Сплав М40

Сплав М40 — жаропрочный свариваемый дюралюминий системы Al–Cu–Mg

М40 — деформируемый алюминиевый сплав повышенной жаропрочности, относящийся к системе Al–Cu–Mg. По классификации это конструкционный дюралюминий, упрочняемый термической обработкой (закалка + старение). Сплав разработан для изготовления сварных конструкций, эксплуатируемых в широком диапазоне температур — от криогенных до повышенных, а также прессованных профилей авиационного назначения.

Обозначение по химическим элементам — Cu40. Листы из сплава М40 поставляются по ОСТ 1 90261-77 с нормальной плакировкой (индекс А) в нескольких состояниях: отожжённые (М40АМ), закалённые и естественно состаренные (М40АТ), нагартованные после закалки и естественного старения (М40АТН). Таким образом, М40А, М40АТ и М40АТН — не отдельные марки, а обозначения состояний поставки одного и того же сплава.

Области применения сплава М40

Сплав М40 предназначен для двух основных направлений. Первое — сварные конструкции, работающие при криогенных и повышенных температурах. Второе — прессованные профили с площадью сечения до 200 см² и диаметром описанной окружности до 350 мм, используемые в авиационной промышленности и специальных отраслях машиностроения. Благодаря хорошей свариваемости и повышенной жаропрочности М40 востребован там, где требуется сочетание прочности с возможностью получения надёжных сварных соединений при работе в условиях переменных температур.

Механические свойства сплава М40

Механические характеристики сплава М40 зависят от состояния поставки и вида термической обработки. Ниже приведены данные по ОСТ 1 90261-77 для поперечных образцов листов.

Листы М40АТ — закалённые и естественно состаренные

Закалка выполняется на воздухе с температуры 507±3 °С с последующим естественным старением.

Толщина, мм	σ0,2, МПа, не менее	σВ, МПа, не менее	δ, %, не менее
0,8–1,9	162	314	13
1,9–5,0	177	334	12

Листы М40АТ — закалённые и искусственно состаренные при 175±5 °С

Искусственное старение проводится не ранее чем через 7 суток после закалки, время выдержки — 20 часов.

Толщина, мм	σ0,2, МПа, не менее	σВ, МПа, не менее	δ, %, не менее
0,8–1,9	245	353	14
1,9–4,0	255	373	12
4,0–5,0	255	373	9

Листы М40АТ — закалённые и искусственно состаренные при 200±5 °С

Время выдержки при искусственном старении — 8–10 часов.

Толщина, мм	σ0,2, МПа, не менее	σВ, МПа, не менее	δ, %, не менее
0,5–1,9	285	353	8
1,9–4,0	285	373	7
4,0–6,0	285	373	6

Листы М40АТН — нагартованные после закалки

Нагартовка с деформацией 7–8 % после закалки и искусственного старения при 175±5 °С (выдержка 20 часов) обеспечивает наиболее высокие прочностные характеристики.

Толщина, мм	σ0,2, МПа, не менее	σВ, МПа, не менее	δ, %, не менее
1,5–1,9	285	383	12
1,9–7,0	294	402	11

Прессованные профили нормальной прочности

Продольные образцы профилей с площадью сечения до 200 см² и описанной окружностью до 350 мм.

Состояние	σ0,2, МПа, не менее	σВ, МПа, не менее	δ5, %, не менее
Закалка + естественное старение	175	315	12
Закалка + искусственное старение	265	375	10

Таким образом, предел прочности сплава М40 в зависимости от состояния поставки составляет от 314 до 402 МПа, предел текучести — от 162 до 294 МПа, а относительное удлинение — от 6 до 14 %. Наибольшие прочностные показатели достигаются в состоянии М40АТН (нагартовка после закалки и искусственного старения).

Термическая обработка

Упрочнение сплава М40 достигается закалкой на воздухе с температуры 507±3 °С с последующим естественным или искусственным старением. Температура закалки и выдержка определяются технологической документацией.

Искусственное старение проводится по двум режимам: при 175±5 °С с выдержкой 20 часов или при 200±5 °С с выдержкой 8–10 часов. В обоих случаях старение начинается не ранее чем через 7 суток после закалки. Режим при 200 °С обеспечивает более высокий предел текучести (до 285 МПа) при несколько меньшей пластичности. Режим при 175 °С даёт оптимальное сочетание прочности и пластичности.

Отжиг (гомогенизация) литых слитков выполняется при 480–500 °С с выдержкой 48 часов. Предел прочности отожжённых листов (М40АМ) не превышает 250 МПа при относительном удлинении не менее 12 %.

Свариваемость и коррозионная стойкость

Сплав М40 относится к категории хорошо свариваемых алюминиевых сплавов — сварка допускается без ограничений. Именно это свойство отличает М40 от большинства классических дюралюминов серии Д (Д1, Д16), которые свариваются плохо или с существенными ограничениями.

Как и все сплавы системы Al–Cu–Mg, М40 имеет пониженную стойкость к коррозии. Листовой прокат выпускается с нормальной плакировкой — слоем технически чистого алюминия, который обеспечивает электрохимическую защиту основного металла. Для неплакированных полуфабрикатов (прутки, профили) применяют анодирование или лакокрасочные покрытия.

Сортамент и формы поставки

Сплав М40 выпускается в виде следующих полуфабрикатов: листы и полосы (ОСТ 1 90261-77), сортовой и фасонный прокат — профили прессованные, в том числе для авиационной промышленности, прутки (ОСТ 1 90395-91). Нормативная база включает обширный перечень стандартов на прессованный прокат: ГОСТ 13616-97, ГОСТ 13617-97, ГОСТ 13618-97, ГОСТ 13619-97, ГОСТ 13620-90, ГОСТ 13621-90, ГОСТ 13622-91, ГОСТ 13623-90, ГОСТ 13624-90, ГОСТ 13737-90, ГОСТ 13738-91, ГОСТ 17575-90, ГОСТ 17576-97, ГОСТ 29296-92, ГОСТ 29303-92, а также ОСТ 1 90113-86, ОСТ 1 90259-77, ОСТ 1 92066-91.

Для применения в конструкциях ответственного назначения доступны листы, профили и прутки в различных состояниях термической обработки. Выбор конкретной формы поставки и состояния определяется условиями эксплуатации и требованиями к механическим свойствам.

Алюминиевый прокат из жаропрочных и конструкционных сплавов, включая М40, представлен в каталоге. Для сравнения свойств можно ознакомиться с характеристиками классического дюралюминия Д1, а также с полным ассортиментом алюминиевого проката.