Сравнение двух семейств высокопрочных-сплавов
2014 и 7075 относятся к небольшой группе алюминиевых сплавов, которые можно подвергать термической обработке до предела прочности выше 450 МПа, что ставит их в другой класс по сравнению с семействами 5xxx и 6xxx. Оба поставляются в виде листов и пластин в соответствии с ASTM B209/B209M, и оба подвергаются термообработке на раствор, закалке и искусственному старению для достижения состояния Т6. Однако пути их усиления различны, и эта разница определяет, как каждый из них ведет себя в условиях коррозии, усталости и производства.
2014 — сплав Al-Cu, упрочненный в основном добавками меди и магния.. 7075 — сплав Al-Zn-Mg-Cu, упрочненный преимущественно цинком и магнием. Компоненты,-богатые медью в структуре 2014 года, обеспечивают хорошее сохранение прочности при умеренно повышенной температуре; богатые цинком- осадки в 7075 придают ему более высокую прочность при комнатной температуре.
Данные о составе и свойствах
| Элемент, % | 2014 | 7075 |
|---|---|---|
| Медь | 3.9-5.0 | 1.2-2.0 |
| Цинк | 0,25 макс. | 5.1-6.1 |
| Магний | 0.20-0.80 | 2.1-2.9 |
| Кремний | 0.50-1.20 | 0,40 макс. |
| Марганец | 0.40-1.20 | 0,30 макс. |
| Хром | 0,10 макс. | 0.18-0.28 |
| Железо | 0,70 макс. | 0,50 макс. |
| Титан | 0,15 макс. | 0,20 макс. |
| Свойство, закал Т6 | 2014-T6 | 7075-T6 |
|---|---|---|
| Предел прочности минимум, МПа | Около 483 | Около 538 |
| Предел прочности при растяжении типовой, МПа | Около 483 | Около 572 |
| 0,2% минимальное испытательное напряжение, МПа | Около 414 | Около 469 |
| 0,2% условное напряжение, МПа | Около 414 | Около 503 |
| Удлинение, % | Около 8-13 | Около 9-11 |
| Плотность, г/см³ | 2.80 | 2.81 |
| Модуль упругости, ГПа | Около 73 | Около 71,7 |
Плотность и жесткость близки, поэтому решения о замене основаны на прочности, коррозии и температуре эксплуатации, а не на весе.
Коррозия, усталость и поведение при механической обработке
Оба сплава уступают 6061 по общей коррозионной стойкости, поскольку их легирующие добавки образуют составляющие фазы, которые способствуют локализованному воздействию, особенно в хлоридных средах.
2014-T6: подвержен межкристаллитной коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением при длительной растягивающей нагрузке во влажных условиях, поэтому защита и тщательное проектирование имеют важное значение.
7075-T6: наиболее часто известен своей чувствительностью к коррозионному растрескиванию под напряжением при работе с хлоридами, поэтому были разработаны состояния T73 и T7351; они уменьшают прочность примерно на 10-15%, значительно улучшая сопротивление.
Защита: плакирование, анодирование по стандарту EN ISO 7599, конверсионное-покрытие без хромата или покраска являются стандартными для обоих сплавов, при этом особое внимание уделяется обрезанным кромкам и отверстиям для крепежа.
Сборка: изоляция между алюминиевыми деталями и крепежными деталями из стали или нержавеющей стали предотвращает гальваническую атаку.
Сплав 7075 обладает более высокой усталостной прочностью при нагрузке типа фюзеляжа-, что является одной из причин, по которой он доминирует в конструкциях крыльев и фюзеляжа. 2014, лучше сохраняет свою прочность при повышении температуры и является более распространенным выбором при эксплуатации в умеренно теплых условиях, а также при изготовлении кованых компонентов, таких как колеса, ступицы и тяжелые детали, где его характеристики ковки превосходны.
Оба сплава хорошо обрабатываются острыми инструментами и жесткими оснастками, образуя твердую стружку, требующую контролируемого стружкодробления.. 7075 инструмент немного тверже и абразивнее, а сплавы 2014 года более склонны к образованию-наростов на кромке при слишком низких скоростях резания. Ни один из сплавов не подходит для структурной дуговой сварки; В конструкциях используются болтовые, заклепочные или клеевые соединения, а механически обработанные детали обычно снимают напряжения путем выбора отпуска типа T651 перед удалением тяжелого материала.
Приложения
2014-Т6: авиационные колеса и детали тормозов, тяжелые поковки, рамы грузовых автомобилей и прицепов, детали конструкции ракет и ракет, гидравлическая арматура, высокопрочный крепеж.
7075-T6: лонжероны и стрингеры крыла, шпангоуты и переборки фюзеляжа, компоненты шасси, авиационная арматура, пластины для пресс-форм, высокопроизводительные велосипедные рамы, альпинистское оборудование.
Либо: прецизионные детали машин и инструменты, где определяющим требованием является высокая прочность при небольшом весе.
Руководство по выбору и проверка качества
Если приоритетом являются максимальная статическая прочность и усталостные характеристики при температуре окружающей среды и допустима защитная отделка, то 7075-T6 является выбором с более высокими-характеристиками; Если деталь кованая, работает при умеренно повышенной температуре или требует наилучшего сочетания прочности и ударной вязкости при ковке, обычно предпочтительна сталь 2014-T6. Если сосуществуют длительное растягивающее напряжение и воздействие хлоридов, следует указывать трещиностойкий отпуск обоих сплавов, а не Т6.
Состав и механические свойства проверены для каждой плавки и партии в соответствии с ASTM B209/B209M.
Ультразвуковой контроль внутренних несплошностей толстого листа.
Исследования твердости для подтверждения состояния отпуска, если это согласовано.
Документированная защита обработанных поверхностей перед отправкой.
EN 10204 3.1 сертификат заводских испытаний с указанием номера плавки, состояния и результатов испытаний.
Маркировка отслеживания, которая идентифицирует сплав, состояние, номер плавки и толщину.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Что сильнее, 2014-T6 или 7075-T6?
A: 7075-T6, с типичным пределом прочности около 572 МПа против примерно 483 МПа для 2014-T6 и минимальными значениями технических характеристик примерно 538 МПа и 483 МПа соответственно.
Вопрос: Являются ли эти два сплава взаимозаменяемыми?
О: Не напрямую. Решение зависит от подверженности коррозии, рабочей температуры, требований к ковке и необходимости закалки, -стойкой к растрескиванию.
Вопрос: Какой сплав лучше противостоит коррозии?
Ответ: Ни один из них не так хорош, как 6061. Оба требуют защиты, а 7075-T6 особенно чувствителен к коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридных условиях.
Вопрос: Можно ли сваривать любой сплав?
Ответ: Ни один из них не подходит для структурной дуговой сварки. Сборки крепятся болтами, заклепками или клеем, а сварка применяется только в не-критических ситуациях.
Вопрос: В каких случаях 2014-T6 предпочтительнее 7075-T6?
А: Для поковок и для эксплуатации при умеренно повышенной температуре, где 2014 лучше сохраняет прочность и более предсказуемо куется.
Вопрос: Какие закалки снижают риск растрескивания?
О: Для 7075, T73 и T7351 значительно улучшаются устойчивость к коррозии под напряжением при умеренных затратах на прочность; для обоих сплавов отпуска со снятием напряжений-, такие как T651, улучшают стабильность обработки.
