Każdy stop zawiera określony procent pierwiastków stopowych, które nadają aluminium bazowemu pewne korzystne właściwości. W stopie aluminium 2024 te procenty pierwiastków to nominalnie 4,4% miedzi, 1,5% magnezu i 0,6% manganu. Ten podział wyjaśnia, dlaczego aluminium 2024 jest znane ze swojej wysoka wytrzymałość, ponieważ miedź, magnez i mangan znacznie zwiększają wytrzymałość stopów aluminium. Jednak ta moc ma wadę. Wysoki udział miedzi w aluminium 2024 znacznie zmniejsza jego odporność na korozję. Zwykle występują śladowe ilości pierwiastków zanieczyszczających (krzem , żelazo, cynk, tytan itp.), ale są to celowe tolerancje podane tylko na życzenie kupującego. Jego gęstość wynosi 2,77 g/cm3 (0,100 lb/in3), nieco więcej niż czystego aluminium (2,7 g/cm3, 0,098 lb /in3).2024 aluminium jest bardzo łatwe w obróbce i ma dobrą skrawalność, co pozwala na cięcie i wytłaczanie w razie potrzeby.
Jak wspomniano, gołe stopy aluminium 2024 korodują łatwiej niż większość innych stopów aluminium. Producenci radzą sobie z tym, pokrywając te podatne stopy warstwą metalu odpornego na korozję (zwanego „cynkowaniem” lub „okładziną”). Powłoka ta jest czasami wysoko- czystego aluminium lub nawet innego stopu, i jest najbardziej popularny w platerowanych blachach, gdzie pierwotny stop może być umieszczony pomiędzy warstwami okładziny. Platerowane aluminium jest tak popularne, że opracowano i szeroko stosuje się szereg produktów AlClad, aby zapewnić najlepsze oba światy w przypadku stopów słabo korozyjnych, takich jak 2024. Ten rozwój sprawia, że aluminium 2024 jest szczególnie przydatne, ponieważ jego wytrzymałość można osiągnąć tam, gdzie zwykłe stopy uległyby degradacji.
Niektóre stopy aluminium, takie jak serie 2xxx, 6xxx i 7xxx, można wzmocnić za pomocą procesu zwanego obróbką cieplną. Proces ten polega na podgrzaniu stopu do określonej temperatury w celu wymieszania lub „homogenizacji” pierwiastków stopowych w metalu nieszlachetnym, a następnie hartowanie w roztworze w celu zablokowania elementów na miejscu. Ten krok nazywa się „obróbką cieplną w roztworze”. Pierwiastki te są niestabilne, a gdy przedmiot obrabiany ochładza się, wytrącają się z „roztworu” aluminium jako związki (na przykład atomy miedzi wytrącają się się jako Al2Cu). Związki te zwiększają ogólną wytrzymałość stopu poprzez interakcję z mikrostrukturą aluminium, proces znany jako „starzenie”. Zrozumienie procesu obróbki cieplnej rozpuszczania i starzenia jest ważne, ponieważ aluminium 2024 występuje w wielu typach i ma oznaczenia takie jak 2024-T4, 2024-T59, 2024-T6 itp., w zależności od sposobu wykonania tych kroków.
Najlepsze właściwości wytrzymałościowe aluminium typu 2024 wynikają nie tylko z jego składu, ale także z procesu obróbki cieplnej. Istnieje wiele różnych procedur „odpuszczania” aluminium (oznaczone jako -Tx, gdzie x to liczba o długości od 1 do 5 cyfr ) i chociaż są z tego samego stopu, wszystkie mają swoje unikalne właściwości. Pierwsza cyfra po literze „T” oznacza podstawową metodę obróbki cieplnej, a opcjonalne cyfry od drugiej do piątej wskazują określoną jakość produkcji. Na przykład w stan 2024-T42, „4” wskazuje, że stop jest poddany obróbce cieplnej rozpuszczającej i naturalnie starzony, ale „2” oznacza, że metal musi zostać poddany obróbce cieplnej przez kupującego. System może być mylący, więc w tym artykule pokaże tylko wartości wytrzymałości dla bardziej podstawowego hartowanego aluminium 2024-T4.
Istnieją pewne właściwości mechaniczne, które można wykorzystać do określenia stopów aluminium. W przypadku stopów, takich jak aluminium 2024, niektóre ważne pomiary to wytrzymałość graniczna, granica plastyczności, wytrzymałość na ścinanie, wytrzymałość zmęczeniowa oraz moduł sprężystości i ścinania. Wartości te dadzą pojęcia o skrawalności, wytrzymałości i potencjalnych zastosowaniach materiału i są podsumowane w Tabeli 1 poniżej.
Granica plastyczności i wytrzymałość końcowa to maksymalne naprężenia, które powodują odpowiednio nietrwałą i trwałą deformację próbek stopu. Bardziej dogłębne omówienie tych wartości można znaleźć w naszym artykule na temat stopu aluminium 7075. Są one ważne, gdy stopy są stosowane w zastosowaniach statycznych, w których nie powinny wystąpić trwałe odkształcenia, na przykład w budynkach lub urządzeniach bezpieczeństwa. 2024 aluminium ma imponujące granice wytrzymałości i plastyczności wynoszące 469 MPa (68 000 psi) i 324 MPa (47 000 psi), co czyni je atrakcyjnym dla materiałów o wysokiej wytrzymałości materiałów konstrukcyjnych, takich jak rury aluminiowe.
Wreszcie moduł sprężystości i moduł ścinania to parametry, które pokazują, jak „sprężysty” dany materiał ma się odkształcać. Dają dobre wyobrażenie o odporności materiału na odkształcenia trwałe. Stop aluminium 2024 ma moduł sprężystości 73,1 GPa (10600 ksi) i moduł ścinania 28 GPa (4060 ksi), który jest nawet wyższy niż w przypadku innych stopów lotniczych o wysokiej wytrzymałości, takich jak aluminium 7075.
Aluminium typu 2024 ma doskonałą obrabialność, dobrą urabialność, wysoką wytrzymałość i może być platerowane w celu ochrony przed korozją, co czyni go doskonałym wyborem do zastosowań w samolotach i pojazdach.
Czas postu: 30 czerwca 2022 r