Алюминиевый сплав Д18: состав, свойства и применение

Алюминиевый сплав марки Д18, известный также как дуралюмин или дюраль, представляет собой деформируемый материал, который относится к системе алюминий-медь-магний. В отличие от многих других алюминиевых сплавов, Д18 имеет строго специализированное применение — он предназначен для изготовления проволоки, используемой для производства заклепок методом холодной высадки. Благодаря сочетанию высокой прочности и пластичности этот материал является одним из наиболее востребованных в авиационной и машиностроительной промышленности для ответственных соединений.

В системе отечественной маркировки обозначение Д18 расшифровывается как дуралюмин (буква «Д») с порядковым номером 18, также материал имеет другое обозначение — 1180. По международной классификации сплав Д18 соответствует марке 2117 по стандартам Aluminum Association Inc (США) и ENAW-AlCu2.5Mg по европейской классификации. Немецким аналогом является AlCuMg0.5 (3.1305), японским — AC7B, а французским — A-U2G2117.

Химический состав

Химический состав алюминиевого сплава Д18 регламентируется ГОСТ 4784-97 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки» и включает следующие компоненты:

• Алюминий (Al) — основа сплава (94,35–97,6%). Обеспечивает лёгкость и пластичность материала. Содержание алюминия определяется как разность между 100% и суммой всех легирующих элементов и примесей.
• Медь (Cu) — 2,2–3,0%. Является основным упрочняющим элементом, образует упрочняющие фазы при термической обработке и обеспечивает высокую прочность сплава.
• Магний (Mg) — 0,2–0,5%. В сочетании с медью и кремнием участвует в формировании упрочняющих фаз и повышает прочностные характеристики.
• Марганец (Mn) — до 0,2%. Повышает коррозионную стойкость и уменьшает склонность к коррозии под напряжением.
• Титан (Ti) — до 0,1%. Вводится как модификатор структуры для измельчения зерна.
• Кремний (Si) — до 0,5%. Может присутствовать как примесь, ограничивается стандартом.
• Железо (Fe) — до 0,5%. Примесь, содержание которой ограничивается для сохранения пластичности.
• Цинк (Zn) — до 0,1%. Контролируется как примесь.
• Прочие примеси — каждая до 0,05%, сумма не более 0,15%.

Интересный факт: алюминиевые сплавы системы Al–Cu–Mg, к которым относится Д18, являются термически упрочняемыми, то есть их прочность может быть значительно повышена за счёт термической обработки — закалки и естественного старения. При этом сплав Д18 отличается от других сплавов этой системы, таких как Д16, более низким содержанием меди и магния, что обеспечивает ему повышенную пластичность, но несколько меньшую прочность.

Механические и физические свойства

Сплав Д18 поставляется в виде проволоки, которая может находиться в двух состояниях: отожжённом и закалённом с естественным старением. Механические свойства существенно различаются в зависимости от состояния поставки:

• Предел прочности (σ_в) — для закалённой и естественно состаренной проволоки составляет 300 МПа, для отожжённой — 160 МПа.
• Предел текучести (σ_0,2) — для закалённой проволоки достигает 170 МПа, для отожжённой — 60 МПа.
• Относительное удлинение (δ₅) — для закалённой проволоки составляет 24%, для отожжённой — 25%.
• Относительное сужение (ψ) — для закалённой проволоки достигает 50%.
• Сопротивление срезу — не менее 185 МПа (19,0 кгс/мм²) согласно требованиям ГОСТ 14838-78.
• Твёрдость по Бринеллю (HB) — после закалки и старения составляет 70 МПа, после отжига — 38 МПа.

Физические свойства сплава:

• Плотность — 2740–2760 кг/м³ при 20 °C, что обеспечивает низкий вес конструкций.
• Модуль упругости — 0,71·10⁵ МПа (71 ГПа) при 20 °C.
• Коэффициент теплопроводности — 172 Вт/(м·°C) при 100 °C.
• Коэффициент линейного расширения — 23,4·10⁻⁶ 1/°C в диапазоне 20–100 °C.
• Удельное электросопротивление — 39 нОм·м при 20 °C.

Технология термической обработки

Сплав Д18 подвергается термической обработке для достижения оптимальных механических свойств. Закалка проволоки проводится при температуре 495–505 °C с последующим охлаждением в воде или на воздухе. После закалки сплав подвергается естественному старению при комнатной температуре (около 20 °C) в течение более 96 часов. В процессе старения из пересыщенного твёрдого раствора выделяются упрочняющие частицы, которые значительно повышают прочность материала.

Отжиг сплава Д18 проводится для разупрочнения и повышения пластичности, что необходимо для холодной высадки заклепок. После отжига твёрдость снижается до 38 МПа, что облегчает деформационную обработку.

Области применения

Благодаря высокой пластичности и способности к упрочнению, сплав Д18 имеет строго специализированное применение, определённое стандартами:

• Изготовление проволоки для заклепок — основное назначение сплава Д18 по ГОСТ 4784-97. Проволока используется для холодной высадки заклёпок, работающих в условиях повышенных нагрузок.
• Авиационная промышленность — заклёпки из сплава Д18 применяются для соединения элементов планера самолётов, где важны лёгкость, прочность и надёжность соединения.
• Машиностроение — используется для изготовления крепёжных деталей, работающих в условиях вибрационных и ударных нагрузок.

Важно отметить, что в отличие от многих других алюминиевых сплавов, Д18 не применяется для изготовления листов, профилей или труб. Его производство и поставка осуществляются исключительно в виде проволоки для холодной высадки по ГОСТ 14838-78.

Ответы на популярные вопросы об алюминии Д18

Как расшифровывается марка Д18 и к какой группе сплавов она относится?

Марка Д18 расшифровывается как дуралюмин с порядковым номером 18, где буква «Д» обозначает принадлежность к группе дуралюминов — термически упрочняемых алюминиевых сплавов системы Al–Cu–Mg. Цифра «18» указывает на номер сплава в группе, по классификации также имеет обозначение 1180. Сплав Д18 относится к категории алюминиевых деформируемых сплавов и поставляется исключительно в виде проволоки для холодной высадки, предназначенной для изготовления заклёпок. Это определяет его узкую специализацию — он не используется для листового проката или профилей, что отличает его от других дуралюминов, например Д16 или Д1.

Какие зарубежные аналоги существуют для сплава Д18?

Алюминиевый сплав Д18 имеет полное соответствие международным стандартам. По классификации American Aluminum Association ему соответствует марка 2117, а в Европе он известен как ENAW-AlCu2.5Mg. Другие международные аналоги включают немецкий AlCuMg0.5 (WNr 3.1305), японский AC7B, французский A-U2G2117, итальянский P-AlCu2.5MgSi, а по международному стандарту ISO — 2117, AlCu2.5Mg, AlCu2Mg. Все эти сплавы имеют близкий химический состав и механические свойства, что обеспечивает возможность их взаимозаменяемости.

Каковы особенности термической обработки сплава Д18?

Сплав Д18 является термически упрочняемым и для достижения высоких прочностных характеристик проходит закалку и естественное старение. Закалка проволоки проводится при температуре 495–505 °C с последующим охлаждением в воде или на воздухе. После закалки сплав подвергается естественному старению при комнатной температуре (20 °C) в течение не менее 96 часов. За это время из пересыщенного твёрдого раствора выделяются упрочняющие частицы, повышающие предел прочности от 160 МПа в отожжённом состоянии до 300 МПа в упрочнённом. Отжиг используется для разупрочнения перед деформационной обработкой.

Какие механические свойства характерны для сплава Д18?

Механические свойства сплава Д18 существенно зависят от состояния поставки. В отожжённом состоянии проволока имеет предел прочности 160 МПа, предел текучести 60 МПа и относительное удлинение 25%. После закалки и естественного старения предел прочности возрастает до 300 МПа, предел текучести до 170 МПа, при этом пластичность сохраняется на уровне 24%. Сопротивление срезу проволоки Д18, согласно ГОСТ 14838-78, должно составлять не менее 185 МПа. Твёрдость по Бринеллю после упрочнения достигает 70 МПа, а в отожжённом состоянии составляет 38 МПа.

Каковы ограничения при использовании сплава Д18?

Сплав Д18 имеет строго специализированное применение и ограничения, связанные с его химическим составом и технологией производства. Основное ограничение состоит в том, что Д18 поставляется исключительно в виде проволоки и применяется только для изготовления заклёпок методом холодной высадки. В отличие от других дуралюминов, таких как Д16 или Д1, из Д18 не производят листы, профили или трубы. Кроме того, сплав требует термической обработки для достижения прочностных характеристик, что определяет необходимость соблюдения режимов закалки и старения. Также следует учитывать, что при содержании меди более 3% пластичность сплава снижается, поэтому содержание меди в Д18 ограничено 2,2–3,0%.

Купить сталь марки Д18 из раздела алюминий в Санкт-Петербурге Вы можете любым удобным для Вас способом:

• Позвонить по телефону: 8 (800) 511-82-38
• Написать на почту: spb@snabtechmet.ru
• Оформить заявку на сайте
• Приехать по адресу: 191317, Ленинградская обл., г. Санкт-Петербург, пл. Александра Невского, д. 2, лит. Е, помещ. 45-Н, оф. 1209

Мы ценим наших клиентов и отвечаем за качество производимой продукции.

Консультация наших специалистов абсолютно бесплатна. Они сориентируют Вас в многообразии марок стали, расскажут про особенности той или иной марки, для каких целей ее можно использовать, как выгоднее совершить покупку.

Получить консультацию специалиста