1380Ш сплав

Сплав 1380Ш — деформируемый алюминиевый сплав системы Al–Cu–Mg–Si с повышенной прочностью и хорошей пластичностью. В современной нормативной документации обозначается как АК8 (второе обозначение — АКД8). Сплав относится к термически упрочняемым и применяется преимущественно в авиационной промышленности для высоконагруженных деталей, в том числе работающих при криогенных температурах.

Химический состав сплава 1380Ш (АК8) по ГОСТ 4784-97

Химический состав регламентируется ГОСТ 4784-97 (актуализирован как ГОСТ 4784-2019). Сплав относится к группе Al–Cu–Mg–Si; марганец выполняет функцию измельчителя зерна и повышает прочность. Цинк нормируется как примесь и не является системообразующим элементом.

Элемент	Содержание, %
Al (алюминий)	90,8–95 (основа)
Cu (медь)	3,9–5,0
Si (кремний)	0,5–1,2
Mn (марганец)	0,4–1,0
Mg (магний)	0,2–0,8
Fe (железо)	до 0,7
Zn (цинк)	до 0,25
Ti (титан)	до 0,15
Cr (хром)	до 0,1
Ti + Zr суммарно	не более 0,20
Прочие примеси (каждая)	до 0,05; всего до 0,15

Медь (Cu) совместно с кремнием (Si) и магнием (Mg) формирует упрочняющие фазы CuAl₂ (θ-фаза) и Mg₂Si, выпадающие при термическом старении. Марганец образует нерастворимые частицы AlFeMnCuSi, которые тормозят рост зерна при горячей деформации и нагреве.

Механические свойства сплава АК8 при температуре 20 °C

Свойства зависят от вида полуфабриката и режима термической обработки. Рабочее состояние — закалка с последующим искусственным старением.

Вид полуфабриката	Нормативный документ	σB, МПа	σT, МПа	δ₅, %	Состояние
Пруток прессованный	ГОСТ 21488-97	430–450	—	8–10	Закалка + искусственное старение
Пруток высокой прочности	ГОСТ Р 51834-2001	460	335–365	8	Закалка + искусственное старение
Профиль прессованный	—	490	450	7	Закалка + старение

Твёрдость по Бринеллю (HB 10⁻¹): 110–120 HB в отожжённом состоянии; 135 HB после закалки и искусственного старения.

Физические свойства

Характеристика	Значение	Температура
Плотность, кг/м³	2800	20 °C
Модуль упругости E, МПа	0,74·10⁵	20 °C
Удельное электросопротивление R, Ом·м	43·10⁻⁹	20 °C
Коэффициент линейного расширения α, 1/°C	22,5·10⁻⁶	20–100 °C
Теплопроводность λ, Вт/(м·°C)	168	100 °C
Удельная теплоёмкость C, Дж/(кг·°C)	838	20–100 °C

Термическая обработка сплава 1380Ш

Сплав АК8 термически упрочняем. Применяются следующие виды обработки:

Отжиг проводится для снятия остаточных напряжений после горячей деформации и получения мягкого, пластичного состояния материала.

Закалка (нагрев и быстрое охлаждение в воде) фиксирует легирующие элементы в пересыщённом твёрдом растворе. Важная особенность АК8, отличающая его от ряда других сплавов системы Al–Cu–Mg–Si: сплав нечувствителен к перерыву между закалкой и последующим искусственным старением. Выдержка при комнатной температуре после закалки не снижает свойств после последующего искусственного старения.

Искусственное старение — основной способ достижения рабочих механических свойств. При старении в сплаве выделяются упрочняющие фазы: θ’ (CuAl₂), Mg₂Si и фаза W (AlCuMgSi). Предпочтительно перед естественным старением, поскольку обеспечивает более высокую прочность.

Естественное старение (при 20 °C) обеспечивает более высокую пластичность и лучшее сопротивление коррозионному растрескиванию по сравнению с искусственным, но при пониженных прочностных характеристиках.

Технологические характеристики

Обрабатываемость резанием

Сплав хорошо обрабатывается резанием. В закалённо-состаренном состоянии (T6) даёт чистую поверхность при механической обработке — что важно для точных деталей силовых конструкций.

Коррозионная стойкость

Из-за высокого содержания меди (3,9–5%) сплав АК8 обладает ограниченной коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и агрессивных средах. Медьсодержащие выделения создают гальванические пары с матрицей, провоцируя питтинговую и межкристаллитную коррозию. Детали из АК8, эксплуатируемые на открытом воздухе или во влажных средах, требуют анодирования или лакокрасочных защитных покрытий.

Свариваемость

Сплав относится к ограниченно свариваемым. Высокое содержание меди повышает склонность к образованию горячих трещин в сварном шве. При необходимости соединения деталей из АК8 сваркой требуются специальные присадочные материалы и технологические приёмы, согласованные с применяемым процессом (аргонодуговая, электроннолучевая и др.).

Прессуемость

Сплав хорошо поддаётся горячему прессованию. Методом прессования изготавливают в том числе крупногабаритные трубы и фасонные профили, получить которые другими способами затруднительно.

Применение сплава 1380Ш (АК8)

Основная область применения — авиационная и аэрокосмическая промышленность. Сплав используется для изготовления высоконагруженных деталей планера и силовых элементов конструкций, работающих при значительных статических и динамических нагрузках.

Принципиально важная область — детали, эксплуатируемые при криогенных температурах (до −196 °C). В отличие от ряда высокопрочных сплавов, АК8 сохраняет достаточную пластичность и ударную вязкость при глубоком охлаждении, что делает его пригодным для криогенного оборудования.

Также применяется для изготовления прессованных труб крупных сечений, прутков и профилей для силовых конструкций вне авиации — в случаях, когда требуется сочетание высокой прочности, обрабатываемости резанием и стабильных свойств при отрицательных температурах.

Смежные высокопрочные деформируемые сплавы — сплав Д19 (система Al–Cu–Mg–Mn, близкий по прочности) и алюминиевые чушки для шихтовки.

Виды поставки и нормативные документы

Производство и поставка полуфабрикатов из сплава АК8 (1380Ш) регламентируются следующими стандартами:

Вид полуфабриката	Стандарт
Прутки прессованные	ГОСТ 21488-97
Прутки прессованные высокой прочности	ГОСТ Р 51834-2001
Трубы прессованные	ГОСТ 2132-90
Химический состав (марки)	ГОСТ 4784-97 / ГОСТ 4784-2019
Авиационные марки (отраслевой стандарт)	ОСТ 1 92014-90

Международные аналоги АК8 (1380Ш)

Страна / регион	Обозначение
США	AA 2014, AA 2214
Германия	3.1255, AlCuSiMn
Великобритания	L97, L98
Евросоюз (EN)	EN AW-2014, EN AW-AlCu4SiMg
Италия	P-AlCu4.4SiMnMg