействий. На выходе получаются изделия:
-
С нормальной плакировкой – Д16А;
-
С технологической плакировкой – Д16Б (можно деформировать в холодном состоянии);
-
Мягкий материал в отожженном состоянии (поддается термообработке);
-
Закаленный и искусственно состаренный металл – Д16Т1;
-
Закаленный и естественно состаренный сплав – Д16Т;
-
Нагартованный прокат – Д16Н;
-
Нагартованная с усилением продукция – Д16Н1.
ГОСТы и ТУ на сплав Д16
На дюралюминий марки Д16 действуют следующие ГОСТы:
-
8617-81 – прессованные профили;
-
13726-97 – алюминиевые ленты;
-
17232-99 – плиты;
-
23697-79, 18482-79 – трубы;
-
Р 51834-2001, 21488-97 –прутки;
-
Р 51834-2001 – прессованные прутки повышенной пластичности и прочности;
-
17232-99, 21631-76 – листы и полосы.
Марки алюминиевых сплавов (деформируемых) нормируются ОСТом 1-92014-90.
На ленты из данного сплава также действуют TУ 1-2-450-83 и 1-2-461-84. Листы и полосы из алюминия Д16 изготавливаются в соответствие с ОСТами 1 90246-77, 1 90124-74, 1 90166-75, 1 90070-92, 4.021.047-92 и ТУ 1-2-23-77, 1-2-257-79, 1-2-298-80, 1-2-30-77, 1-2-339-80, 1-2-406-85, 1-3-112-75, 1-3-31-78, 1-9-266-79, 1-92-161-90, 1-804-473-2009. На трубный прокат также действуют ОСТы 1 92096-83, 1 92048-90, 1 90038-88, 1 92048-76, 4.021.120-92 и TУ 1-2-284-78, 1-2-290-80, 1-2-331-86, 1-2-365-81, 1-2-425-81, 1-2-443-83, 1-2-445-83, 1-2-483-86, 1-2-485-87, 1-4-025-77, 1-8-009-83, 1-804-089-90, 1-804-142-90, 1-804-166-90, 1-8-057-88, 1-8-098-92, 1-8-111-91. Прутки из дюраля нормируются ОСТами 1 90395-91, 4.021.017-92 и TУ 1-2-40-76, 1-2-454-83, 1-2-4-80.
Аналоги сплава Д16
Ближайшими аналогами дюраля Д16 являются следующие марки:
Стандарт |
Марка |
Страна производства |
EN |
ENAW-2024, ENAW-AlCu4Mg1 |
Европейский Союз |
DIN, WNr |
3.1355, AlCuMg2 |
Германия |
JIS |
2024 |
Япония |
PN |
AICu4Mg2 |
Польша |
AFNOR |
2024, A-U4GI |
Франция |
UNI |
P-AlCu4.4MgMn |
Италия |
BS |
2024 |
Великобритания |
ASTM, AISI |
2024, АА2024, AA2124 |
США |
ISO |
2024, AlCu4Mg1, AlCuMg1 |
Inter |
CSN |
424203 |
Чехия |
ONORM |
AICuMg2 |
Австрия |
SNV |
Al4Cu1.2Mg |
Швейцария |
Область применения сплава Д16
Дюралюминий марки Д16 часто применяется для изготовления деталей самолетов, подвергающимся силовым нагрузкам, кузовов автотехники. Его активно используют в обустройстве трубопроводов. Прокат данного вида можно применять при выпуске деталей, которым предстоит работать при температуре до -230 ℃.
Металлопрокат различного вида может применяться в промышленности, исходя из назначения:
-
Трубы из дюраля Д16 востребованы при производстве нагружаемых металлоконструкций. Их используют в нефтегазовой, химической отрасли, энергетической сфере. Изделия обладают высокой пропускной способностью, малой восприимчивостью к коррозии (в обработанном состоянии).
-
Прутки применяют для выпуска деталей для самолетов, бурильных установок, кораблей, вертолетов. Продукция активно используется в автомобилестроении. В строительной области она необходима в качестве декора интерьеров и экстерьеров.
-
Листовой прокат требуется для обшивки кузовов техники, каркасов, тяг управления. Его применяют в устройстве силовых металлоконструкций, производстве морских, воздушных судов.
-
Плиты из дюралюминия марки Д16 востребованы в топливной, строительной индустрии. Они применяются в машино, судо, авиа, приборостроении.
-
Круглый прокат незаменим в изготовлении крепежных деталей – заклепки, шурупы, шестигранники, болты. Он подходит для производства многих комплектующих мачт, двигателей, балок. Круги используют при установке дверей, окон, перегородок.
Большим спросом пользуется термически упрочненный и естественно состаренный сплав Д16Т. Это конструкционный материал, который применяется для устройства нагруженных металлоконструкций – обшивка, шпангоуты, каркасы, неврюры, лонжероны, тяги управления авиатехникой. Он подходит для производства элементов, способных эксплуатироваться в диапазоне температур от +120 ℃ до +230 ℃. Его используют для выпуска труб, кузовов, других деталей, требующих повышенной прочности, в автомобилестроении.
Упрочненный вариант сплава необходим для изготовления заклепок, которые обладают повышенной прочностью на срез. Их также используют для фиксации деталей из более мягких марок алюминия.
Список товаров:
Круг дюралевый (пруток) 100 мм Д16
Круг дюралевый (пруток) 120 мм Д16
Круг дюралевый (пруток) 135 мм Д16
Круг дюралевый (пруток) 160 мм Д16
Круг дюралевый (пруток) 200 мм Д16
Список товаров:
Шестигранник дюралевый (пруток) 10 мм Д16, матовый
Шестигранник дюралевый (пруток) 14 мм Д16, матовый
Шестигранник дюралевый (пруток) 17 мм Д16, матовый
Шестигранник дюралевый (пруток) 19 мм Д16, матовый
Шестигранник дюралевый (пруток) 24 мм Д16, матовый