Сплав 1160Ш

Сплав 1160Ш (Д16Ш) — общая характеристика

Сплав 1160Ш (маркировка по ГОСТ — Д16Ш) относится к деформируемым алюминиевым сплавам системы Al–Cu–Mg, легированным марганцем. В классификации дюралюминов Д16 занимает ведущее место: сочетание малой массы (плотность 2,78 г/см³) и высокой прочности (предел кратковременной прочности до 450–470 МПа в закалённом и состаренном состоянии) обеспечивает широкое применение в авиационных силовых конструкциях. Сплав сохраняет работоспособность при криогенных температурах вплоть до −230 °C, что определяет его использование в деталях, эксплуатируемых при отрицательных температурах.

Химический состав сплава 1160Ш

Легирование медью, магнием и марганцем обеспечивает упрочнение за счёт образования интерметаллидных фаз. Ниже приведён химический состав по ГОСТ 4784-2019 (для марки Д16).

Элемент	Массовая доля, %
Алюминий (Al)	Основа (90,9–94,7)
Медь (Cu)	3,8–4,9
Магний (Mg)	1,2–1,8
Марганец (Mn)	0,3–0,9
Железо (Fe)	≤ 0,5
Кремний (Si)	≤ 0,5
Цинк (Zn)	≤ 0,25
Титан (Ti)	≤ 0,15
Хром (Cr)	≤ 0,1
Прочие примеси (суммарно)	≤ 0,15

Содержание железа и кремния контролируется строго. Железо не растворяется в алюминии и кристаллизуется в виде грубых пластинчатых фаз, снижающих прочность и пластичность. Превышение допустимых содержаний Fe и Si ведёт к ухудшению механических характеристик и трещиностойкости.

Физические и механические свойства сплава Д16Ш

Параметр	Значение
Плотность	2,78 г/см³
Интервал кристаллизации (солидус–ликвидус)	502–638 °C
Модуль упругости (E) при 20 °C	72 ГПа
Предел кратковременной прочности (σв), закалённое и состаренное состояние	390–470 МПа (зависит от вида полуфабриката)
Предел текучести (σ0,2)	275–350 МПа
Твёрдость по Бринеллю (после закалки + естественного старения)	≈ 125–130 НВ
Относительное удлинение (δ)	8–13 %

Высокое значение модуля упругости (72 ГПа) обеспечивает сопротивление микропластическим деформациям в процессе эксплуатации. Механические характеристики существенно зависят от вида полуфабриката, толщины сечения и состояния термообработки.

Термическая обработка и методы обработки

Закалка и старение

Для достижения оптимальных прочностных свойств сплав 1160Ш подвергается закалке: нагрев до 495–505 °C с последующим охлаждением в воде. При превышении температуры закалки возможен пережог, приводящий к необратимому снижению свойств. После закалки проводится естественное старение при комнатной температуре в течение 4–5 суток, либо искусственное старение при повышенной температуре.

Естественно состаренный сплав (состояние Т) обеспечивает максимальные показатели вязкости разрушения и выносливости. Искусственно состаренный (состояние Т1) имеет более высокий предел текучести и улучшенную коррозионную стойкость, но пониженную пластичность.

Температурные ограничения при эксплуатации

В естественно состаренном состоянии эксплуатационный нагрев ограничен 80 °C — при более высоких температурах развивается склонность к межкристаллитной коррозии. Изделия, прошедшие искусственное старение, допускается эксплуатировать при температурах до 150–175 °C. Для прессованных полуфабрикатов предельная температура кратковременного нагрева без существенной потери свойств составляет около 100 °C.

Обработка резанием и сварка

В закалённом и состаренном состоянии сплав удовлетворительно обрабатывается резанием с использованием твердосплавного и быстрорежущего инструмента. В отожжённом состоянии обрабатываемость резанием хуже. Допускается обработка размерным химическим травлением.

Сварка плавлением не рекомендуется: сплавы типа Д16 склонны к образованию кристаллизационных трещин при сварке. Допускается соединение только контактной точечной сваркой. Высокотемпературная пайка не применяется из-за опасности пережога. Температура начала ковки — 460 °C, окончания — 380 °C.

Коррозионная стойкость

Дюралюмины системы Al–Cu–Mg имеют пониженную коррозионную стойкость по сравнению с нелегированным алюминием. Для защиты применяются плакирование (нанесение слоя технического алюминия), анодирование и нанесение защитных покрытий. Плакированные листы маркируются дополнительными буквами: «А» — нормальная плакировка, «Б» — технологическая, «У» — утолщённая.

Прессованные изделия, не защищённые плакировкой, более подвержены коррозии, особенно при эксплуатационном нагреве. Искусственное старение повышает сопротивляемость межкристаллитной коррозии.

Формы поставки

Из сплава 1160Ш изготавливают следующие виды полуфабрикатов:

• Листы и ленты (в том числе плакированные);
• Плиты;
• Прутки круглые, прессованные и тянутые;
• Профили прессованные;
• Трубы бесшовные (прессованные, холоднодеформированные, тянутые).

Нормативные документы

Химический состав и марки регламентированы ГОСТ 4784-2019 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки». Требования к полуфабрикатам устанавливаются отраслевыми стандартами (ОСТ 1 90048-90 и др.) и государственными стандартами на конкретные виды проката: ГОСТ 21631 (листы), ГОСТ 17232 (плиты), ГОСТ 21488 (прутки), ГОСТ 18482 (трубы прессованные), ГОСТ 8617 (профили).

Зарубежные аналоги сплава 1160Ш

Страна / стандарт	Обозначение
США (ASTM/AA)	2024, AA2024
Германия (DIN)	3.1355 (AlCuMg2)
Евросоюз (EN)	EN AW-2024 (EN AW-AlCu4Mg1)

Сплав повышенной чистоты (Д16ч) соответствует зарубежному аналогу 2124.