Алюминий и его сплавы свойства маркировка и применение: Алюминиевые сплавы — марки, свойства и применение

alexxlab | 24.06.2018 | 0 | Разное

Сплавы из алюминия и их применение :: ТОЧМЕХ

Легирование

Алюминий применяют для производства из него изделий и сплавов на его основе.

Легирование — процесс введения в расплав дополнительных элементов, улучшающих механические, физические и химические свойства основного материала. Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур, проводимых на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции.

Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства.

Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных для промышленности, применяют не чистый алюминий, а его сплавы.

При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность.

Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий делят на две группы:
1) деформируемые (имеют высокую пластичность в нагретом состоянии),
2) литейные (имеют хорошую жидкотекучесть).

Такое деление отражает основные технологические свойства сплавов. Для получения этих свойств в алюминий вводят разные легирующие элементы и в неодинаковом количестве.

Сырьем для получения сплавов обоего типа являются не только технически чистый алюминий, но также и двойные сплавы алюминия с кремнием, которые содержат 10-13 % Si, и немного отличаются друг от друга количеством примесей железа, кальция, титана и марганца. Общее содержание примесей в них 0.5-1.7 %. Эти сплавы называют силуминами.

Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наибольшую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хорошую обрабатываемость давлением.

Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно небольших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.

Дюралюминии — сплавы алюминия с медью

Характерными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии — сплавы алюминия с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них находится в пределах 2.2-7 %.

Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной температуре и 5,7% при эвтектической температуре, равной 548 C.

Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов. Сначала его нагревают выше линии предельной растворимости (обычно приблизительно до 500 C). При этой температуре его структура представляет собой гомогенный твердый раствор меди в алюминии. Путем закалки, т.е. быстрого охлаждения в воде, эту структуру фиксируют при комнатной температуре. При этом раствор получается пересыщенным. В этом состоянии, т.е. в состоянии закалки, дюралюминий очень мягок и пластичен.

Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность и даже при комнатной температуре в ней самопроизвольно происходят изменения. Эти изменения сводятся к тому, что атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для кристаллов химического соединения CuAl. Химическое соединение еще не образуется и тем более не отделяется от твердого раствора, но за счет неравномерности распределения атомов в кристаллической решетке твердого раствора в ней возникают искажения, которые приводят к значительному повышению твердости и прочности с одновременным снижением пластичности сплава.

Процесс изменения структуры закаленного сплава при комнатной температуре носит название естественного старения.

Естественное старение особенно интенсивно происходит в течение первых нескольких часов, полностью же завершается, придавая сплаву максимальную для него прочность, через 4-6 суток. Если же сплав подогреть до 100-150 C, то произойдет искусственное старение. В этом случае процесс совершается быстро, но упрочнение происходит меньшее. Объясняется это тем, что при более высокой температуре диффузионные перемещения атомов меди осуществляются более легко, поэтому происходит завершенное образование фазы CuAl и выделение ее из твердого раствора. Упрочняющее же действие полученной фазы оказывается меньшим, чем действие искаженности решетки твердого раствора, возникающей при естественном старении.

Сравнение результатов старения дюралюминия при различной температуре показывает, что максимальное упрочнение обеспечивается при естественном старении в течении четырех дней.

Сплавы алюминия с марганцем и магнием

Среди неупрочняемых алюминиевых сплавов наибольшее значение приобрели сплавы на основе Al-Mn и Al-Mg.

Марганец и магний, так же как и медь, имеют ограниченную растворимость в алюминии, уменьшающуюся при снижении температуры. Однако эффект упрочнения при их термообработке невелик. Объясняется это следующим образом. В процессе кристаллизации при изготовлении сплавов, содержащих до 1,9% Mn, выделяющийся из твердого раствора избыточный марганец должен был бы образовать с алюминием растворимое в нем химическое соединение Al (MnFe), которое в алюминии не растворяется. Следовательно, последующий нагрев выше линии предельной растворимости не обеспечивает образование гомогенного твердого раствора, сплав остается гетерогенным, состоящим из твердого раствора и частиц Al (MnFe), а это приводит к невозможности закалки и последущего старения.

В случае системы Al-Mg причина отсутствия упрочнения при термической обработке иная. При содержании магния до 1,4% упрочнения быть не может, так как в этих пределах он растворяется в алюминии при комнатной температуре и никакого выделения избыточных фаз не происходит.

При большем же содержании магния закалка с последующим химическим старением приводит к выделению избыточной фазы — химического соединения Mg Al .

Однако свойства этого соединения таковы, что процессы, предшествующие его выделению, а затем и образующиеся включения не вызывают заметногоэффекта упрочнения. Несмотря на это, введение и марганца, и магния в алюминий полезно. Они повышают его прочность и коррозионную стойкость (при содержании магния не более 3%). Кроме того, сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий.

Другие легирующие элементы

Также для улучшения некоторых характеристик алюминия в качестве легирующих элементов используются:

Бериллий добавляется для уменьшения окисления при повышенных температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01-0,05%) применяют в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).

Бор вводят для повышения электропроводимости и как рафинирующую добавку. Бор вводится в алюминиевые сплавы, используемые в атомной энергетике(кроме деталей реакторов), т.к. он поглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве 0,095-0,1%.

Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.

Галлий добавляется в количестве 0,01 — 0,1% в сплавы, из которых далее изготавливаются расходуемые аноды.

Железо. В малых количествах (>0,04%) вводится при производстве проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль.

Индий. Добавка 0,05 — 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево — кадмиевых подшипниковых сплавах.

Кадмий. Примерно 0,3% кадмия вводят для повышения прочности и улучшения коррозионных свойств сплавов.

Кальций придает пластичность. При содержании кальция 5% сплав обладает эффектом сверхпластичности.

Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В количестве 0,5-4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава.

Олово улучшает обработку резанием.

Титан. Основная задача титана в сплавах — измельчение зерна в отливках и слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всем объеме.

Применение алюминиевых сплавов

Большинство алюминиевых сплавов имеют высокую коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде, растворах многих солей и химикатов и в большинстве пищевых продуктов. Последнее свойство в сочетании с тем, что алюминий не разрушает витамины, позволяет широко использовать его в производстве посуды. Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в морской воде. Алюминий в большом объеме используется в строительстве в виде облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей. Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. Алюминий также широко применяется в машиностроении, т.к. обладает хорошими физическими качествами.

Но главная отрасль, в настоящее время просто не мыслимая без использования алюминия — это, конечно, авиация. Именно в авиации наиболее полно нашли применение всем важным характеристикам алюминия

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ • Большая российская энциклопедия

АЛЮМИ́НИЕВЫЕ СПЛА́ВЫ, спла­вы на ос­но­ве алю­ми­ния; об­ла­да­ют ма­лой плот­но­стью (до 3000 кг/м³), вы­со­ки­ми элек­тро- и те­п­ло­про­вод­но­стью, кор­ро­зи­он­ной стой­ко­стью и удель­ной проч­но­стью. Пер­вые А. с. – спла­вы алю­ми­ния с крем­ни­ем, по­лу­чен­ные в 50-х гг. 19 в., име­ли ма­лую проч­ность и низ­кую кор­ро­зи­он­ную стой­кость. По­во­рот­ным мо­мен­том в ис­то­рии раз­ви­тия А. с. ста­ли ис­сле­до­ва­ния А. Виль­ма (Гер­ма­ния, 1903–11), ко­то­рый об­на­ру­жил в за­ка­лён­ном А. с., со­дер­жа­щем медь и маг­ний, по­вы­ше­ние проч­но­сти в про­цес­се вы­лё­жи­ва­ния, т. н. эф­фект ста­ре­ния (см. Ста­ре­ние ме­тал­лов). В 1921 А. Пач (США) мо­ди­фи­циро­вал сплав Al – Si пу­тём вве­де­ния в не­го мик­ро­ско­пич. доз Na, что при­вело к зна­чит. улуч­ше­нию его свойств. Поз­же для по­лу­че­ния А. с. с оп­ре­де­лённы­ми свой­ст­ва­ми ста­ли при­ме­нять ле­ги­ро­ва­ние разл. ме­тал­ла­ми (Cu, Mg, Mn, Si, Zn, Ni, Li, Be и др.). В Рос­сии в 1930–40-х гг. раз­ра­бот­ку А. с. и вне­дре­ние их в про­из-во осу­ще­ст­в­ля­ли Ю. Г. Му­за­лев­ский, С. М. Во­ро­нов, И. Н. Фрид­лян­дер и др.

До 1940-х гг. при­ме­ня­лись гл. обр. спла­вы на ос­но­ве сис­тем Al – Si (си­лу­ми­ны), Al – Mg (маг­на­лии), Al – Cu – Mg (ду­ра­лю­ми­ны), Al – Mg – Si (авиа­ли). Впо­след­ст­вии так­же по­лу­чи­ли раз­ви­тие вы­со­ко­проч­ные (на ос­но­ве сис­тем Al – Zn – Mg, Al – Zn – Mg – Cu, Al – Mg – Si – Cu), жа­ро­проч­ные (Al – Cu – Mn, Al – Mg – Li, Al – Cu – Mg – Fe – Ni), по­ни­жен­ной плот­но­сти (Al – Be – Mg, Al – Mg – Li, Al – Cu – Li) и др. А. с. В за­ви­си­мости от спо­со­ба про­из-ва по­лу­фаб­рика­тов и из­де­лий А. с. де­лят на де­фор­ми­руе­мые, ис­поль­зуе­мые для из­го­тов­ле­ния лис­тов, плит, про­филей, труб, по­ко­вок, про­во­ло­ки пу­тём де­фор­ма­ции (про­кат­ки, ков­ки, штам­пов­ки и др.), и ли­тей­ные – для из­го­тов­ле­ния фа­сон­ных из­де­лий лить­ём. Со­став и не­ко­то­рые свой­ст­ва наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ных А. с. при­ве­де­ны в таб­ли­цах 1, 2 (см. стр. 578).

Де­фор­ми­руе­мые спла­вы по объ­ё­му про­из-ва со­став­ля­ют ок. 80% всех А. с. Хи­мич. и фа­зо­вый со­став, ре­жи­мы тер­мич. об­ра­бот­ки де­фор­ми­руе­мых А. с. оп­ре­де­ля­ют­ся не­об­хо­ди­мо­стью по­лу­чения оп­тим. ком­плек­са экс­плуа­тац. и тех­но­ло­гич. свойств. Спла­вы сис­те­мы Al – Mg (маг­на­лии) име­ют вы­со­кую кор­ро­зи­он­ную стой­кость, хо­ро­шо сва­ри­ва­ют­ся, но не уп­роч­ня­ют­ся тер­мич. об­ра­бот­кой; для по­вы­ше­ния проч­но­сти в эти спла­вы вво­дят Sc. Спла­вы Al – Zn – Mg об­ла­да­ют вы­со­кой проч­но­стью, хо­ро­шо сва­ри­ва­ют­ся, но при зна­чит. кон­цен­тра­ции Zn и Mg склон­ны к за­мед­лен­но­му кор­ро­зи­он­но­му рас­трес­ки­ва­нию. Спла­вы Al – Mg – Si (авиа­ли) со­че­та­ют хо­ро­шую кор­ро­зи­он­ную стой­кость с вы­ра­жен­ным эф­фек­том ста­ре­ния; хо­ро­шо под­да­ют­ся ано­ди­ро­ва­нию. Спла­вы Al – Mg – Si – Cu силь­но уп­роч­ня­ют­ся в ре­зуль­та­те ста­ре­ния, но от­ли­ча­ют­ся по­ни­жен­ной кор­ро­зи­он­ной стой­ко­стью. Спла­вы Al – Cu – Mg (ду­ра­лю­ми­ны) име­ют ср. проч­ность, но вы­со­кие пла­стич­ность и вяз­кость раз­ру­ше­ния, ма­лую ско­рость раз­ви­тия ус­та­ло­ст­ных тре­щин. Спла­вы Al – Zn – Mg – Cu ха­рак­те­ри­зу­ют­ся са­мы­ми вы­со­ки­ми проч­но­стью и пре­де­лом те­ку­че­сти. Спла­вы Al – Mg – Li име­ют та­кие же, как и у ду­ра­лю­ми­на, ме­ха­нич. свой­ст­ва, но по­ни­жен­ную (на 11%) плот­ность и боль­ший мо­дуль уп­ру­го­сти. Спла­вы Al – Be – Mg об­ла­да­ют вы­со­ки­ми удель­ной проч­но­стью и мо­ду­лем уп­ру­го­сти, хо­ро­шей кор­ро­зи­он­ной стой­ко­стью, пла­стич­но­стью, хо­ро­шо сва­ри­ва­ют­ся, но из-за ток­сич­но­сти их при­ме­не­ние ог­ра­ни­че­но. По­лу­фаб­ри­ка­ты из де­фор­ми­ро­ван­ных А. с. для по­сле­дую­щей об­ра­бот­ки по­лу­ча­ют из слит­ков про­стой фор­мы – круг­лых, пло­ских, по­лых.

Таблица 1. Химический состав и механические свойства некоторых деформируемых алюминиевых сплавов

Система	Марка сплава	Легирующие компоненты (% по массе)					Типичные механические свойства
		Cu	Mg	Mn	Si	Прочие	Предел прочности, МПа	Предел текучести, МПа
Al – Mg (магналии)	АМг6	< 0,1	5,8–6,8	0,5–0,8	≤ 0,4	Zn < 0,2; Fe ≤ 0,4	340	170
	1570	< 0,1	5,3–6,3	0,2–0,6	≤ 0,2	Zn < 0,1; Fe ≤ 0,3; Sc 0,25	410	310
Al – Mg – Si (авиали)	АВ	0,1–0,5	0,45–0,9	0,15–0,35	0,5–1,12	Zn < 0,2; Fe ≤ 0,5; Ti <0,15	340	280
	АДЗЗ	0,15–0,4	0,8–1,2	< 0,15	0,4–0,8	Zn < 0,25; Fe ≤ 0,7	320	260
Al – Mg – Si – Cu	АК6	1,8–2,6	0,4–0,8	0,4–0,8	0,7–1,2	Zn < 0,3; Fe ≤ 0,7	390	300
	АК8	3,9–4,8	0,4–0,8	0,4–1,0	0,6–1,2	Zn < 0,3; Fe ≤ 0,7	470	380
AI – Cu – Mg (дуралюмины)	Д1ч	3,8–4,8	0,4–0,8	0,4–0,8	<0,5	Fe < 0,4	380	220
	Д16ч	3,8–4,9	1,2–1,8	0,3–0,9	<0,2	Fe< 0,3	440	300
Al – Zn – Mg – Cu	В96Ц	2,0–2,6	2,3–3,0	–	<0,3	Zn 3,0–8,0; Fe < 0,4; Zr 0,1–0,2	650	620
	1933	0,8–1,2	1,6–2,2	–	<0,1	Zn 6,35–7,2; Fe 0,06–0,15; Zr 0,1–0,18	510	460
Al – Cu – Mg – Fe – Ni	АК4–1	1,9–2,7	1,2–1,8	≤ 0,2	«0,3	Zn ≤ 0,3; Fe 0,8–1,4; Ni 0,8-1,4	420	350
Al – Cu – Mn	1201	5,8–6,8	< 0,02	0,2–0,4	<0,2	Zn <0,1; Fe ≤ 0,3	420	320
Al – Mg – Li	1420	< 0,05	4,5-6,0	–	<0,15	Fe ≤ 0,2; Li 1,8–2,3; Zr 0,08–0,15; Na < 0,03	430	290
	1424	–	4,7–5,2	0,05–0,25	≤ 0,1	Zn 0,4–0,8; Fe ≤ 0,1; Li 1,5–1,8	460	320
Al – Be – Mg	АБМ–1	–	4,2–5,5	0,3	0,1	Fe 0,2; Be 28-32; Ni 0,1	430–500	250-300
	АБМ–3	–	1,5–2,5		0,2	Fe 0,2; Be 67–72	550–620	380-480
Примечание. В ряд сплавов вводятся малые добавки Cr, Zr, Sc, Ti, Be, Ca.

К де­фор­ми­руе­мым А. с. от­но­сят так­же спе­чён­ные спла­вы (вме­сто слит­ка для фор­мо­ва­ния из­де­лий ис­поль­зу­ют бри­кет, спе­чён­ный из по­рош­ков): спе­чён­ная алю­ми­ние­вая пуд­ра (САП) и спе­чён­ные алю­ми­ние­вые спла­вы (САС). САП, уп­роч­нён­ная дис­перс­ны­ми час­тица­ми ок­си­да алю­ми­ния, пре­вос­хо­дит все А. с. по жа­ро­проч­но­сти. САС, ле­ги­ро­ван­ные Si, Fe, Ni, от­ли­ча­ют­ся очень низ­ким ко­эф. ли­ней­но­го рас­ши­ре­ния.

Таблица 2. Химический состав и механические свойства некоторых литейных алюминиевых сплавов

		Легирующие компоненты (% по массе)						Типичные механические свойства
Система		Марка сплава	Cu	Mg	Mn	Si	Прочие	Предел прочности, МПа	Предел текучести, МПа
Силумины	Al–Si	АК12 (АЛ2)	0,6	–	0,5	13,0	–	200	110
	Al–Si–Mg	АК9ч (АЛ4)	0,3	0,17–0,3	0,2-0,5	8,0–10,5	–	260	200
		АК7ч (АЛ 9)	0,2	0,2–0,4	0,5	6,0–8,0	–	230	130
	Al–Si–Cu–Mg	АК5М (АЛ5)	1,0–1,5	0,35–0,6	0,5	4,5–5,5	–	240	180
		АК8М3ч (ВАЛ8)	2,5–3,5	0,2–0,45	–	7,0–8,5	Zn 0,5–1,0; Ti 0,1–0,25; В 0,005–0,1; Be 0,05–0,25	345	290
Al–Мg		АМг10 (АЛ27)	–	9,5–10,5	–	–	Zr 0,05–0,20; Ti 0,05–0,15; Be 0,05–0,15	314	176
		АМг6л (АЛ23)	0,15	6,0–7,0	–	–	Zr 0,05–0,20; Ti 0,05–0,15; Be 0,02–0,1	225	127
Al–Cu		АМ5 (АЛ19)	4,5–5,3	0,05	0,6–1,0	0,3	Ti 0,15–0,35	370	260
		АМ4,5Кд  (ВАЛ10)	4,5–5,1	0,05	0,35–0,8	–	Ti 0,15–0,35; Cd 0,07–0,25	420	300

Для ли­тей­ных спла­вов, осо­бен­но важ­ны та­кие ха­рак­те­ри­сти­ки, как вы­сокая жид­ко­те­ку­честь, ма­лая склон­ность к об­ра­зо­ва­нию уса­доч­ных и га­зо­вых пус­тот, тре­щин, ра­ко­вин. На­и­бо­лее вы­со­кие ха­рак­те­ри­сти­ки до­сти­га­ют­ся при ли­тье в ме­тал­лич. фор­мы (в ко­киль, под дав­ле­ни­ем, при жид­кой штам­пов­ке). Важ­ней­шие ли­тей­ные А. с. – си­лу­ми­ны – со­дер­жат св. 4,5% Si, к ним от­но­сят­ся спла­вы сис­те­мы Al – Si и бо­лее слож­ных сис­тем: Al – Si – Mg, Al – Si – Cu – Mg; об­ла­да­ют хо­ро­ши­ми ли­тей­ны­ми свой­ст­ва­ми, не­пло­хой кор­ро­зи­он­ной стой­ко­стью, ср. проч­но­стью, в от­лив­ках не об­ра­зу­ет­ся уса­доч­ной по­рис­то­сти. Спла­вы с со­дер­жа­ни­ем Mg св. 5% (спла­вы сис­тем Al – Mg, Al – Mg – Si с до­бав­кой Mn, Be и Ti) кор­ро­зи­он­но­стой­ки, вы­со­ко­проч­ны, вы­со­ко­пла­стич­ны и об­ла­да­ют по­ни­жен­ной плот­но­стью. Дли­тель­ные низ­ко­тем­пе­ра­тур­ные (60–80 °C) на­гре­вы при­во­дят к ухуд­ше­нию кор­ро­зи­он­ной стой­ко­сти ли­тей­ных А. с. с вы­со­ким со­дер­жа­ни­ем Mg. Тех­но­ло­гия из­го­тов­ле­ния этих спла­вов слож­на, из­де­лия от­ли­ва­ют­ся гл. обр. в зем­ля­ные фор­мы. Спла­вы с со­дер­жа­ни­ем Cu св. 4% (спла­вы сис­тем Al – Cu, Al – Cu – Mn с до­бав­кой Ti, Cd) по жа­ро­проч­но­сти пре­вос­хо­дят дру­гие ли­тей­ные спла­вы, но име­ют по­ни­жен­ные кор­ро­зи­он­ную стой­кость и ли­тей­ные свой­ст­ва. Ли­тей­ные спла­вы (кро­ме си­лу­ми­нов) в прин­ци­пе ана­ло­гич­ны де­фор­ми­руе­мым спла­вам со­от­вет­ст­вую­щих сис­тем, но от­лича­ют­ся бо­лее вы­соким со­дер­жа­ни­ем ле­ги­рую­щих ком­по­нен­тов (Cu, Mg), до­ба­вок (Ni, Ti) и при­ме­сей (Fe).

На свой­ст­ва ли­тей­ных спла­вов по­ми­мо спо­со­бов ли­тья так­же влия­ют вхо­дя­щие в их со­став ком­по­нен­ты, ко­то­рые для од­них спла­вов яв­ля­ют­ся ле­ги­рую­щи­ми, но ока­зы­ва­ют вред­ное влия­ние на дру­гие: Si сни­жа­ет проч­ность спла­вов Al – Mg; при­месь Zn ухуд­ша­ет ме­ха­нич. свой­ст­ва спла­вов Al – Si и Al – Cu; Sn и Pb да­же в де­ся­тых до­лях про­цен­та зна­читель­но по­ни­жа­ют темп-ру плав­ле­ния спла­вов. Вред­ное влия­ние на си­лу­ми­ны ока­зы­ва­ет Fe, вы­зы­ваю­щее об­ра­зо­ва­ние хруп­ких вклю­че­ний, кри­стал­ли­зую­щих­ся в ви­де пла­стин. Со­дер­жа­ние Fe за­ви­сит от спо­со­ба ли­тья: оно мак­си­маль­но при ли­тье под дав­ле­ни­ем и в ко­киль и ми­ни­маль­но при ли­тье в зем­лю. Ка­че­ст­во фа­сон­ных от­ли­вок из А. с. суще­ст­вен­но по­вы­ша­ет­ся при ис­поль­зо­ва­нии чис­той ших­ты (умень­ше­ние ко­ли­че­ст­ва вред­ных ме­тал­лич. и не­ме­тал­лич. при­ме­сей в спла­вах), мо­ди­фи­ци­ро­ва­нии спла­вов (вве­де­ние ма­лых до­ба­вок Ti, Zr, Be), ис­поль­зо­ва­нии про­грес­сив­ных ме­то­дов ра­фи­ни­ро­ва­ния и тер­мич. об­ра­бот­ки.

А. с. от­но­сят­ся к важ­ней­шим кон­струкц. ма­те­риа­лам. По мас­шта­бам про­из­вод­ст­ва и по­треб­ле­ния за­ни­ма­ют 2-е ме­сто по­сле ста­ли; в пром-сти ис­поль­зу­ют ок. 55 ма­рок А. с. Бла­го­да­ря уни­каль­ным экс­плуа­тац. свой­ст­вам ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся: в авиа- и ра­ке­то­строе­нии – шас­си, ло­па­сти воз­душ­ных вин­тов, си­ло­вые эле­мен­ты ле­тат. ап­па­ра­тов (об­шив­ка, фю­зе­ляж, шпан­го­уты, лон­же­ро­ны, нер­вю­ры, верх­ние и ниж­ние плос­ко­сти крыль­ев), кор­пу­сы ра­кет, то­п­лив­ные и мас­ля­ные ба­ки; в су­до­строе­нии – кор­пу­сы су­дов, па­луб­ные над­строй­ки, разл. су­до­вое обо­ру­до­ва­ние; в ав­то­мо­би­ле­строе­нии – де­та­ли дви­га­те­ля (порш­ни, го­лов­ки, бло­ки ци­лин­д­ров), ра­диа­то­ры ох­ла­ж­де­ния, ото­пи­те­ли, ка­би­ны, са­ло­ны ав­то­бу­сов, цис­тер­ны для пе­ре­воз­ки хи­мич. и неф­те­хи­мич. про­дук­тов, сы­пу­чих гру­зов; в строи­тель­ст­ве – стро­ит. кон­ст­рук­ции, окон­ные ра­мы и две­ри; в пи­ще­вой пром-сти – ­банки для пи­ва, во­ды, пи­ще­вых про­дук­тов, бы­то­вая фоль­га и др.

Марки алюминия

Термины и определения

Марки алюминия

Нелегированный алюминий – это алюминий без легирующих элементов при содержании алюминия не менее 99,00%, остальное – примеси. Примесь – металлический или неметаллический элемент, присутствующий в металле, минимальное содержание которого не контролируется.

Рафинированный алюминий – нелегированный алюминий высокой чистоты (содержание алюминия не менее 99,950%), который получают в результате специальных металлургических обработок.

Первичный алюминий – нелегированный алюминий:

• который произведен из глинозема, обычно электролизом, и
• который имеет содержание алюминия не менее 99,70%.

Нелегированный алюминий подразделяется на марки в зависимости от содержания в нем примесей.

Русскому термину “марка” соответствует английский термин “grade” [1].

Алюминиевые сплавы

Алюминиевый сплав – это алюминий:

• который содержит легирующие элементы,
• в котором содержание алюминия выше, чем любого другого элемента и
• в котором, содержание алюминия не более 99,00%

Легирующий элемент – это металлический или неметаллический элемент, содержание которого контролируется в заданном интервале, чтобы обеспечивать сплаву заданные специфические свойства. Обычно легирующие элементы преднамеренно добавляют в расплав алюминия.

Легированный алюминий подразделяется на сплавы.

Каждый алюминиевый сплав имеет свое обозначение, например, сплав АД31 или сплав 2017. Это обозначение сплава однозначно определяет его химический состав, в том числе, интервалы содержания легирующих элементов и допуски на максимальное содержание примесей. Необходимо отметить, что иногда, в том числе, в стандартах, применяется выражение “марка сплава”. Однако, чем отличается смысл выражений “марка сплава” и “сплав” совершенно не понятно.

Русскому термину “сплав” соответствует английский термин “alloy” [1].

Классификация марок алюминия

Среди марок алюминия различают по способу выплавки и назначению:

• марки первичного алюминия
• марки деформируемого алюминия
• марки литейного алюминия

Марки первичного алюминия

Первичный алюминий подразделяются на:

• алюминий особо высокой чистоты (содержание алюминия выше 99,995%)
• алюминий высокой чистоты (содержание алюминия от 99,95 до 99,995%)
• алюминий технической чистоты (содержание алюминия от 99,00 до 99,85%)

Марки первичного алюминия применяют, главным образом, для переплавки при изготовлении алюминиевых сплавов, деформируемых и литейных. При этом для сплавов общего назначения применяются марки алюминия технической чистоты. Для изготовления специальных сплавов  применяют марки алюминия высокой чистоты, например, для авиации и космонавтики. Кроме того, марки высокой чистоты и особо высокой чистоты применяют в различных высокотехничных технологиях, например, при производстве полупроводников.

Марки деформируемого алюминия

Основные марки деформируемого алюминия имеют чистоту от 99,00 до 99,85%. Они предназначены для изготовления продукции методом горячей и холодной обработки металлов давлением, то есть – прокаткой, экструзией, волочением, штамповкой и т. п.

Марки литейного алюминия

Марки литейного алюминия имеют очень ограниченное применение, в основном для изготовления литых роторов электрических двигателей. Они имеют чистоту от 99,00 до 99,70 %.

Первичный алюминий

Марки алюминия в ГОСТ 11069

Главным показателем чистоты первичного алюминия является содержание железа и кремния (таблица 1):

• Первичный алюминий технической чистоты, который получают электролизом из криолитно-глиноземного расплава. Он содержит от 99,85% алюминия (до 0,08% железа и 0,06% кремния) до 99,0% алюминия (до 0,50% железа и 0,50% кремния).
• Алюминий высокой чистоты, который получают путем электролитического рафинирования алюминия технической чистоты. Он содержит от 99,995% алюминия (до 0,0015% железа и 0,0015% кремния) до 99,95% алюминия (до 0,030% железа и 0,030% кремния).

Особо чистый алюминий получают путем применения сложных методов очистки, например, зонной очистки. Он имеет чистоту не менее 99,999% (общее содержание всех примесей не превышает 0,001%).

Таблица 1 – Химический состав марок первичного алюминия по ГОСТ 11069

Для первичного алюминия, который применяется для производства сплавов, кроме общего содержания примесей важную роль часто играет также соотношение содержания железа и кремния. Это соотношение примесей влияет, в частности, на склонность к горячему растрескиванию первичного алюминия, а также марок и сплавов, изготовленных на его основе. Отношение содержания железа и кремния зависит от исходного сырья и технологии производства первичного алюминия.

Два способа способа обозначения первичного алюминия

Известно, что все производство первичного алюминия основано на процессе Холла-Эру. Главными примесями выплавленного первичного алюминия являются железо и кремний. Кроме того, в первичном алюминии обычно присутствуют второстепенные примеси, такие как, цинк, галлий, титан и ванадий. Обычно в международной практике главным критерием, который характеризует химический состав и ценность первичного алюминия, является минимальное содержание в нем чистого алюминия. Однако в Соединенных Штатах более важным критерием, который отражает ценность первичного алюминия, считается содержание в нем железа и кремния. Этот подход установила американская Алюминиевая Ассоциация.

Поэтому марки нелегированного алюминия могут обозначаться двумя способами:

• по минимальному содержанию чистого алюминия, например, Al 99,70 % или
• по максимальному содержанию кремния и железа – в виде Pхххх.

За буквой Р следуют цифры, которые указывают на максимальное содержание кремния и железа, например:

• Р1020 – это нелегированный первичный алюминий – марка первичного алюминия, содержащая не более 0,10% кремния и не более 0,20% железа.
• Р0506 – это марка первичного алюминия, содержащая не более 0,05% кремния и не более 0,06% железа.

Марки алюминия в EN 576 и ISO 115

Эти два различных подхода к оценке свойств первичного алюминия отражены в европейском стандарте EN 576:2004. Этот стандарт устанавливает требования к химическому составу различных марок первичного алюминия как в соответствии с международным подходом, так и – с американским подходом. Положения стандарта EN 576  в целом совпадают с положениями аналогичного международного стандарта ISO 115:2003.

Таблица 2 отражает международный подход, таблица 3 – подход американской Алюминиевой Ассоциации.

Таблица 2 – Нелегированный алюминий с установленным минимальным содержанием алюминия –
Химический состав: максимальное содержание в процентах по массе 

Таблица 3– Нелегированный алюминий без установленного минимального содержания алюминия –
Химический состав: максимальное содержание в процентах по массе

Обозначение марок алюминия в таблице 2 имеет “американский” вид: состоит из четырех цифр, перед которыми стоит буква Р, а после них – буква, обозначающая серию, например, Р1020А:

• Первые две цифры, ХХ, указывают на две цифры после запятой в максимальном содержании кремния: 0,ХХ.
• Последние две цифры, YY, указывают на две цифры после запятой в максимальном содержании железа: 0,YY.
• Для базовых марок за четырьмя цифрами следует буква А.

Вариации базовых марок алюминия, то есть имеющие такие же пределы содержания для кремния и железа, но различные пределы содержания для других элементов, обозначаются путем замены буквы А на другую букву, начиная с В, но кроме I, О и Q.

Марки алюминия на LME

Стандартной маркой первичного алюминия, которая является предметом международной торговли, в том числе, на Лондонской бирже металлов (LME) является марка алюминия с чистотой 99,70% [3]. Это эквивалент американской марки первичного алюминия P1020. Эта марка алюминия обеспечивает максимальное содержание железа в металле 0,20% и максимальное содержание кремния 0,10% (то есть 10 сотых частей кремния , 20 сотых частей железа, отсюда – Р1020).

Металл с более низким содержанием алюминия, например, 99,50%, считается продукцией более низкого качества  и обычно продается со скидкой. Этот металл может быть переплавлен и смешан на литейном производстве с более высокосортным металлом, чтобы получить слитки, которые соответствуют требованиям LME или готовую литейную продукцию. Основными примесями при получении более высокосортного металла являются железо и кремний. Повышение содержания алюминия выше 99,70% означает в основном пропорциональное снижение содержания железа и кремния, тогда как содержание других примесей остается практически неизменным [3].

Деформируемый алюминий

Марки алюминия в ГОСТ 4784

ГОСТ 4784-97 включает алюминий, которые применяется при изготовлении продукции методами обработки металлов давлением. Здесь цифры говорят мало полезного:

• чем больше нулей, тем чище алюминий
• алюминий без цифр (АД) – самый “грязный”.

Модификации с буквой Е (электротехнические) содержат пониженное содержание кремния для улучшения электрической проводимости. В отличие от ГОСТ 11069 стандарт ГОСТ 4784 не исключает и вторичный алюминий, то есть алюминий, полученный из лома.

Таблица 4 – Марки деформируемого алюминия по ГОСТ 4784-97

Марки алюминия в EN 573-3

Таблица 5 – Марки деформируемого алюминия по EN 573-3

Литейный алюминий

Литейные марки алюминия относятся к серии 1хх литейных сплавов по международной классификации алюминия и его сплавов. Хотя часто их называют сплавами (alloys), нет оснований относить их полноправным сплавам: они содержат не менее 99,00 % алюминия и формально не имеют легирующих элементов, однако, в отличие от марок первичного алюминия в них контролируют отношение содержания железа и кремния.

Эти марки-сплавы литейной серии 1хх применяются для отливки роторов электрических двигателей (таблица 6). Роторы обычно отливаются на машинах литья под высоким давлением, которые специально разработаны для этой цели. Типичный алюминиевый ротор показан на рисунке 1. Эти марки литейного алюминия серии 1хх применяются также в некоторых других случаях, которые не требуют сложных форм отливок.

Таблица 6 – “Роторные” марки литейного алюминия [4]

Рисунок 1 – Типичный алюминиевый ротор электрического двигателя [4]

В этих роторные “сплавах” установлены не только пределы чистоты алюминия, но и также отношение содержания железа и кремния. Это обеспечивает образование интерметаллических частиц, которые в меньшей степени, чем другие отрицательно влияют на литейные свойства этих “сплавов”, а также на их электрическую проводимость.

Поскольку нелегированный алюминий стоит дешевле, чем роторные сплавы, были попытки заменить их на марки первичного алюминия при изготовлении роторов. Например, слитки первичного алюминия Р1020 имеют ту же чистоту, как и “сплав” 170.2, но без контроля соотношения содержания железа и кремния, а также неконтролируемое содержание титана и ванадия. Опыт показал, что игнорирование этих различий ведет к разбросу характеристик электрической проводимости и низким литейным свойствам алюминия при отливке роторов [5].

• Самый чистый «роторный» алюминий (170. 1) является самым трудным для литья: он в самой большой степени подвергается усадочному растрескиванию.
• Наоборот, наименее чистый алюминий 100.1 льется намного легче при минимальном растрескивании .
• Более чистые марки алюминия, например, 99,80% и 99,85 %, еще более склонны к растрескиванию при их литье, чем марка алюминия 170.1  [4].

Микроструктура нелегированного алюминия

Железо и кремний

Поскольку железо и кремний являются основными и обязательными примесными элементами, а также поскольку растворимость железа в твердом алюминии очень мала, то в микроструктуре всех марок алюминия – кроме рафинированного, особо чистого алюминия – видны фазы алюминий-железо и алюминий-железо-кремний.  В литом равновесном состоянии в нелегированном алюминии могут присутствовать следующие фазы: FeAl_3, Fe₃SiAl_12, Fe₂Si₂Al_9.

Второстепенные примеси

Второстепенные примеси, например, медь и марганец, находятся в слишком малом количестве, чтобы образовывать собственные фазы, но могут участвовать в образовании других фаз. Чтобы их обнаружить требуется высокое разрешение микроскопа и сложные методики идентификации фаз [2].

Применение нелегированого алюминия

Марки рафинированного алюминия

Рафинированным алюминием называют алюминий с чистотой от 99,99 % до 99,9999 %. За рубежом чистоту такого алюминия часто обозначают “4N to 6N” – по количеству девяток (Nine). Его получают специальными методами из первичного алюминия. Марки рафинированного алюминия находят применение в следующих областях:

• Фольга для электролитических конденсаторов (марка 1199)
• Производство полупроводников
• Плит для производства плоских дисплеев
• Распайка выводов в электронной промышленности
• Производство тонких пленок
• Производство высокочистого оксида алюминия и высокочистых порошков
• Электронные накопители (диски памяти)
• Для изделий с зеркальной поверхностью и ювелирных изделий
• Производство сверхчистых алюминиевых сплавов для аэрокосмической промышленности

Марки алюминия технической чистоты

• Электрические проводники: проволока, витые прводники, шины, полосы трансформаторов (марки 1350)
• Литографические плиты (марка 1100)
• Упаковка: фольга из алюминия марки (марки 1100, 1145, 1050, 1235)
• Прессованные трубы для пищевой, химической и пивоваренной промышленности (марки 1050, 1060)
• Теплообменники (марки 1050, 1070, 1145)
• Системы пассивной сейсмической защиты. Низкий предел текучести и высокая пластичность применяются для эффективного рассеивания сейсмической энергии при землетрясениях (марка 1050А)
• Алюминиевые бутылки (марки 1050А и 1070А)

Алюминий для раскисления стали

Марки алюминия в ГОСТ 295

Алюминий, который применяют для раскисления стали, а также производства ферросплавов и порошков для алюминотермии также подразделяется на марки.  Требования к этим маркам алюминия устанавливает ГОСТ 295-98.  Этот алюминий изготавливают как из первичного сырья, так и из лома и отходов алюминиевых сплавов. Производится в чушках и гранулах.  Для этих марок алюминия характерно очень большое содержание примесей – в общем количестве до 13 %.

Таблица 7 – Марки алюминия для раскисления, производства ферросплавов и алюмотермии

Источники:

1. Properties of Pure Aluminum / A. Sverdlin //Handbook of Aluminium: Vol. 1 Physical metallurgy and Processes, ed. G.E. Davis, D.S. MacKenzie, 2003
2. Aluminum and Aluminum Alloys / ed. J.R. Davis – ASM International, 1993
3. The Aluminium Industry /James F King – Woodhead Publishing, 2001
4. https://www.aluminum.org/sites/default/files/aecd16.pdf
5. Aluminium Alloy Castings. Properties, Processes and Applications / J.G. Kaufman, E.L. Rooy – ASM International, 2004

Алюминиевые сплавы: маркировка, свойства, классификация

Алюминиевые сплавы популярны в различных сферах. Металл и смеси на его основе входят в топ-5 самых распространённых на земле. При изготовлении деталей, проводов или корпусов из этого материала важно понимать, какие виды сплавов алюминия существуют и как они классифицируются.

Алюминиевые сплавы

Характеристика алюминия

Чтобы понимать, какие свойства имеют сплавы алюминия, нужно знать характеристики основного материала. Он представляет собой лёгкий и блестящий металл. Алюминий хорошо проводит тепло и электричество благодаря чему из него изготавливают провода и различные радиодетали. Из-за низкой температуры плавления его не используют в сильно нагревающихся конструкциях.

Сверху алюминий защищён оксидной плёнкой, которая защищает материал от разрушительного воздействия факторов окружающей среды. В природе этот металл содержится в составе горных пород. Чтобы улучшить характеристики алюминия, к нему добавляют другие материалы и получаются более качественные смеси.

Состав алюминия и его сплавов обуславливает характеристики готовых изделий. Чаще всего, к этому металлу добавляют медь, марганец и магний.

Температура плавления алюминия — 660 градусов по Цельсию. По сравнению с другими металлами это низкий показатель, который ограничивает область применения металла. Чтобы повысить его жаростойкость, к нему добавляют железо. Дополнительно в состав сплава добавляется марганец и магний. Эти компоненты повышают прочность готового состава. В итоге получается сплав известный под названием «дюралюминий».

Отдельно нужно поговорить о том, как магний влияет на характеристики сплава:

1. Алюминиевый сплав с большим количеством магния будет обладать высоким показателем прочности. Однако его коррозийная устойчивость значительно снизится.
2. Оптимальное количество магния в составе — 6%. Таким образом можно избежать покрытия поверхностей ржавчиной и появления трещин при активной эксплуатации.

Смесь марганца с алюминием позволяет получить материал, который невозможно обрабатывать термическим методом. Закалка не будет изменять структуру металла и его характеристики.

Чтобы добиться максимальных показателей прочности не в убыток коррозийной устойчивости, изготавливаются смеси из алюминия, цинка и магния. Особенности сплава:

1. Повысить показатель прочности можно с помощью термической обработки.
2. Нельзя пропускать через заготовки из этой смеси электричество. Связано это с тем, что после пропускания тока ухудшится устойчивость к коррозийным процессам.
3. Чтобы повысить устойчивость к образованию и развитию коррозии, в алюминиевый сплав добавляется медь.

Также к основному материалу может добавляться железо, титан или кремний. От новых компонентов изменяется температура плавления, показатель прочности, текучесть, пластичность, электропроводность и коррозийная устойчивость.

Плавление алюминия

Производство алюминия

В природе алюминий можно найти в составе горных пород. Самой насыщенной считается боксит. Производство этого металла можно разделить на несколько этапов:

1. В первую очередь руда дробится и сушится.
2. Получившаяся масса нагревается над паром.
3. Обработанная смесь пересыпается в щелочь. Во время этого процесса из неё выделяются оксиды алюминия.
4. Состав тщательно перемешивается.
5. Далее получившийся глинозем подвергается действию электрического тока. Его сила доходит до 400 кА.

Последним этапом является отливка алюминия в формы. В этот момент в состав могут добавляться различные компоненты, которые изменяют его характеристики.

Особенности классификации сплавов

Сплавы на основе алюминия позволяют эффективнее использовать основной материал и расширить сферу его применения. Для изменения характеристик используются различные виды металлов. Редко добавляется железо или титан.

Сплавы алюминия разделяются на две большие группы:

1. Литейные. Текучесть улучшается с помощью добавления в состав кремния. Расплавленный металл заливается в заранее подготовленные формы.
2. Деформируемые. Из этих смесей изначально изготавливают слитки, после этого с помощью специального оборудования им придаётся требуемая форма.

В отдельную группу выделяется технический алюминий. Он представляет собой материал, в котором сдержится менее 1% посторонних примесей и компонентов. Из-за этого на поверхности металла образуется оксидная плёнка, которая защищает его от воздействия факторов окружающей среды. Однако показатель прочности у технического металла низкий.

Обрабатывают слитки разными методами. Это зависит от того, какую форму необходимо получить после обработки. Технологические процессы:

1. Прокатка. Метод применяется при изготовлении фольги и цельных листов.
2. Ковка. Технологический процесс, с помощью которого изготавливаются детали сложной формы.
3. Формовка. Также применяется для изготовления заготовок сложной формы.
4. Прессование. Таким образом изготавливаются трубы, профиля и прутья.

Дополнительно, чтобы улучшились характеристики, металл подвергается термической обработке.

Спрессованные профиля из алюминиевого сплава

Марки алюминия и алюминиевых сплавов

Сплавы алюминия обозначаются по ГОСТ 4784-97. В государственном документе указывается маркировка алюминиевых сплавов, состоящая из букв и цифр. Расшифровка:

1. Д — этой буквой обозначается дюралюминий.
2. АК — маркировка алюминиевых сплавов, обработанных в процессе ковки.
3. А — обозначается технический материал.
4. АВ — авиаль.
5. АЛ — обозначение литейного металла.
6. АМц — марки алюминия с добавлением марганца.
7. В — сплав с высоким показателем прочности.
8. САП — порошки, спеченные в подготовленных формах.
9. АМг — смеси с добавлением магния.
10. САС — сплавы спеченные.

После буквенного обозначения указывается номер, который указывает на марку алюминия. После цифр указывается буква. Почитать детальную расшифровку цифр можно в ГОСТе.

Виды и свойства алюминиевых сплавов

Работая с этим металлом и смесями на его основе, важно знать свойства алюминиевых сплавов. От этого будет зависеть область применения материала и его характеристики. Классификация алюминиевых сплавов приведена выше. Ниже будут описаны самые популярные виды сплавов и их свойства.

Алюминиево-магниевые сплавы

Сплавы алюминия с магнием обладают высоким показателем прочности и хорошо поддаются сварке. Дополнительного компонента в состав не добавляют более 6%. В противном случае ухудшается устойчивость материала к коррозийным процессам. Чтобы дополнительно увеличить показатель прочности без ущерба защите от коррозии, алюминиевые сплавы разбавляются марганцем, ванадием, хромом или кремнием. От каждого процента магния, добавленного в состав, показатель прочности изменяется на 30 Мпа.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Чтобы увеличить показатель коррозийной устойчивости, алюминиевый сплав разбавляется марганцем. Этот компонент дополнительно увеличивает прочность изделия и показатель свариваемости. Компоненты, которые могут добавляться в такие составы — железо и кремний.

Сплавы с алюминием, медью и кремнием

Второе название этого материала — алькусин. Марки алюминия с добавлением меди и кремния идут на производство деталей для промышленного оборудования. Благодаря высоким техническим характеристикам они выдерживают постоянные нагрузки.

Алюминиево-медные сплавы

Смеси меди с алюминием по техническим характеристикам можно сравнить с низкоуглеродистыми сталями. Главный минус этого материала — подверженность к развитию коррозийных процессов. На детали наносится защитное покрытие, которое сохраняет их от воздействия факторов окружающей среды. Состав алюминия и меди улучшают с помощью легирующий добавок. Ими является марганец, железо, магний и кремний.

Алюминиево-медные сплавы

Алюминиево-кремниевые сплавы

Называются такие смеси силумином. Дополнительно эти сплавы улучшаются с помощью натрия и лития. Чаще всего, силумин используется для изготовления декоративных изделий.

Сплавы с алюминием, цинком и магнием

Сплавы на основе алюминия, в которые добавляется магний и цинк, легко обрабатываются и имеют высокий показатель прочности. Увеличить характеристики материала можно проведя термическую обработку. Недостаток смеси трёх металлов — низкая коррозийная устойчивость. Исправить этот недостаток можно с помощью легирующей медной примеси.

Авиаль

В состав этих сплавов входит алюминий, магний и кремний. Отличительные особенности — высокий показатель пластичности, хорошая устойчивость к коррозийным процессам.

Сферы применения алюминиевых сплавов

Сферы применения алюминия и его сплавов:

1. Столовые приборы. Посуда из алюминия, вилки, ложки и емкости для хранения жидкостей популярны до сих пор.
2. Пищевая промышленность. Этот металл используется в качестве добавки к пище. Его обозначение в составе продуктов — E Он является пищевой добавкой с помощью которой красят кондитерские изделия или защищают продукты от плесени.
3. Ракетостроение. Алюминий используется при изготовлении топлива для запуска ракет.
4. Военная промышленность. Приемлемая цена и малая удельная масса сделала этот металл популярным при производстве деталей для стрелкового оружия.
5. Стекловарение. Этот материал используется при изготовлении зеркал. Связано это с его высоким коэффициентом отражения.
6. Ювелирные изделия. Раньше украшения из алюминия были очень популярны. Однако постепенно его вытеснило серебро и золото.

Благодаря высокому показателю электропроводности этот металл используется для изготовления проводов и радиодеталей. В плане проводимости электрического тока, алюминий уступает только меди и серебру.

Нельзя забывать про небольшую удельную массу материала. Алюминий считается одним из самых лёгких видов металла. Благодаря этому он используется для изготовления корпусов для самолётов и машин. Углубляясь в эту тему, можно сказать о том, что весь самолёт состоит минимум на 50% из этого металла.

Также этот металл содержится в организме человека. Если этого компонента не хватает, замедляются процессы роста и регенерации тканей. Человек чувствует усталость, могут появляться мышечные боли и повышенная сонливость. Однако чаще возникают ситуации, когда этого компонента больше нормы в организме. Из-за этого человек становится раздражительным и нервным. В случае переизбытка требуется отказаться от косметики с добавлением алюминия и медицинских препаратов с его содержанием в составе.

Смеси с алюминием распространены в разных сферах промышленности. Связано это с тем, что этот металл входит в топ-5 самых распространённых в мире. В природе он содержится в различных рудах. На производстве слабые показатели этого металла увеличиваются с помощью добавления других компонентов. Так можно поднять устойчивость к коррозийным процессам, прочность, температуру плавления.

Наиболее распространенные алюминиевые сплавы

Наиболее распространенные алюминиевые сплавы

Большинство алюминиевых предметов, на самом деле, изготовлены из алюминиевых сплавов. Механической прочности чистого алюминия, как правило, не хватает для решения даже самых простых бытовых и технических задач. Добавление легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства. Одни качества повышаются – прочность, твердость, жаростойкость. Другие снижаются – электропроводность, коррозионная стойкость. Почти всегда в результате легирования растет плотность. Исключение составляет легирование марганцем и магнием. По способу применения алюминиевые сплавы можно разделить на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы обладают высокой пластичностью в нагретом состоянии. Литейные – способны эффективно заполнять литейные формы. Сырье для получения сплавов обоего типа – не только технически чистый алюминий, но и силумин – сплав алюминия с кремнием (10-13 %). Силумин в России обычно маркируют как СИЛ-00 (наиболее чистый по примесей), СИЛ-0, СИЛ-1 и СИЛ-2 и поставляют в виде гладких чушек или чушек с пережимами массой 6 и 14 кг. Деформируемые сплавы Их структура (гомогенный твердый раствор) обеспечивает наибольшую пластичность и наименьшую прочность при обработке давлением под нагревом. Основными легирующие элементы – медь, магний, марганец и цинк. В небольших количествах – кремний, железо, никель и т. д. Деформируемые алюминиевые сплавы обычно делят на упрочняемые и неупрочняемые. Прочность первых можно повысить термической обработкой. Типичными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии – сплавы алюминия с медью (2.2 – 7%), содержащие примеси кремния и железа. Они могут быть легированы магнием и марганцем. Названия марок дюралюминия состоят из буквы «Д» (она всегда первая) и номера сплава. Сейчас наиболее распространено пять основных марок дюралюминия:

Дюралюминий	Основной химический состав, %
	Cu	Mn	Mg	Si,не более	Fe,не более
Д1. …..	3,8-4,8	0,4-0,8	0,4-0,8	0,7	0,7
Д16…..	3,8-4,9	0,3-0,9	1,2-1,8	0,5	0,5
Д18…..	2,2-3,0	<0,2	0,2-0,5	0,5	0,5
Д19…..	3,8-4,3	0,5-1,0	1,7-2,3	0,5	0,5
Д20. ….	6,0-7,0	0,4-0,8	<0,05	0,3	0,3

Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов. Сначала его нагревают выше 500C. При этой температуре его структура представляет собой гомогенный твердый раствор меди в алюминии. Закалка (охлаждение в воде) позволяет сохранить такую структуру в течении нескольких суток при комнатной температуре. В этот момент дюралюминий гораздо более мягок и пластичен, чем после. Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность. При комнатной температуре она изменяется. Атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для кристаллов химического соединения CuAl, но химическое соединение не образуется и не отделяется от твердого раствора. За счет неравномерности распределения атомов в кристаллической решетке твердого раствора возникают искажения решетки. Они приводят к значительному повышению твердости и прочности с одновременным снижением пластичности сплава. Процесс изменения структуры закаленного дюралюминия при комнатной температуре носит название естественного старения. Оно наиболее интенсивно происходит в течение первых нескольких часов. Полностью завершается – через 4-6 суток, придавая сплаву максимальную для него прочность. При подогреве сплава до 100-150 C происходит искусственное старение. В этом случае процесс завешается быстрее, но упрочнение меньше. Объясняется это тем, что при более высокой температуре диффузионные перемещения атомов меди осуществляются более легко – происходит завершенное образование фазы CuAl и выделение ее из твердого раствора. Максимальное упрочнение дюралюминия может быть достигнуто методом естественного старения в течение четырех дней. Кованый алюминий Близкими по химическому составу к дюралюминию, но в горячем состоянии более пластичными, являются алюминиевые сплавы для поковок и штамповок, маркируемые буквами АК («алюминий кованый») и порядковым номером (АК4, АК4-1, АК6 и АК8). Высокопрочные сплавы К группе деформируемых упрочняемых сплавов относят также более высокопрочные, чем дюралюминий, сплавы Al-Cu-Mg-Zn. Названия марок начинаются буквой «В» (высокопрочные) – В93, В94, В95. Характерная особенность – сравнительно небольшое содержании меди (0.8-2.4 %) и магния (1.2-2.8 %) по сравнению с цинком (5-7 %). Цинк не образует упрочняющих фаз, но, входя в состав твердого раствора, увеличивает эффект старения, что приводит к значительному повышению твердости. Неупрочняемые сплавы В эту группу входят сплавы на основе магния и марганца. Они повышают прочность и коррозионную стойкость алюминия (при содержании магния не более 3%). Сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий. Увеличение прочности может быть достигнуто с помощью пластической деформации. Наклепанные (нагартованные) изделия из этих сплавов обладают существенно более высокой прочностью, чем в отожженном состоянии. В сплаве АМц, например, при поклепе временное сопротивление повышается с 13 до 22 кГ/мм . Название марок таких сплавов принято обозначать буквами АМц («алюминий-марганец») и АМг («алюминий-магний»), далее следует цифра, указывающая номер сплава. Общая таблица деформируемых сплавов Сплавы алюминиевые деформируемые по ГОСТ и ОСТ

Обозначение марок			Химический состав в %
Бук- вен- ное	Циф- ро- вое	ASTM	Al	Cu	Mg	Mn	Fe	Si	Zn	Ti				Примеси, не более
														каж- дая в отд.	сум- ма
АДОО	1010	1260	99,70	0,015	0,02	0,02	0,16	0,16	0,07	0,05				0,02	0,30
АДО	1011	1145	99,50	0,02	0,03	0,025	0,30	0,30	0,07	0,1				0,03	0,50
АД1	1013	1230	99,30	0,05	0,05	0,025	0,30	0,30	0,1	0,15				0,05	0,70
АД	1015	1100	98,80	0,1	0,1	0,1	0,50	0,50	0,1	0,15				0,05	1,20
ММ	1511	3005	ос- но- ва	0,2	0,2 – 0,5	1,0 – 1,4	0,6	1,0	0,1	0,1				0,05	0,2
АМц	1400	3003	ос- но- ва	0,1	0,2	1,0 – 1,6	0,7	0,6	0,1	0,2				0,5	0,1
АМцС	1403		ос- но- ва	0,1	0,05	1,0 – 1,4	0,25 – 0,45	0,15 – 0,35	0,1	0,1				0,05	0,1
АМг2	1520	5052	ос- но- ва	0,1	1,8 – 2,6	0,2 – 0,6	0,4	0,4	0,2	0,1	Cr 0,05			0,05	0,1
АМг3	1530	5154	ос- но- ва	0,1	3,2 – 3,8	0,3 – 0,6	0,5	0,5 – 0,8	0,2	0,1	Cr 0. 05			0.05	0.1
АМг4	1540	5086	ос- но- ва	0,1	3,8 – 4,5	0,5 – 0,8	0,4	0,4	0,2	0,02 – 0,10	Cr 0. 05 – 0.25	Be 0.002 – 0.005		0.05	0.1
АМг5	1550	5056	ос- но- ва	0,1	4,8 – 5,8	0,3 – 0,8	0,5	0,5	0,2	0,02 – 0,10		Be 0. 005		0.05	0.1
АМг6	1560	5556	ос- но- ва	0,1	5,8 – 6,8	0,5 – 0,8	0,4	0,4	0,2	0,02 – 0,10		Be 0. 002 – 0.005		0.05	0.1
АД31	1310	6063	ос- но- ва	0,1	0,4 – 0,9	0,1	0,5	0,3 – 0,7	0,2	0,15				0,05	0,1
АД33	1330	6061	ос- но- ва	0,15 – 0,40	0,8 – 1,2	0,15	0,7	0,4 – 0,8	0,25	0,15	Cr 0. 15 – 0.35			0.05	0.15
АД35	1350	6351	ос- но- ва	0,1	0,8 – 1,4	0,5 – 0,9	0,5	0,8 – 1,2	0,2	0,15				0,05	0,1
АВ	1341	6151	ос- но- ва	0,1 – 0,5	0,45 – 0,90	0,15 – 0,35	0,5	0,5 – 1,2	0,2	0,15	Cr 0. 25			0.05	0.1
АВч			ос- но- ва	0,05	0,06 – 1,0	0,05	0,12	0,35 – 0,55	0,05					0,05	0,1
Д1	1110	2017	ос- но- ва	3,8 – 4,8	0,4 – 0,8	0,4 – 0,8	0,7	0,7	0,3	0,1		Ni 0. 1	0,6 – 1,0	0.05	0.1
Д1ч			ос- но- ва	3,8 – 4,8	0,4 – 0,8	0,4 – 0,8	0,4	0,5	0,3	0,1	Ni 0. 1	Fe + Si 0.7		0.05	0.1
Д16	1160	2024	ос- но- ва	3,8 – 4,9	1,2 – 1,8	0,3 – 0,9	0,5	0,5	0,3	0,1		Ni 0. 1		0.05	0.1
Д16ч		2124	ос- но- ва	3,8 – 4,9	1,2 – 1,8	0,3 – 0,9	0,3	0,2	0,1	0,1	Ni 0. 05			0.05	0.1
ВАД1			ос- но- ва	3,8 – 4,5	2,3 – 2,7	0,35 – 0,8	0,3	0,2	0,1	0,03 – 0,10		Zc 0. 07 – 0.2	Be 0.002 – 0.005	0.05	0.1
Д19			ос- но- ва	3,8 -4 ,3	1,7 – 2,3	0,5 – 1,0	0,5	0,5	0,1	0,1			Be 0. 002 – 0.005	0.05	0.1
Д19Ч			ос- но- ва	3,8 – 4,3	1,7 – 2,3	0,4 – 0,9	0,3	0,2	0,1	0,1			Be 0. 002 – 0.005	0.05	0.1
	1163		ос- но- ва	3,8 – 4,5	1,2 – 1,6	0,4 – 0,8	0,15	0,1	0,1	0,01 – 0,07	Ni 0. 05			0.05	0.1
САВ1			ос- но- ва	0,012	0,45 – 0,9	0,012	0,2	0,7 – 1,3	0,03	0,012	Ni 0. 03	Cd 0.001	Be 0.012	0.03	0.07
АК6	1360		ос- но- ва	1,8 – 2,6	0,4 – 0,8	0,4 – 0,8	0,7	0,7 – 1,2	0,3	0,1	Ni 0. 1			0.05	0.1
АК8	1380	2014	ос- но- ва	3,9 – 4,8	0,4 – 0,8	0,4 – 1,0	0,7	0,6 – 1,2	0,3	0,1	Ni 0. 1			0.05	0.1
АК4	1140		ос- но- ва	1,9 – 2,5	1,4 – 1,8	0,2	0,8 – 1,3	0,5 – 1,2	0,3	0,1	Ni 0. 8 – 1.3			0.05	0.1
АК4-1	1141	2618	ос- но- ва	1,9 – 2,7	1,2 – 1,8	0,2	0,8 – 1,4	0,35	0,3	0,02 – 0,10	Ni 0. 8 – 1.4	Cr 0.01		0.05	0.1
АК4-1ч			ос- но- ва	2,0 – 2,6	1,2 – 1,8	0,1	0,9 – 1,4	0,1 – 0,25	0,1	0,05 – 0,1	Ni 0. 9 – 1.4	Cr 0.1		0.05	0.1
Д20	1120		ос- но- ва	6,0 – 7,0	0,05	0,4 – 0,8	0,3	0,3	0,1	0,1 – 0,2		Zc 0. 2		0.05	0.1
	1105		ос- но- ва	2,0 – 5,0	0,4 – 2,0	0,3 – 1,0	1,5	3,0	1,0	Ti + Cr + Zc 0. 2	Ni 0.2			0.05	0.2

Литейные сплавы Легко плавятся и текут, эффективно заполняют литейную форму. Обычно их делят на пять типов в зависимости основного легирующего элемента – магния, кремния, меди и т.д. Независимо от их принадлежности к той или иной группе обозначают буквами АЛ («алюминиевый литейный») и номером.

Группа сплава	Сплавы	Основной химический состав,%					Перечень марок входящих в группу
		Mg	Si	Cu	Zn	Ni
1	АЛ8	9,5-11,5	–	–	–	–	АЛ13, АЛ22, АЛ23, АЛ27, АЛ28, АЛ29,
2	АЛ2	–	10-13	–	–	–	АЛ4, АЛ9
3	АЛ7	–	–	4-5	–	–	АЛ19
4	АЛ3	0,35-0,6	4,5-5,5	1,5-3,0	–	–	АЛ5,АЛ6, АЛ10, АЛ14, АЛ15
5	АЛ1	1,2-1,75	–	3,75-4,5	–	1,75-2,3	АЛ16, АЛ17, АЛ18,
	АЛ11	0,1-0,3	6,0-8,0	–	7-12	–	АЛ20, АЛ21, АЛ24,
	АЛ26	0,4-0,7	20-22	1,5-2,5	–	1,0-2,0	АЛ25,

Сплав алюминия с высоким содержанием магния (марка АЛ8) обладает наиболее высокими механическими и антикоррозионными свойствами среди литейных сплавов. Его литейные свойства существенно хуже. Силумины литейные Литейные сплавы с высоким содержанием кремния часто называют силуминами, также как и сплавы алюминия с кремнием, используемые в производстве дюралюминия. Силумин АЛ2 (10-13% Si) является сплавом с прекрасными литейными свойствами, но обладает меньшей, по сравнению с другими сплавами прочностью, причем ее нельзя увеличить термической обработкой – кремний почти нерастворим в алюминии. В структуре сплава на фоне грубой эвтектики находятся крупные твердые включения первичного кремния. Это делает сплав малопластичным. Чтобы избежать этого, структуру модифицируют – вводят в отливку в незначительных количествах специальные вещества (например, натрий). Такой сплав называют модифицированным силумином. Для повышения прочности силумина содержание кремния в нем снижают до 4,5-5,5% и вводят легирующие добавки меди, марганца и магния (марка АЛЗ). Это повышает прочность и позволяет упрочнять изделия закалкой и старением. Силумин марки АЛ11, в состав которого входит цинк, обладает особенно высокой текучестью. Его применяют для получения отливок сложной конфигурации.

Группа I. Алюминий чистый (нелегированный).	Содержание алюминия не менее 99,0%. Примесей не более 1,0%, в том числе: кремния – 0,5%; меди – 0,05%; железа – 0,5%; цинка – 0,1%.	А999, А995, А99, А97, А95, А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е, А0, АД0, АД1, АД00.
Группа II. Сплавы алюминиевые деформируемые с низким содержанием магния (до 0,8%)	Содержание в сплаве не более: цинка – 0,3%; кремния – 0,7%; меди – 4,8%; железа – 0,7%.	Д1, В65, Д18, Д1П, АД31, АД.
Группа III. Сплавы алюминиевые деформируемые с повышенным содержанием магния (до 1,8%)	Содержание в сплаве не более: цинка – 0,3%; кремния – 0,7%; меди – 4,9%; железа – 0,7%.	Д12, Д16, АМг1, Д16П.
Группа IV. Сплавы алюминиевые литейные с низким содержанием меди (до 1,5%)	Содержание в сплаве не более: цинка – 0,5%; магния – 0,6%; кремния – 13,0%; железа – 1,5%.	АЛ5, АЛ32, АЛ2, АЛ4, АЛ4-1, АЛ9, АЛ9-1, АЛ34 (ВАЛ5), АК9 (АЛ4В), АК7 (АЛ9В), АЛ5-1.
Группа V. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием меди	Содержание в сплаве не более: цинка – 0,6%; магния – 0,8%; кремния – 8,0%; железа – 1,6%.	АЛ3, АЛ6, АК5М2 (АЛ3В), АК7М2 (АЛ14В), АЛ7, АЛ19, АК5М7 (АЛ10В), АЛ33 (ВАЛ1).
Группа Vа. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием кремния	Содержание в сплаве не более: меди – 6,0%, никеля – 3,6%, цинка – 0,5%; железа – 0,9%.	АЛ1, АЛ21, АЛ25, АЛ30, АК21М2,5Н2,5, АК18, КС-740.
Группа VI. Сплавы алюминиевые деформируемые с высоким содержанием магния	Содержание в сплаве не более: меди – 0,2%, магния – 6,8%, цинка – 0,2%; железа – 0,5%; кремния – 0,8%.	АМг2, АМг3, АМг4, АМг5, АМг5п, АМг6.
Группа VII. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием магния	Содержание в сплаве не более: меди – 0,3%, магния – 13,0%, цинка – 0,2%; железа – 1,5%; кремния – 1,3%.	АЛ8, АЛ27, АЛ27-1, АЛ13, АЛ22, АЛ23, АЛ23-1, АЛ28.
Группа VIII. Сплавы алюминиевые деформируемые с высоким содержанием цинка	Содержание в сплаве не более: меди – 2,0%, магния – 2,8%, цинка – 7,0%; железа – 0,7%; кремния – 0,7%.	В95, 1915 и 1925.
Группа IX. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием цинка	Содержание в сплаве не более: меди – 5,0%, магния – 0,3%, цинка – 12,0%; железа – 1,3%; кремния – 8,0%.	АЛ11, АК4М4, АК4М2Ц6.

Маркировка алюминия и его сплавов

Рынок металлопродукции из цветных сплавов весьма широкий и разнообразный, поскольку к цветным относят все металлы и сплавы, кроме железа и сталей. Различия в технологии производства таких сплавов и требования к свойствам, области применения сплавов даже одной и той же системы могут существенно отличаться, что приводит к многообразию систем маркировок.

Ниже рассмотрены принципы стандартизации и маркировки сплавов на основе одного из  основных цветных металлов –алюминия.

Алюминий является основой для производства целого ряда промышленных сплавов и изделий из них. Как и медные, алюминиевые сплавы можно разделить на литейные (изделия получают литьем) и деформируемые (изделие получают обработкой давлением).

Использование большого количества различных сплавов на основе алюминия привело к разнообразию систем их маркировки.

Большинство марок литейных алюминиевых сплавов определено в стандарте ГОСТ 1583–93 «Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия».

Наиболее распространенный литейный алюминиевый сплав называют силумином. Это сплавы системы алюминий–кремний с небольшим количеством других элементов (марганца, цинка) и их выделяют в отдельную группу как обладающие наиболее высокими литейными свойствами. Такие сплавы маркируют буквами «АЛ» от слов «алюминиевый литейный» и числом, показывающим порядковый номер сплава от АЛ2 до АЛ12. Свойства сплава зависят от состава и способа получения отливки, условно можно считать, что с увеличением номера растет комплекс показателей свойств сплава (прочность и пластичность).

В общем случае литейные сплавы на основе алюминия маркируют двумя буквами. Вторая буква указывает элемент, на базе которого получен сплав. Например, «АК» – система алюминий – кремний, «АМ» – алюминий – медь, «АМг» – алюминий – магний и т.д. Затем идет число, указывающее содержание элемента. Если сплав легированный, указывают буквенные обозначения элементов и их содержание.

Например, АК12М2 – сплав системы алюминий–кремний, с содержанием кремния 12 % (в среднем) и меди 2 %. АМг4К – система алюминий–магний с содержанием 4 % магния и 1 % кремния.

В конце марки может стоять буква, характеризующая особенности данного сплава: «ч» – чистый; «пч» – повышенной чистоты; «оч» – особой чистоты; «л» – литейные сплавы; «с» – селективный. Условные обозначения способов литья – такие же, как и у латуней (приложение Ж).

Если литейный алюминиевый сплав термически упрочняется, в конце марки ставят обозначение термической обработки (ГОСТ 1583-93):

• Т1 – искусственное старение без предварительной закалки;
• Т2 – отжиг;
• Т4 – закалка;
• Т5 – закалка и кратковременное неполное искусственное старение;
• Т6 – закалка и полное искусственное старение;
• Т7 – закалка и стабилизирующий отпуск;
• Т8 – закалка и отпуск.

Символ «Т3» используется для других сплавов.

Для получения деформируемых алюминиевых сплавов используют различные системы легирования – Al–Mn (сплавы АМц), Al–Mg (сплавы АМг), дуралюмины и др. В ряде случаев система их маркировки сложилась стихийно по подобию медных сплавов, с учетом особенностей производства или области применения сплава. В настоящее время происходит замена различных систем условных обозначений алюминиевых деформируемых сплавов на единую систему цифровой маркировки. Маркировки сплавов, в т.ч. цифровые, определены в ГОСТ 4784–74 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки».

Первая цифра обозначает основу сплава, алюминиевые сплавы маркируют «1», вторая цифра – система сплава:

 

Более распространенными являются сплавы системы Al–Mg, которые обладают лучшим комплексом физико–механических свойств по сравнению со сплавами системы Al–Mn. Сплавы не упрочняют термической обработкой, и маркировка состоит из букв, указывающих тип сплава и числа, показывающего в процентах содержание основного элемента – магния от АМг2 до АМг7 (ГОСТ 4784–74). Цифровая маркировка сплавов АМц – 1400, АМг – 15ХХ, где ХХ – две цифры, которые показывают содержание магния в десятых долях процента (1520 – в среднем 2 % Mg).

Дуралюмин – наиболее распространенный деформируемый алюминиевый сплав, сочетающий высокий уровень свойств с небольшой плотностью (dur – по-французски «твердый»).

Собственно дуралюмин обозначают как Д1… Д16, комплекс показателей свойств растет с увеличением номера сплава. По ГОСТ 4784 все эти сплавы маркируют от 1110 до 1160, например, Д1 – 1110, АК4 (ковочный) – 1140 и т.д. С учетом состава, способа производства высокопрочные алюминиевые сплавы обозначают по–разному: В95 (высокопрочный) – 1950, АВ (авиаль) – 1340 и т.д.

В США литейные алюминиевые сплавы определены стандартами ASTM (ASTM B 85, B 26, B 108) и Алюминиевой Ассоциации (АА). Маркировка АА является наиболее распространенной и используется в качестве международной.

По стандартам Алюминиевой ассоциации литейные алюминиевые сплавы объединены в серии и имеют трехзначное обозначение в зависимости от системы легирования – XXX.

Первая цифра показывает систему легирования:

 

Обозначение ХХХ.0 используется для всех отливок (т.е. литейных сплавов). Например, сплав 356.0 по АА соответствует сплаву АК7 (АЛ9) по ГОСТ 1583 (алюминий–кремний 7 % Si). По ASTM B26 он обозначается SG70A.

В Японии литейные алюминиевые сплавы по стандарту JIS H5202 обозначаются следующим образом: AC N X (АС – алюминиевый литейный, N – номер серии по системе легирования, Х – буквы, соответствующие определенной системе легирования сплава).

Пример. Сплав AC 4 D соответствует АК5Мч по ГОСТу (алюминий – кремний 5 % – медь 1 %). В США этот сплав обозначается как 305.

Деформируемые алюминиевые сплавы в большинстве зарубежных стандартах имеют цифровую систему маркировки.

В США по ANSI h45.2 деформируемые алюминиевые сплавы обозначаются буквами «ААХХХХ», где «АА» указывает на то, что сплав относится к алюминиевым деформируемым, «ХХХХ» – четырехзначная цифровая маркировка.

По стандартам Алюминиевой ассоциации деформируемые сплавы имеют четырехзначное обозначение в зависимости от системы легирования – XXXX.

Первая цифра показывает систему легирования:

Вторая цифра показывает порядковый номер модификации сплава относительно базового, в базовом сплаве вторая цифра «0», две последние цифры – номер сплава и его чистота.

Например, марка 2020 – базовый сплав алюминий–медь (4,5% Cu), он примерно соответствует сплаву 1230 по ГОСТу (сплав 1230 дополнительно содержит 0,05 % Mg).

В Японии используется такая же система обозначений деформируемых алюминиевых сплавов, как и в США.

По EN алюминиевые литейные сплавы разделены на серии от 1ХХХ до 8ХХХ, где ХХХ – порядковый номер в серии, в конце возможна дополнительная буква «А», «В». Серия 1ХХХ соответствует нелегированному алюминию, например 1080А, Al–Cu –2XXX, Al–Mn – 3XXX, Al–Si – 4XXX, Al–Mg – 5XXX, Al–Mg–Si – 6XXX, Al–Zn – 7XXX, прочие системы 8ХХХ. Следовательно, эта система во многом совпадает с маркировкой Алюминиевой Ассоциации.

Деформируемые алюминиевые сплавы по EN 573 обозначают как AW–AlXXX, где ХХХ тип и содержание легирующих элементов. Например, сплав AW–AlZn5,5MgCu соответствует марке 7475 Алюминиевой Ассоциации.

Таким образом, перевести сплав из одной маркировки в другую достаточно сложно, а, если нет соответствующей документации, и не возможно. Поэтому производители сплавов и проката для зарубежных поставок обязательно указывают, по какому стандарту производится соответствующая металлопродукция и редко определяют соответствующий аналог по ГОСТ. Для корректного перевода одной марки сплава в другую необходимо специальными справочными изданиями – трансляторами марок сплавов.

Алюминий и его сплавы

Алюминий (Al) — это легкий цветной металл (его плотность составляет 2,71 г/см³) с невысокой температурой плавления (660 °С). По распространенности в земной коре Аl занимает первое место — 8,8 % (для сравнения Fe — 4,65 %, Mg — 2,4 %, Ti — 6,3·10^-3 %, Ni — 8·10^-3 %, Сu — 4,7·10^-3 %). Его предел прочности при растяжении σ_в = 80…100 МПа; твердость — 25 НВ. Алюминий отличается пластичностью, легко поддается обработке давлением. После холодной прокатки алюминия его предел прочности (σ_в) увеличивается до 180…250 МПа, а твердость — до 45…60 НВ. Впервые алюминий в свободном виде получил в 1825 г. датский ученый Х.К. Эрстед. Однако высокая химическая активность алюминия и, следовательно, высокая стойкость образуемых химических соединений долго не позволяли наладить его производство. Кроме того, производство алюминия требует больших энергетических затрат. Наличие мощных электростанций и создание надежных технологий получения этого металла из руды, выдвинули алюминий и его сплавы на одно из ведущих мест среди цветных металлов по значимости и объему применения в современном машиностроении.

В полупроводниковой и ядерной технике и химической промышленности используется алюминий высокой чистоты (марок А995, А99, А97, А95), содержащий от 0,005 до 0,05 % примесей. Алюминий промышленной чистоты (марок А85, А8, А7, А6, А5, А0, А, АЕ), содержащий от 0,15 до 1 % примесей, используется в электротехнической промышленности, а также для производства сплавов. Чистый алюминий в машиностроении используется незначительно (в основном, применяются сплавы алюминия).

Для получения сплавов используется алюминий, выпускаемый в виде чушек.

Сплавы на основе алюминия классифицируются по степени упрочнения после термической обработки, по эксплуатационным свойствам, по технологии изготовления деталей. По последнему признаку различают алюминиевые сплавы литейные и деформируемые. Основными примесями в алюминии и его сплавах являются Fe и Si. Железо, образуя интерметаллиды, снижает пластичность алюминия и его сплавов. В отношении термической обработки сплавы алюминия бывают не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

Алюминиевые сплавы образуют твердые растворы, эвтектики, интерметаллидные фазы. Для них применяют закалку и старение, а также отжиг. При закалке температура нагрева сплава находится в интервале 485…525 °С. При этом для каждого сплава используется более узкий интервал в пределах этих температур, поскольку повышение температуры выше закалочной ведет к пережогу (оплавлению по границам зерен). Выдержка при нагреве должна быть минимальной, обеспечивающей полное растворение избыточных фаз в твердом растворе. После охлаждения детали подвергают старению. Старение производится при комнатной температуре (естественное старение) и продолжается несколько суток или при температуре 150…200 °С — 10…24 часа (искусственное старение). Закалка и старение увеличивают твердость и σ_в обрабатываемых сплавов. Для некоторых сплавов при оптимальных условиях старения эти показатели могут увеличиться в два раза.

Диффузионный (гомогенизирующий) отжиг сплава производится перед его обработкой давлением для устранения в слитках дендритной ликвации, которая приводит к неоднородности структуры, и измельчению зерна. Такой отжиг производится при температуре 450…520 °С с последующим охлаждением сплава вместе с печью или на воздухе.

Рекристаллизационный отжиг производят при нагреве сплава до температуры 350…500 °С (в зависимости от состава сплава).

Для разупрочнения закаленных сплавов производят их отжиг при температуре 350…460 °С с выдержкой при этой температуре 1,5…2 часа. При этом происходит полный распад пересыщенных твердых растворов и коагуляция упрочняющих фаз.

Сплавы для изготовления фасонных отливок (кроме свойств, определяемых условиями эксплуатации) должны обладать хорошими литейными свойствами.

Алюминиевые литейные сплавы (ГОСТ 1583—93) маркируются буквами и цифрами. Буква «А» в марке сплава означает, что сплав алюминиевый литейный, а остальные буквы обозначают элементы, входящие в его состав:

• К — кремний;
• М — медь;
• Н — никель;
• Ц — цинк;
• Су — сурьма;
• Мг — магний;
• Кд — кадмий;
• Мц — марганец.

Цифры после букв обозначают среднюю массовую долю соответствующего элемента (в %). Буквы в конце марки сплава обозначают следующее:

• «ч» — чистый;
• «пч» — повышенной чистоты;
• «оч» — особой чистоты;
• «л» — литейные сплавы;
• «с» — селективный.

Рафинированные сплавы в чушках обозначают буквой «р», которую ставят после обозначения марки сплава.

В составе литейных сплавов (при литье в песчаные формы) допускается содержание 0,5…1 % Fe, а при литье в кокиль — 0,8…1,4 % Fe. Кремний не оказывает вредного влияния на литейные сплавы и используется в качестве основного или вспомогательного легирующего элемента.

Для производства основной массы изготавливаемых деталей применяются пять групп литейных алюминиевых сплавов. Это Al–Si (силумины), Al–Cu–Si (алькусины), Al–Cu, Al–Mg и сложнолегированные сплавы.

Выделено семь элементов, которые могут служить основными легирующими элементами в алюминиевых сплавах,— серебро (Ag), германий (Ge), литий (Li), цинк (Zn), магний (Mg), медь (Сu), кремний (Si). Все они образуют с алюминием системы эвтектического типа, но из-за высокой стоимости Ag, Ge и Li сплавы, легированные этими элементами, применяются очень ограниченно. Цинк применяется для растворного упрочнения литейных сплавов, но он не образует интерметаллидов и не обеспечивает значительного упрочнения. В этой связи основными легирующими элементами в алюминиевых сплавах являются Mg, Сu и Si. Образование интерметаллидов в сплавах Al–Cu, Al–Mg и Al–Mg–Si, а также отличная жидкотекучесть и малая усадка (линейная усадка для большинства сплавов составляет 0,9…1,3 %) Al–Si сплавов, переменная растворимость элементов в твердом состоянии в сплавах Al–Cu и Al–Mg позволяют получать качественные отливки и использовать различные методы упрочнения сплавов, включая дисперсное твердение путем закалки и старения. Вспомогательные легирующие элементы (Mn, Cr, V, Ti, Zr, Mo, Ni и др.) дополнительно упрочняют отливки по растворному типу, улучшают пластичность сплавов и повышают их жаропрочность, а другие вспомогательные легирующие элементы (Na, К, Be, Ca, Cd и др.) используются в виде небольших добавок (до 0,2 %) для улучшения технологических свойств в качестве модификаторов.

Основными особенностями алюминиевых сплавов, которые необходимо учитывать при плавке, являются склонность этих сплавов к газопоглощению (особенно водорода) и легкая окисляемость. В последующем водород, выделяясь при кристаллизации и охлаждении, способствует образованию газовой пористости в отливках, а включения А1₂O₃ существенно снижают механические свойства сплава. Для защиты от этих нежелательных явлений производят плавку алюминиевых сплавов под слоем флюса, перед заливкой проводят дегазацию расплава, его рафинирование хлором и азотом, а для получения мелкозернистой структуры и улучшения механических свойств сплава применяют модифицирование фтористыми и хлористыми соединениями.

Твердость литейных алюминиевых сплавов (в зависимости от их состава и методов термической обработки) составляет от 500 до 1000 НВ, а σ_в — от 130 до 360 МПа.

Максимальная рабочая температура применяемых в промышленности алюминиевых сплавов составляет 300…350 °С.

Для изготовления отливок в промышленности используют пять групп алюминиевых сплавов (ГОСТ 1583–93):

1. Сплавы на основе системы «алюминий—кремний» (силумины): марки АК12; АК13; АК9; АК9с; АК9ч; АК9пч; АК8л; АК7; АК7ч; АК7пч; АК10Су;
2. Сплавы на основе системы «алюминий—медь—кремний» (алькусины) : марки АК5М; АК5Мч; АК5М2; АК5М7; АК6М2; АК8М; АК5М4; АК8М3; АК8М3ч; АК9М2; АК12М2; АК12ММгН; АК12М2МгН; АК21М2,5Н2,5;
3. Сплавы на основе системы «алюминий—медь»: марки АМ5; АМ4,5Кд;
4. Сплавы на основе системы «алюминий—магний»: марки АМг4К1,5М; АМг5К; АМг3Мц; АМг6л; АМг6лч; АМг10; АМг10ч; АМг11; АМг7;
5. Сплавы алюминия с прочими компонентами (сложнолегированные): марки АК7Ц9; АК9Ц6; АЦ4Мг.

Сплавы системы алюминий–кремний (силумины) получили наибольшее распространение. Они обладают лучшими из всех алюминиевых сплавов литейными свойствами и широко применяются для отливок деталей, отличающихся сложностью очертаний или несущих большие нагрузки. Силумины обладают удовлетворительной коррозионной стойкостью. Изготавливаемые из них детали защищают анодированием и лакокрасочными покрытиями. Силумины широко используют в промышленности (авиационной, машиностроительной, судостроительной и электротехнической).

Добавление меди к сплавам Al—Si повышает их твердость и предел прочности при растяжении, а также значительно улучшает обрабатываемость резанием. Тройные сплавы Al—Cu—Si (алькусины) применяются при изготовлении особо ответственных деталей (например, головок цилиндров двигателей, поршней, деталей, работающих при повышенной температуре, и др.). Эти сплавы используют в промышленности для изготовления деталей необходимой прочности, сохраняющих постоянство размеров в процессе эксплуатации и имеющих высокую чистоту обработанной поверхности.

Сплавы системы Al–Cu имеют пониженные литейные свойства, малую коррозионную стойкость и недостаточную пластичность, но хорошо обрабатываются резанием. Эти сплавы применяют для отливки небольших ответственных деталей машин и приборов, несущих высокую нагрузку (статическую и ударную).

Сплавы системы Al–Mg обладают малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью и прочностью. Их применяют для изготовления сильно нагруженных деталей. Однако эти сплавы плохо работают при повышенных температурах. Из этих сплавов изготавливают арматуру и корпуса машин, устанавливаемых на морских судах.

Сложнолегированные сплавы алюминия применяют для изготовления отливок, работающих при повышенных температурах и давлениях, с повышенной стабильностью размеров, а также для изготовления сварных конструкций и деталей, хорошо обрабатывающихся резанием.

Области применения некоторых марок литейных алюминиевых сплавов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Области применения литейных алюминиевых сплавов

Группа	Марка сплава	Области применения
I	АК12	Герметичные детали небольших размеров. Детали, испытывающие ударные нагрузки, тонкостенные детали сложной конфигурации. Детали, применяемые в автомобиле- и тракторостроении (картеры, блоки цилиндров, поршни двигателей внутреннего сгорания). Изделия пищевого назначения (теплообменники, мясорубки)
	АК9 АК7	Отливки сложных по конфигурации, статически нагруженных деталей (корпуса водяных насосов, компрессоров, картеры и блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, системы водяного охлаждения, турбинные колеса турбохолодильников, вентиляторов, арматура и посуда)
	АК7пч	Сложные по конфигурации детали агрегатов и приборов, испытывающие средние нагрузки и работающие при температуре до 200 °С
	АК8л	Отливки крупных корпусных деталей, сложных по конфигурации и работающих под большим внутренним давлением газа или жидкости
II	АК8М	Нагруженные детали (блоки цилиндров, головки блоков и другие детали автомобильных двигателей)
	АК8М3ч	Силовые и герметичные детали с рабочими температурами до 250 °С, изготовляемые литьем под давлением и другими методами точного литья
	АК5М	Головки цилиндров двигателей воздушного охлаждения, детали агрегатов и приборов, работающих при температуре не выше 250 °С
III	АМ5	Крупногабаритные отливки ответственных деталей, работающих в условиях повышенных статических и ударных нагрузок, при низких и повышенных (до 300 °С) температурах
IV	АМг10, АМг10ч	Используются вместо дефицитных бронз, латуней, коррозионно-стойких сталей Силовые детали, работающие при температурах от –60 до +60 °С.. Детали, работающие в различных климатических условиях, включая воздействие морской воды и тумана

Для повышения механических свойств отливок из алюминиевых сплавов их часто подвергают термической обработке, после которой в некоторых случаях прочность отливок увеличивается почти в два раза.

К группе деформируемых относятся сплавы на основе алюминия (табл. 2), перерабатываемые в изделия методами деформирования (прессованием, волочением, ковкой, штамповкой, прокаткой). Среди этих сплавов различают сплавы, упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой.

Таблица 2. Состав деформируемых алюминиевых сплавов

Марка сплава	Содержание элементов в сплаве (остальное Al), %
	Cu	Mg	Mn	прочие
АМц*	–	–	–	–
АМг2*	–	1,8…2,6	0,2…0,6	–
АМг6*	–	5,8…6,8	0,5…0,8	0,02…0,1 Ti
Д1**	3,8…4,8	0,4…0,8	0,4…0,8	0,002…0,005 Be
Д16**	3,8…4,9	1,2…1,8	0,3…0,9	–
Д18**	2,2…3,0	0,2…0,5	–	–
В95***	1,4…2,0	1,8…2,8	0,2…0,6	0,01…0,25Cr 5…7 Zn
АК6***	1,8…2,6	0,4…0,8	0,4…0,8	0,7…1,2 Si
АК8***	3,9…4,8	0,4…0,8	0,4…1,0	0,6…1,2 Si
* Механические свойства после отжига. ** Механические свойства после закалки и естественного старения. *** Механические свойства после закалки и искусственного старения

В группе деформируемых сплавов алюминия, упрочняемых термической обработкой, различают сплавы нормальной прочности, высокопрочные сплавы, жаропрочные сплавы и сплавы для ковки и штамповки.

Типичным представителем сплавов нормальной прочности являются дуралюмины, относящиеся к системе А1–Сu–Mg, которые маркируются буквой «Д». Марганец повышает коррозионную стойкость, температуру рекристаллизации и улучшает механические свойства дуралюминов (табл. 3).

Таблица 3. Механические свойства деформируемых алюминиевых сплавов

Марка сплава	Механические свойства сплава					Вид полуфабриката
	σв	σ0,2	σ–1	δ, %	НВ, МПа
	МПа
АМц*	130	50	55	20	300	Листы
АМг2*	190	100	125	23	450	Листы
АМг6*	340	170	–	20	700	Листы
Д1**	400	240	105	20	950	Листы, прессованные прутки.
	480	320	125	14	–
Д16**	440	330	115	18	1050	Листы, плиты, прессованные прутки
	530	400	140	11	–
Д18**	300	170	95	24	700	Проволока
В95***	540	470	150	10	1500	Листы, плиты, прессованные прутки
	600	560	150	8	1500
АК6***	400	299	125	12	1000	Поковки
АК8***	480	380	130	9	1350	Поковки
* Механические свойства после отжига. ** Механические свойства после закалки и естественного старения. *** Механические свойства после закалки и искусственного старения

Для упрочнения сплавов применяют закалку с последующим охлаждением в холодной воде. Закаленные дуралюмины подвергают старению, способствующему увеличению их коррозионной стойкости. В процессе естественного (несколько суток) или искусственного старения (10…24 ч) повышается прочность сплава вследствие распада пересыщенного твердого раствора.

Дуралюмины широко применяются в авиации. Так, из сплава Д1 изготовляют лопасти винтов, из Д10 — несущие элементы фюзеляжей самолетов, а сплав Д1В является одним из основных заклепочных материалов. Из дуралюминов обработкой давлением производят полуфабрикаты (прутки, полосы, листы и т. д.)

К высокопрочным сплавам алюминия относят сплавы (В95, В96), системы Al–Zn–Mg–Сu. В качестве легирующих добавок используют марганец и хром, которые увеличивают коррозионную стойкость и эффект старения сплава. Для достижения требуемых прочностных свойств (σ_в = 600…700 МПа) сплавы закаливают при температуре 460…480 °С с последующим искусственным старением при температуре 120…140 °С. Высокопрочные сплавы превосходят дуралюмины но прочностным показателям, но менее пластичны и более чувствительны к концентраторам напряжений, а также воздействию коррозионных сред под напряжением. Для повышения коррозионной стойкости изделий их плакируют сплавом Al+1% Zn. Высокопрочные сплавы применяют в авиастроении для изготовления наружных конструкций с температурой длительной эксплуатации до 120 °С.

Для изделий, эксплуатируемых при температурах до 300 °С, используют жаропрочные сплавы АК-4, АК-4-1. Они имеют сложный химический состав, легированы железом, никелем, медью и другими элементами, образующими упрочняющие фазы СuAl₂, CuMgAl₂, Al₁₂Mg₂Cu и др. Жаропрочность сплавам придает легирование медью, марганцем и титаном, замедляющими диффузионные процессы. Детали из жаропрочных сплавов используют после закалки и искусственного старения.

Сплавы для ковки и штамповки обладают высокой пластичностью и удовлетворительно перерабатываются литьем. При горячем деформировании в этих сплавах не образуются трещины. Типичными представителями таких материалов являются сплавы системы А1—Cu—Mg с добавками кремния (АК 0, АК 8). Ковку и штамповку этих сплавов производят при температуре 450…475 °С. Затем применяют закалку и старение. Из этих сплавов изготавливают поковки и прокат.

К неупрочняемым термической обработкой деформируемым сплавам относят сплавы систем А1–Мn, А1–Mg. Они отличаются высокой пластичностью, коррозионной стойкостью, хорошо свариваются. Сплавы этой группы используют в отожженном, нагартованном и полунагартованном видах.

Для устранения дендритной ликвации деформируемых сплавов проводят гемогенизирующий отжиг слитков при температуре 450…520 °С в течение 4…40 ч с последующим охлаждением на воздухе или в печи. Деформированные заготовки подвергают рекристаллизационному отжигу при температуре 350…500 °С в течение 0,5…2 ч. Эта операция способствует снятию наклепа и получению мелкозернистой структуры металла. Из неупрочняемых сплавов изготовляют емкости для жидкостей, трубы, корабельные конструкции, детали вагонов.

Просмотров: 827

Сплавы из алюминия и их применение :: ТОЧМЕХ

Легирование

Алюминий применяется для производства его изделий и сплавов на его основе.

Легирование – процесс введения в расплав дополнительных элементов, улучшающих механические, физические и химические свойства основного материала. Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур, проводимых на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции.

“Введение в легкие элементы в простом исполнении”, а иногда придает ему новые специальные свойства.

Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных для промышленности, применяют не чистую алюминий, а его сплавы.

При различном легировании повышается прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом ухудшается нежелательная стойкость: неизбежно снижается электропроводность.Исключение уменьшает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который увеличивает коррозионную стойкость (если его не более 3%) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них делят на две группы:
1) деформируемые (высокая пластичность в нагретом состоянии),
2) литейные (имеют хорошую жидкотекучесть).

Такое деление отражает основные технологические свойства сплавов. Для получения этих свойств в алюминий вводят разные легирующие элементы и в неодинаковом количестве.

Сырьем для получения сплавов обоего типа не только технически чистый алюминий, но также и двойные сплавы алюминия с кремнием, которые содержат 10-13% Si, и немного отличаются от друга примесей железа, кальция, титана и марганца. Общее содержание примесей в них 0,5–1,7%. Эти сплавы называют силойминами.Для получения деформируемых сплавов в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. Деформируемые сплавы при нагреве под давлением должны иметь гомогенную твердую структуру, обеспечивающую наибольшую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хорошую обрабатываемость давлением.

Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в меньших количествах вводится также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.

Дюралюминии – сплавы алюминия с медью

Характерными упрочняемыми сплавами дюралюминии – сплавы алюминия с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа, которые могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них находится в пределах 2.2-7%.

Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной температуре и 5,7% при эвтектической температуре, равной 548 C.

Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов.Сначала его нагревают выше линии предельной растворимости (обычно приблизительно до 500 C). При этой системе его структура представляет собой гомогенный раствор меди в алюминии. Путем закалки, т.е. быстрого охлаждения в воде, эту структуру фиксируют при комнатной температуре. При этом раствор получается пересыщенным. В этом состоянии, т.е. в состоянии закалки, дюралюминий очень мягок и пластичен.

Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность и даже при комнатной температуре в ней самопроизвольно существующие изменения.Эти изменения сводятся к тому, что атомы избыточной группируются в порядке растворе, располагаясь в, близком к характерному для кристаллов, химическом соединении CuAl. Химическое соединение еще не образует и тем более не отделяется от твердого раствора, но за счет неравномерности распределения элементов в кристаллической решетке твердого раствора в ней составляют, которые приводят к значительному повышению твердости и прочности с одинаковым снижением пластичности структуры. Процесс изменения структуры закаленного сплава при комнатной температуре носит название естественного старения.

Естественное старение особенно интенсивно происходит в течение первых нескольких часов, полностью же завершается, придавая сплаву максимальную для него прочность, через 4-6 суток. Если же сплав подогреть до 100-150 C, то произойдет искусственное старение. В этом случае процесс совершается быстро, но упрочнение происходит меньшее. Объясняется это тем, поэтому происходит завершенное образование фазы CuAl и выделение ее из твердого раствора.Упрочняющее же действие полученной фазы оказывается меньшим, чем действие неправильной решетки твердого раствора, возникающей при естественном старении.

Сравнение результатов старения дюралюминия при различных температурах, что максимальное упрочнение обеспечивается при естественном старении в течение четырех дней.

Сплавы алюминия с марганцем и магнием

Среди неупрочняемых алюминиевых сплавов наибольшее значение приобрели сплавы на основе Al-Mn и Al-Mg.

Марганец и магний, так же как и медь, имеют ограниченную растворимость в алюминии, уменьшающуюся при снижении температуры. Однако эффект упрочнения при их термообработке невелик. Объясняется это следующим образом. В процессе кристаллизации при изготовлении сплавов, материала до 1,9% Mn, выделяющийся из твердого раствора избыточный марганец должен быть образован с алюминием растворимое в немическом соединении Al (MnFe), которое в алюминии не растворяется. Следовательно, последующий нагрев выше линии предельной растворимости не обеспечивает образование гомогенного твердого раствора, сплав остается гетерогенным, состоящим из твердых частиц и частиц Al (MnFe), а это приводит к невозможности закалки и последующего старения.

В случае системы Al-Mg причина отсутствия упрочнения при термической обработке иная. Через некоторое время происходит выделение избыточных фаз при комнатной температуре. При большем же содержании магния закалка с последующим химическим старением приводит к выделению избыточной фазы – химического соединения Mg Al.

Однако этого соединения таковы, что процессы, предшествующие его выделению, а затем и образующиеся включения не вызывают заметного свойства упрочнения.Несмотря на это, введение и марганца, и магния в алюминий полезно. Они повышают его прочность и коррозионную стойкость (при содержании магния не более 3%). Кроме того, сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий.

Другие легирующие элементы

. Для улучшения некоторых характеристик алюминия в качестве легирующих элементов используются:

.

Бериллий добавляется для уменьшения окисления при повышенных температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01-0,05%) применяют в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).

Бор вводят для повышения электропроводимости и как рафинирующую добавку. Бор вводится в алюминиевые сплавы, используемый в атомной энергетике (кроме деталей реакторов), т.к. он поглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве 0,095-0,1%.

Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения обработки резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.

Галлий добавляется в количестве 0,01 – 0,1% в сплавы, из которых изготавливаются расходуемые аноды.

Железо. В малых количествах (> 0,04%) вводится при производстве проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль.

Индий. Добавка 0,05 – 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево – кадмиевых подшипниковых сплавах.

Кадмий. Примерно 0,3% кадмия вводят для повышения прочности и улучшения коррозионных свойств сплавов.

Кальций придает пластичность. При содержании кальция 5% обладает эффектом сверхпластичности.

Кремний является наиболее используемой добавкой в ​​литейных сплавов. В количестве 0,5-4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава.

Олово улучшает обработку резанием.

Титан.Основная задача титана в сплаве – измельчение в отливках и слитках, что очень высокая прочность и равномерность свойства во всем объеме.

Применение алюминиевых сплавов

крупных алюминиевых сплавов, имеющих коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде, растворах многих солей и химикатов в большинстве пищевых продуктов. Последнее свойство в сочетании с тем, что алюминий не разрушает витамины, позволяет широко использовать его в производстве посуды.Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в морской воде. Алюминий в большом объеме используется в строительстве в виде облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей. Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным, применяемым, штукатуркой, особенно если не подвергаются частому намоканию. Алюминий также широко применяемый в машиностроении, т.к. обладает хорошими физическими качествами.

Но главная отрасль, в настоящее время просто не мыслимая без использования алюминия – это, конечно, авиация.Именно в авиации наиболее полно применение всем характеристикам алюминия

Маркировка алюминия и его сплавов

Рынок металлопродукции из цветных сплавов весьма широкий и разнообразный, поскольку к цветным относят все металлы и сплавы, кроме железа и сталей. Различия в области технологий производства таких сплавов и требований к свойствам, области применения сплавов даже одной и той же системы охват отличаться.

Ниже рассмотрены принципы стандартизации и маркировки сплавов на основе одного из основных цветных металлов –алюминия.

Алюминий используется для производства целого ряда промышленных сплавов и изделий из них. Как и медные, алюминиевые сплавы можно разделить на литейные (получают литьем) и деформируемые (получают обработкой давлением).

Использование большого количества различных сплавов на основе алюминия привело к разнообразию систем их маркировки.

Большинство марок литейных алюминиевых сплавов определено в стандарте ГОСТ 1583–93 «Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия ».

Наиболее распространенный литейный алюминиевый сплав называют силоймином. Это сплавы системы алюминий – кремний с небольшим количеством других элементов (марганца, цинка) и их выделяют в отдельную группу как обладающие высокими литейными свойствами. Такие сплавы маркируют буквами «АЛ» от слов «алюминиевый литейный» и номер, показывающим порядковый номер сплава от АЛ2 до АЛ12.Свойства структуры отливки, условно можно считать, что с положительной силой и пластичностью.

В общем случае литейные сплавы на основе алюминия маркируют двумя буквами. Вторая буква определяет элемент, на базе которого получен сплав. Например, «АК» – система алюминий – кремний, «АМ» – алюминий – медь, «АМг» – алюминий – магний и т.д. Затем идет число, указывающее содержание элемента. Если сплав легированный, указывают буквенные обозначения элементов и их содержание.

Например, АК12М2 – сплав системы алюминий – кремний, с содержанием кремния 12% (в среднем) и меди 2%. АМг4К – система алюминий – магний с содержанием 4% магния и 1% кремния.

В конце марки может стоять буква, характеризующая особенности данного сплава: «ч» – чистый; «Пч» – повышенная чистота; «Оч» – особой чистоты; «Л» – литейные сплавы; «С» – селективный. Условные обозначения способов литья – такие же, как и у латуней (приложение Ж).

Если литейный алюминиевый сплав термически упрочняется, в конце марки ставят обозначение термической обработки (ГОСТ 1583-93):

• Т1 – искусственное старение без предварительной закалки;
• Т2 – отжиг;
• Т4 – закалка;
• Т5 – закалка и кратковременное неполное искусственное старение;
• Т6 – закалка и полное искусственное старение;
• Т7 – закалка и стабилизирующий отпуск;
• Т8 – закалка и отпуск.

Символ «Т3» используется для других сплавов.

Для получения деформируемых алюминиевых сплавов используют используемые системы легирования – Al – Mn (сплавы АМц), Al – Mg (сплавы АМг), дуралюмины и др. В некоторых случаях система их маркировки сложила стихийно по подобию медных сплавов, с учетом особенности производства или области применения сплава. В настоящее время происходит замена различных систем условных обозначений алюминиевых деформируемых сплавов на единую систему цифровых маркировки.Маркировки сплавов, в т.ч. цифровые, популярные в ГОСТ 4784–74 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки ».

Первая цифра обозначает основу сплава, алюминиевые сплавы маркируют «1», вторую цифра – систему сплава:

Более распространенными являются сплавы Al – Mg, обладающие лучшими комплексом физико – механических свойств по сравнению со сплавами системы Al – Mn. Сплавы не упрочняют термической обработкой, и маркировка из букв, указывающих тип структуры и числа, показывающего в процентах содержания основного элемента – магния от АМг2 до АМг7 (ГОСТ 4784–74).Цифровая маркировка сплавов АМц – 1400, АМг – 15ХХ, где ХХ – две цифры, которые показывают содержание магния в десятых долях процента (1520 – в среднем 2% Mg).

Дуралюмин – наиболее распространенный деформируемый алюминиевый сплав, сочетающий высокий уровень свойств с небольшой плотностью (dur – по-французски «твердый»).

Собственно дуралюмин обозначают как Д1 … Д16. По ГОСТ 4784 все эти сплавы маркируют от 1110 до 1160, например, Д1 – 1110, АК4 (ковочный) – 1140 и т.д. С учетом состава, способа производства высокопрочные алюминиевые сплавы обозначают по – разному: В95 (высокопрочный) – 1950, АВ (авиаль) – 1340 и т.д.

В США литейные алюминиевые сплавы соответствуют стандартам ASTM (ASTM B 85, ​​B 26, B 108) и Алюминиевой Ассоциации (АА). Маркировка АА является наиболее распространенной и используется в качестве международной.

По стандартам Алюминиевой ассоциации литейные алюминиевые сплавы в серии и трехзначном обозначении в зависимости от системы легирования – XXX.

Первая цифра показывает систему легирования:

Обозначение ХХХ.0 используется для всех отливок (т.е. литейных сплавов). Например, сплав 356.0 по АА соответствует сплаву АК7 (АЛ9) по ГОСТ 1583 (алюминий – кремний 7% Si). По ASTM B26 он обозначается SG70A.

В Японии литейные алюминиевые сплавы по стандарту JIS H5202 обозначаются следующим образом: AC N X (АС – алюминиевый литейный, N – номер серии по системе легирования, Х – буквы, соответствующей системе легирования сплава).

Пример. Сплав AC 4 D соответствует АК5Мч по ГОСТу (алюминий – кремний 5% – медь 1%). В США этот сплав обозначается как 305.

Деформируемые алюминиевые сплавы в большинстве зарубежных стандартов цифровую систему маркировки.

В США по ANSI h45.2 деформируемые алюминиевые сплавы обозначаются буквами «ААХХХХ», где «АА» указывает на то, что сплав относится к алюминиевым деформируемым, «ХХХХ» – четырехзначная цифровая маркировка.

По стандартам Алюминиевой ассоциации деформируемые сплавы имеют четырехзначное обозначение в зависимости от системы легирования – XXXX.

Первая цифра показывает легирование:

Вторая цифра показывает порядковый номер модификации сплава относительно базового, в базовом сплаве вторая цифра «0», две последние цифры – номер сплава и его чистота.

Например, марка 2020 – базовый сплав алюминий – медь (4,5% Cu), он примерно соответствует сплаву 1230 по ГОСТу (сплав 1230 дополнительно содержит 0,05% Mg).

В Японии используется такая же система обозначений деформируемых алюминиевых сплавов, как и в США.

По EN алюминиевые литейные сплавы разделены на серии от 1ХХХ до 8ХХХ, где ХХХ – порядковый номер в серии, в конце возможна дополнительная буква «А», «В». Серия 1ХХХ соответствует нелегированному алюминию, например 1080А, Al – Cu –2XXX, Al – Mn – 3XXX, Al – Si – 4XXX, Al – Mg – 5XXX, Al – Mg – Si – 6XXX, Al – Zn – 7XXX, прочие системы 8ХХХ . Следовательно, эта система во многом совпадает с маркировкой Алюминиевой Ассоциации.

Деформируемые алюминиевые сплавы по EN 573 обозначают как AW – AlXXX, где ХХХ тип и содержание легирующих элементов.Например, сплав AW – AlZn5,5MgCu соответствует марке 7475 Алюминиевой Ассоциации.

Таким образом перевести сплав из одной маркировки в другую достаточно сложно, а, если нет системы других документов, и не возможно. Поэтому производители сплавов и проката для обязательных поставок, по какому стандарту соответствует соответствующая металлопродукция и редко соответствуют соответствующие аналоги по ГОСТ. Для правильного перевода одной марки сплава в другую необходимо специальными справочными изданиями – трансляторами марок сплавов.

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ • Большая российская энциклопедия

АЛЮМИ́НИЕВЫЕ СПЛА́ВЫ, сплавы на основе алюминия; обладают малой плотностью (до 3000 кг / м ³ ), высокой электро- и теплопроводностью, коррозионной стойкостью и удельной прочностью. Первые А. с. – сплавы алюминия с кремнием, полученные в 50-х гг. 19 в. Имели малую прочность и низкую коррозионную стойкость. Поворотным моментом в истории развития А.с. стали исследования А. Вильма (Германия, 1903–1911), который обнаружил в закалённом А. с., содержащем медь и магний, прочность в процессе вылё повышения, т. н. эффект старения (см. Старение металлов ). В 1921 г. Пач (США) модифицировал сплав Al – Si путём введения в него микроскопич. доз На, что привело к значит. улучшить его свойства. Позже для получения А. с. с определенными характеристиками применять легирование разл.металлами (Cu, Mg, Mn, Si, Zn, Ni, Li, Be и др.). В России в 1930–40-х гг. к А. с. и внедрение их в произ-во осуществляли Ю. Г. Музалевский, С. М. Воронов, И. Н. Фридляндер и др.

До 1940-х гг. применялись гл. обр. сплавы на основе систем Al – Si (силумины), Al – Mg (магналии), Al – Cu – Mg (дуралюмины), Al – Mg – Si (авиали). Впоследствии также получили развитие высокопрочные (на основе систем Al – Zn – Mg, Al – Zn – Mg – Cu, Al – Mg – Si – Cu), жаропрочные (Al – Cu – Mn, Al – Mg – Li, Al – Cu – Mg – Fe – Ni), пониженной плотности (Al – Be – Mg, Al – Mg – Li, Al – Cu – Li) и др.А. с. В зависимости от способа произ-ва полуфабрикатов и изделий А. с. делят на деформируемые, используемые для изготовления листов, плит, профилей, труб, поковок, проволоки путём деформации (прокатки, ковки, штамповки и др.), и литейные – для изготовления фасонных изделий литьём. Состав и некоторые свойства наиболее распространенных А. с. приведены в таблицах 1, 2 (см. стр. 578).

Деформируемые сплавы по объёму произ-ва составляют ок.80% всех А. с. Химич. и фазовый состав, режимы термич. обработки деформируемых А. с. необходимостью получения оптим. комплекс эксплуатац. и технологич. свойства. Сплавы системы Al – Mg (магналии) имеют высокую коррозионную стойкость, хорошо свариваются, но не упрочняются термич. обработкой; для прочности в эти сплавы вводят Sc. Сплавы Al – Zn – Mg высокой прочностью, хорошо свариваются, но при значит.содержат Zn и Mg склонны к замедленному коррозионному растрескиванию. Сплавы Al – Mg – Si (авиали) сочетают хорошую коррозионную стойкость с выраженным эффектом старения; хорошо поддаются анодирование. Сплавы Al – Mg – Si – Cu сильно упрочняются в результате старения, но отличаются пониженной коррозионной стойкостью. Сплавы Al – Cu – Mg (дуралюмины) имеют ср. прочность, но высокая пластичность и вязкость разрушения, малую скорость развития усталостных трещин.Сплавы Al – Zn – Mg – Cu отличаются высокой прочностью и пределом текучести. Сплавы Al – Mg – Li такие же, как и у дуралюмина, механич. свойства, но пониженная (на 11%) плотность и больший модуль упругости. Сплавы Al – Be – Mg обладают высокой удельной прочностью и модулем упругости, хорошей коррозионной стойкостью, пластичностью, хорошо свариваются, но из-за токсичности их применение ограничено.Полуфабрикаты из деформированных А. с. для обработки получить из слитков простые формы – круглых, плоских, полых.

Таблица 1. Химический состав и механические свойства некоторых деформируемых алюминиевых сплавов

5–0,8

Система	Марка сплава	Легирующие компоненты (% по массе)					Типичные механические свойства
		Cu	Mg 902	Si	Прочие	Предел прочности, МПа	Предел текучести, МПа
Al – Mg (магналии)	АМг6	<0,1	5,8–6,8	≤ 0,4	Zn <0,2; Fe ≤ 0,4	340	170
	1570	<0,1	5,3–6,3	0,2–0,6	≤ 0,2	Zn < 0,1; Fe ≤ 0,3; Sc 0,25	410	310
Al – Mg – Si (авиали)	АВ	0,1–0,5	0,45–0,9	0,15–0 , 35	0,5–1,12	Zn <0,2; Fe ≤ 0,5; Ti <0,15	340	280
	АДЗЗ	0,15–0,4	0,8–1,2	<0,15	0,4–0,8	Zn <0,25; Fe ≤ 0,7	320	260
Al – Mg – Si – Cu	АК6	1,8–2,6	0,4–0,8	0,4–0 , 8	0,7–1,2	Zn <0,3; Fe ≤ 0,7	390	300
	АК8	3,9–4,8	0,4–0,8	0,4–1,0	0,6–1 , 2	Zn <0,3; Fe ≤ 0,7	470	380
AI – Cu – Mg (дуралюмины)	Д1ч	3,8–4,8	0,4–0,8	0,4– 0,8	<0,5	Fe <0,4	380	220
	Д16ч	3,8–4,9	1,2–1,8	0,3 –0,9	<0,2	Fe <0,3	440	300
Al – Zn – Mg – Cu	В96Ц	2,0–2,6	2, 3–3,0	–	<0,3	Zn 3,0–8,0; Fe <0,4; Zr 0,1–0,2	650	620
	1933	0,8–1,2	1,6–2,2	–	<0,1	Zn 6,35–7,2; Fe 0,06–0,15; Zr 0,1–0,18	510	460
Al – Cu – Mg – Fe – Ni	АК4–1	1,9–2,7	1,2–1, 8	≤ 0,2	«0,3	Zn ≤ 0,3; Fe 0,8–1,4; Ni 0,8-1,4	420	350
Al – Cu – Mn	1201	5,8–6,8	<0,02	0,2–0, 4	<0,2	Zn <0,1; Fe ≤ 0,3	420	320
Al – Mg – Li	1420	<0,05	4,5-6,0	–	<0,15	Fe ≤ 0,2; Li 1,8–2,3; Zr 0,08–0,15; Na <0,03	430	290
	1424	–	4,7–5,2	0,05–0,25	≤ 0,1	Zn 0,4 –0,8; Fe ≤ 0,1; Li 1,5–1,8	460	320
Al – Be – Mg	АБМ – 1	–	4,2–5,5	0,3	0, 1	Fe 0,2; Be 28-32; Ni 0,1	430–500	250-300
	АБМ – 3	–	1,5–2,5		0,2	Fe 0,2; Be 67–72	550–620	380–480
Примечание.В ряд сплавов вводятся малые добавки Cr, Zr, Sc, Ti, Be, Ca.

К деформируемым А. с. относят также спечённые сплавы (вместо слитка для формования изделий используют брикет, спечённый из порошков): спечённая алюминиевая пудра (САП) и спечённые алюминиевые сплавы (САС). САП, упрочнённая дисперсными частями оксида алюминия, превосходит все А. с. по жаропрочности. САС, легированные Si, Fe, Ni, отличаются очень низким коэф.линейного расширения.

Таблица 2. Химический состав и механические свойства некоторых литейных алюминиевых сплавов

		Легирующие компоненты (% по массе)						Типичные механические свойства
Система		Марка сплава	Cu	Mn	Si	Прочие	Предел прочности, МПа	Предел текучести, МПа
Силумины	Al – Si	АК12 (АЛ2) 90 0,5214	0,6	0,6	13,0	–	200	110
	Al – Si – Mg	АК9ч (АЛ4)	0,3	0,17–0,3	0,2-0, 5	8,0–10,5	–	260	200
		АК7ч (АЛ 9)	0,2	0,2–0,4	0,5	6 , 0–8,0	–	230	130
	Al – Si – Cu – Mg	АК5М (АЛ5)	1,0–1,5	0,35–0,6	0,5	4,5–5,5	–	240	180
		АК8М3ч (ВАЛ8)	2,5–3,5	0,2–0,45	–	7,0–8,5	Zn 0,5–1,0; Ti 0,1–0,25; В 0,005–0,1; Be 0,05–0,25	345	290
Al – Mg		АМг10 (АЛ27)	–	9,5–10,5	–	–	Zr , 05–0,20; Ti 0,05–0,15; Be 0,05–0,15	314	176
		АМг6л (АЛ23)	0,15	6,0–7,0	–	–	Zr 0,05– 0,20; Ti 0,05–0,15; Be 0,02–0,1	225	127
Al – Cu		АМ5 (АЛ19)	4,5–5,3	0,05	0,6–1, 0	0,3	Ti 0,15–0,35	370	260
		АМ4,5Кд (ВАЛ10)	4,5–5,1	0,05	0, 35–0,8	–	Ti 0,15–0,35; Кд 0,07–0,25	420	300

Для литейных сплавов, особенно важны такие характеристики, как высокая жидкотекучесть, малая склонность к образованию усадочных и газовых пустот, трещин, раковин.Наиболее высокие характеристики достигаются при литье в металлич. формы (в кокиль, под давлением, при жидкой штамповке). Важнейшие литейные А. с. – силумины – содержат св. 4,5% Si, к ним относятся сплавы системы Al – Si и более сложных систем: Al – Si – Mg, Al – Si – Cu – Mg; обладают хорошими литейными свойствами, неплохой коррозионной стойкостью, ср. прочностью, в отливках не образуется усадочной пористости. Сплавы с содержанием Mg св.5% (сплавы систем Al – Mg, Al – Mg – Si с добавкой Mn, Be и Ti) коррозионностойки, высокопрочны, высокопластичны и обладенной плотностью. Длительные низкотемпературные (60–80 ° C) нагревы приводят к ухудшению коррозионной стойкости литейных А. с. с высоким содержанием Mg. Технология изготовления этих сплавов сложных, изделия отливаются гл. обр. в земляные формы. Сплавы с содержанием Cu св. 4% (сплавы систем Al – Cu, Al – Cu – Mn с добавкой Ti, Cd) по жаропрочности превосходят другие литейные сплавы, но имеют пониженные коррозионную стойкость и литейные свойства.Литейные сплавы (кроме силминов) в принципе аналогичны деформируемым сплавам соответствующих систем, но отличаются более высоким содержанием легирующих компонентов (Cu, Mg), добавок (Ni, Ti) и примесей (Fe).

На литейных сплавах есть входящие в их состав компоненты, которые для одних сплавов являются легирующими, но оказывают вредное влияние на другие: Si снижает прочность сплавов Al – Mg; примесь Zn плохоает механич.свойства сплавов Al – Si и Al – Cu; Sn и Pb даже в десятых долях процентного падения темп-ру плавления сплавов. Вредное влияние на силумины Fe оказывает, вызывающее образование хрупких включений, кристаллизующихся в виде пластин. Содержание Fe зависит от способа литья: оно максимально при литье под давлением и в кокиль и минимально при литье в землю. Качество фасонных отливок из А. с. уменьшение количества вредных металлич.и неметаллич. примесей в сплавах), модифицировании сплавов (введение малых добавок Ti, Zr, Be), использовании методов рафинирования и прогрессивных методов термич. обработки.

А. с. креп к важнейшим конструкц. материалам. По масштабам производства и потребления занимают 2-е место после стали; в пром-сти используют ок. 55 марок А. с. Благодаря уникальным эксплуатац. Свойстваам широко применяются: в авиа- и ракетостроении – шасси, лопасти воздушных винтов, силовые элементы летат.(обшивка, фюзеляж, шпангоуты, лонжероны, нервюры, верхние и нижние плоскости крыльев), корпусы ракет, топливные и масляные баки; в судостроении – корпусы судов, палубные надстройки, разл. судовое оборудование; в автомобилестроении – детали двигателя (поршни, головки, блоки цилиндров), радиаторы охлаждения, отопители, кабины, салоны автобусов, цистерны для перевозки химич. и нефтехимич. продуктов, сыпучих грузов; в строительстве – строит.конструкции, оконные рамы и двери; в пищевой пром-сти – банки для пива, воды, пищевых продуктов, бытовая фольга и др.

ExecuteReader: Свойство CommandText не инициализировано

ExecuteReader: Свойство CommandText не инициализировано

ExecuteReader: Свойство CommandText не инициализировано

Описание: Необработанное исключение при выполнении текущего веб-запроса.Изучите трассировку стека для получения информации о данной ошибке и о вызвавшем фрагменте кода.

Сведения об исключении: System.InvalidOperationException: ExecuteReader: Свойство CommandText не инициализировано

Ошибка источника:

Необработанное исключение при выполнении текущего веб-запроса. Информацию о происхождении и месте возникновения исключения можно получить, используя следующую трассировку стека исключений.

Трассировка стека:

[InvalidOperationException: ExecuteReader: Свойство CommandText не инициализировано] System.Data.SqlClient.SqlCommand.ValidateCommand (метод String, логический асинхронный) +814 System.Data.SqlClient.SqlCommand.RunExecuteReader (CommandBehavior cmdBehavior, RunBehavior runBehavior, Boolean returnStream, String метод, завершение TaskCompletionSource`1, тайм-аут Int32, задача и задача, Boolean & usedCache, BooleanRusync +15 inWrite) Система.Data.SqlClient.SqlCommand.RunExecuteReader (CommandBehavior, cmdBehavior, RunBehavior runBehavior, Boolean returnStream, метод String) +83 System.Data.SqlClient.SqlCommand.ExecuteReader (поведение CommandBehavior, метод String) +198 System.Data.SqlClient.SqlCommand.ExecuteReader () +137 TextbookService.DistanceEducation.ProcessRequest (контекст HttpContext) +781 System.Web.CallHandlerExecutionStep.System.Web.HttpApplication.IExecutionStep.Execute () +790 System.Web.HttpApplication.ExecuteStepImpl (шаг IExecutionStep) +195 System.Web.HttpApplication.ExecuteStep (шаг IExecutionStep, логическое значение и завершено синхронно) +88

---

Информация о версии: Платформа Microsoft .NET Framework, версия: 4.0.30319; ASP.NET, версия: 4.7.3690.0

Наиболее распространенные алюминиевые сплавы

Наиболее распространенные алюминиевые сплавы

Большинство алюминиевых предметов, на самом деле, изготовлены из алюминиевых сплавов.Механической прочности чистого алюминия, как правило, не хватает решений даже самых простых бытовых и технических задач. Добавление легирующих элементов в аннотация изменяет его свойства. Одни качества повышаются – прочность, твердость, жаростойкость. Другие снижаются – электропроводность, коррозионная стойкость. Почти всегда в результате легирования растет плотность. Исключение составляет легирование марганцем и магнием. По способу применения алюминиевых сплавов можно разделить на деформируемые и литейные.Деформируемые сплавы высокой пластичностью в нагретом состоянии. Литейные – способны эффективно заполнять литейные формы. Сырье для получения сплавов обоего типа – не только технически чистый алюминий, но и силумин – сплав алюминия с кремнием (10-13%). Силумин в России обычно маркируют как СИЛ-00 (наиболее чистый по примесей), СИЛ-0, СИЛ-1 и СИЛ-2 и поставляют виде гладких чушек или чушек с пережимами массой 6 и 14 кг. Деформируемые сплавы Их структура (гомогенный твердый раствор) обеспечивает наибольшую пластичность и наименьшую прочность при обработке давлением под нагревом.Основными легирующими элементами – медь, магний, марганец и цинк. В небольших количествах – кремний, железо, никель и т.д. Деформируемые алюминиевые сплавы обычно делят на упрочняемые и неупрочняемые. Прочность первой можно повысить термической обработкой. Типичными упрочняемыми сплавами дюралюминии – сплавы алюминия с медью (2,2 – 7%), примеси кремния и железа. Они могут быть легированы магнием и марганцем. Названия марок дюралюминия состоят из буквы «Д» (она всегда первая) и номера сплава.Сейчас наиболее распространено пять основных марок дюралюминия:

Дюралюминий	Основной химический состав,%
	Cu	Mn	мг	Si, не более	Fe, не более
Д1 ……	3,8-4,8	0,4-0,8	0,4-0,8	0,7	0,7
Д16…..	3,8-4,9	0,3-0,9	1,2-1,8	0,5	0,5
Д18 …..	2,2-3,0	<0,2	0,2-0,5	0,5	0,5
Д19…..	3,8-4,3	0,5-1,0	1,7-2,3	0,5	0,5
Д20 …..	6,0-7,0	0,4-0,8	<0,05	0,3	0,3

Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов.Сначала его нагревают выше 500С. При этой системе его структура представляет собой гомогенный раствор меди в алюминии. Закалка (охлаждение в воде) позволяет сохранить такую ​​структуру в течении нескольких суток при комнатной температуре. В этот момент дюралюминий гораздо более мягок и пластичен, чем после. Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность. При комнатной температуре она изменяется. Атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для кристаллов химического соединения CuAl, но химическое соединение не образует и не отделяется от твердого раствора.За счет неравномерности распределения элементов в кристаллической решетке твердого тела искажения решетки. Они приводят к значению твердости и прочности с одновременным снижением пластичности сплава. Процесс изменения структуры закаленного дюралюминия при комнатной температуре носит название естественного старения. Оно наиболее интенсивно происходит в течение нескольких часов. Полностью завершается – через 4-6 суток, придавая сплаву максимальную для него прочность.Прирев подоге сплава до 100-150 C происходит искусственное старение. В этом случае процесс завешается быстрее, но упрочнение меньше. Объясняется это тем, что происходит при высокой высокой высокой скорости перемещения элементов среды, более легко – происходит образование фазы CuAl и выделение ее из твердого раствора. Максимальное упрочнение дюралюминия может быть достигнуто методом естественного старения в течение четырех дней. Кованый алюминий Близкими по химическому составу к дюралюминию, но в горячем состоянии более пластичными, являются алюминиевые сплавы для поковок и штамповок, маркируемые буквами АК («алюминий кованый») и порядковым номером (АК4, АК4-1, АК6 и АК8).Высокопрочные сплавы К группе деформируемых упрочняемых сплавов относят также более высокопрочные, чем дюралюминий, сплавы Al-Cu-Mg-Zn. Названия марок начинаются буквой «В» (высокопрочные) – В93, В94, В95. Характерная особенность – сравнительно небольшое содержание меди (0,8–2,4%) и магния (1,2–2,8%) по сравнению с цинком (5–7%). Цинк не образует упрочняющих фаз, но, входя в состав твердого раствора, увеличивает эффект старения, что приводит к значительному повышению твердости. Неупрочняемые сплавы В эту группу входят сплавы на основе магния и марганца.Они повышают прочность и коррозионную стойкость алюминия (при содержании магния не более 3%). Сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий. Увеличение прочности может быть достигнуто с помощью пластической деформации. Наклепанные (нагартованные) изделия из этих сплавов обладают более высокой прочностью, чем в отожженном состоянии. В сплаве АМц, например, при поклепе временное сопротивление повышается с 13 до 22 кГ / мм. Название марок таких сплавов принято обозначать буквами АМц («алюминий-марганец») и АМг («алюминий-магний»), далее следует цифра, указывающая номер сплава.Общая таблица деформируемых сплавов Сплавы алюминиевые деформируемые по ГОСТ и ОСТ

Обозначение марок			Химический состав в%
Бук- вен- ное	Циф- ро- вое	ASTM	Al	Cu	Mg	Mn	Fe	Si	Zn	Ti				Примеси, не более
														каж- дая в отд.	сум- ма
АДОО	1010	1260	99,70	0,015	0,02	0,02	0,16	0,16	0,07	0,05				0,02	0,30
АДО	1011	1145	99,50	0,02	0,03	0,025	0,30	0,30	0,07	0,1				0,03	0,50
АД1	1013	1230	99,30	0,05	0,05	0,025	0,30	0,30	0,1	0,15				0,05	0,70
АД	1015	1100	98,80	0,1	0,1	0,1	0,50	0,50	0,1	0,15				0,05	1,20
ММ	1511	3005	ос- но- ва	0,2	0,2 – 0,5	1,0 – 1,4	0,6	1,0	0,1	0,1				0,05	0,2
АМц	1400	3003	ос- но- ва	0,1	0,2	1,0 – 1,6	0,7	0,6	0,1	0,2				0,5	0,1
АМцС	1403		ос- но- ва	0,1	0,05	1,0 – 1,4	0,25 – 0,45	0,15 – 0,35	0,1	0,1				0,05	0,1
АМг2	1520	5052	ос- но- ва	0,1	1,8 – 2,6	0,2 – 0,6	0,4	0,4	0,2	0,1	Кр 0,05			0,05	0,1
АМг3	1530	5154	ос- но- ва	0,1	3,2 – 3,8	0,3 – 0,6	0,5	0,5 – 0,8	0,2	0,1	Cr 0.05			0,05	0,1
АМг4	1540	5086	ос- но- ва	0,1	3,8 – 4,5	0,5 – 0,8	0,4	0,4	0,2	0,02 – 0,10	Cr 0.05 – 0,25	Be 0,002 – 0,005		0,05	0,1
АМг5	1550	5056	ос- но- ва	0,1	4,8 – 5,8	0,3 – 0,8	0,5	0,5	0,2	0,02 – 0,10		Будь 0.005		0,05	0,1
АМг6	1560	5556	ос- но- ва	0,1	5,8 – 6,8	0,5 – 0,8	0,4	0,4	0,2	0,02 – 0,10		Будь 0.002 – 0,005		0,05	0,1
АД31	1310	6063	ос- но- ва	0,1	0,4 – 0,9	0,1	0,5	0,3 – 0,7	0,2	0,15				0,05	0,1
АД33	1330	6061	ос- но- ва	0,15 – 0,40	0,8 – 1,2	0,15	0,7	0,4 – 0,8	0,25	0,15	Cr 0.15 – 0,35			0,05	0,15
АД35	1350	6351	ос- но- ва	0,1	0,8 – 1,4	0,5 – 0,9	0,5	0,8 – 1,2	0,2	0,15				0,05	0,1
АВ	1341	6151	ос- но- ва	0,1 – 0,5	0,45 – 0,90	0,15 – 0,35	0,5	0,5 – 1,2	0,2	0,15	Cr 0.25			0,05	0,1
АВч			ос- но- ва	0,05	0,06 – 1,0	0,05	0,12	0,35 – 0,55	0,05					0,05	0,1
Д1	1110	2017	ос- но- ва	3,8 – 4,8	0,4 – 0,8	0,4 – 0,8	0,7	0,7	0,3	0,1		Ni 0.1	0,6 – 1,0	0,05	0,1
Д1ч			ос- но- ва	3,8 – 4,8	0,4 – 0,8	0,4 – 0,8	0,4	0,5	0,3	0,1	Ni 0.1	Fe + Si 0,7		0,05	0,1
Д16	1160	2024	ос- но- ва	3,8 – 4,9	1,2 – 1,8	0,3 – 0,9	0,5	0,5	0,3	0,1		Ni 0.1		0,05	0,1
Д16ч		2124	ос- но- ва	3,8 – 4,9	1,2 – 1,8	0,3 – 0,9	0,3	0,2	0,1	0,1	Ni 0.05			0,05	0,1
ВАД1			ос- но- ва	3,8 – 4,5	2,3 – 2,7	0,35 – 0,8	0,3	0,2	0,1	0,03 – 0,10		Zc 0.07 – 0,2	Be 0,002 – 0,005	0,05	0,1
Д19			ос- но- ва	3,8 -4 , 3	1,7 – 2,3	0,5 – 1,0	0,5	0,5	0,1	0,1			Будь 0.002 – 0,005	0,05	0,1
Д19Ч			ос- но- ва	3,8 – 4,3	1,7 – 2,3	0,4 – 0,9	0,3	0,2	0,1	0,1			Будь 0.002 – 0,005	0,05	0,1
	1163		ос- но- ва	3,8 – 4,5	1,2 – 1,6	0,4 – 0,8	0,15	0,1	0,1	0,01 – 0,07	Ni 0.05			0,05	0,1
САВ1			ос- но- ва	0,012	0,45 – 0,9	0,012	0,2	0,7 – 1,3	0,03	0,012	Ni 0.03	Кд 0,001	Be 0,012	0,03	0,07
АК6	1360		ос- но- ва	1,8 – 2,6	0,4 – 0,8	0,4 – 0,8	0,7	0,7 – 1,2	0,3	0,1	Ni 0.1			0,05	0,1
АК8	1380	2014	ос- но- ва	3,9 – 4,8	0,4 – 0,8	0,4 – 1,0	0,7	0,6 – 1,2	0,3	0,1	Ni 0.1			0,05	0,1
АК4	1140		ос- но- ва	1,9 – 2,5	1,4 – 1,8	0,2	0,8 – 1,3	0,5 – 1,2	0,3	0,1	Ni 0.8 – 1,3			0,05	0,1
АК4-1	1141	2618	ос- но- ва	1,9 – 2,7	1,2 – 1,8	0,2	0,8 – 1,4	0,35	0,3	0,02 – 0,10	Ni 0.8 – 1,4	Кр 0,01		0,05	0,1
АК4-1ч			ос- но- ва	2,0 – 2,6	1,2 – 1,8	0,1	0,9 – 1,4	0,1 – 0,25	0,1	0,05 – 0,1	Ni 0.9 – 1,4	Cr 0,1		0,05	0,1
Д20	1120		ос- но- ва	6,0 – 7,0	0,05	0,4 – 0,8	0,3	0,3	0,1	0,1 – 0,2		Zc 0.2		0,05	0,1
	1105		ос- но- ва	2,0 – 5,0	0,4 – 2,0	0,3 – 1,0	1,5	3,0	1,0	Ti + Cr + Zc 0.2	Ni 0,2			0,05	0,2

Литейные сплавы Легко плавятся и текут, эффективно заполняют литейную форму. Обычно их делят на пять типов основного легирующего – магния, кремния, меди и т.д. Независимо от их принадлежности к той или иной группе обозначают буквами АЛ («алюминиевый литейный») и номером.

Группа материал	Сплавы	Основной химический состав,%					Перечень марок входящей в группу
		мг	Si	Cu	Zn	Ni
1	АЛ8	9,5-11,5	–	–	–	–	АЛ13, АЛ22, АЛ23, АЛ27, АЛ28, АЛ29,
2	АЛ2	–	10-13	–	–	–	АЛ4, АЛ9
3	АЛ7	–	–	4-5	–	–	АЛ19
4	АЛ3	0,35-0,6	4,5-5,5	1,5-3,0	–	–	АЛ5, АЛ6, АЛ10, АЛ14, АЛ15
5	АЛ1	1,2–1,75	–	3,75-4,5	–	1,75-2,3	АЛ16, АЛ17, АЛ18,
	АЛ11	0,1-0,3	6,0-8,0	–	7-12	–	АЛ20, АЛ21, АЛ24,
	АЛ26	0,4-0,7	20-22	1,5-2,5	–	1,0-2,0	АЛ25,

Сплав алюминия с высоким содержанием магния (марка АЛ8) обладает высокими механическими и антикоррозионными свойствами среди литейных сплавов.Его литейные свойства хуже самого. Силумины литейные Литейные сплавы с высоким кремнием часто называют силу, также как и сплавы алюминия с кремнием, используемые в производстве дюралюминия. Силумин АЛ2 (10-13% Si) является сплавом с прекрасными литейными свойствами, но обладает меньшим, по сравнению с другими сплавами прочностью, причем ее нельзя увеличить термической обработкой – кремний почти нерастворим в алюминии. В структуре сплава на фоне грубой эвтектики находятся крупные твердые включения первичного кремния.Это делает сплав малопластичным. Чтобы избежать этого, изменить модифицируют – вводят в отливку в незначительных количествах специальных веществ (например, натрий). Такой сплав называют модифицированным силоймином. Для повышения прочности силумина содержание кремния в нем снижают до 4,5–5,5% и вводят легирующие добавки меди, марганца и магния (марка АЛЗ). Это повышает прочность и позволяет упрочнять изделия закалкой и старением. Силумин марки АЛ11, в состав которого входит цинк, обладает особенно высокой текучестью.Его применяют для получения отливок сложной конфигурации.

Группа I. Алюминий чистый (нелегированный).	Содержание алюминия не менее 99,0%. Примесей не более 1,0%, в том числе: кремния – 0,5%; меди – 0,05%; железа – 0,5%; цинка – 0,1%.	А999, А995, А99, А97, А95, А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е, А0, АД0, АД1, АД00.
Группа II. Сплавы алюминиевые деформируемые с низким содержание магния (до 0,8%)	Содержание в сплаве не более: цинка – 0,3%; кремния – 0,7%; меди – 4,8%; железа – 0,7%.	Д1, В65, Д18, Д1П, АД31, АД.
Группа III.Сплавы алюминиевые деформируемые с повышенным содержание магния (до 1,8%)	Содержание в сплаве не более: цинка – 0,3%; кремния – 0,7%; меди – 4,9%; железа – 0,7%.	Д12, Д16, АМг1, Д16П.
Группа IV. Сплавы алюминиевые литейные с низким содержание меди (до 1,5%)	Содержание в сплаве не более: цинка – 0,5%; магния – 0,6%; кремния – 13,0%; железа – 1,5%.	АЛ5, АЛ32, АЛ2, АЛ4, АЛ4-1, АЛ9, АЛ9-1, АЛ34 (ВАЛ5), АК9 (АЛ4В), АК7 (АЛ9В), АЛ5-1.
Группа V. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержание меди	Содержание в сплаве не более: цинка – 0,6%; магния – 0,8%; кремния – 8,0%; железа – 1,6%.	АЛ3, АЛ6, АК5М2 (АЛ3В), АК7М2 (АЛ14В), АЛ7, АЛ19, АК5М7 (АЛ10В), АЛ33 (ВАЛ1).
Группа Vа. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержанием кремния	Содержание в сплаве не более: меди – 6,0%, никеля – 3,6%, цинка – 0,5%; железа – 0,9%.	АЛ1, АЛ21, АЛ25, АЛ30, АК21М2,5Н2,5, АК18, КС-740.
Группа VI. Сплавы алюминиевые деформируемые с высоким содержание магния	Содержание в сплаве не более: меди – 0,2%, магния – 6,8%, цинка – 0,2%; железа – 0,5%; кремния – 0,8%.	АМг2, АМг3, АМг4, АМг5, АМг5п, АМг6.
Группа VII. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержание магния	Содержание в сплаве не более: меди – 0,3%, магния – 13,0%, цинка – 0,2%; железа – 1,5%; кремния – 1,3%.	АЛ8, АЛ27, АЛ27-1, АЛ13, АЛ22, АЛ23, АЛ23-1, АЛ28.
Группа VIII.Сплавы алюминиевые деформируемые с высокий уровень цинка	Содержание в сплаве не более: меди – 2,0%, магния – 2,8%, цинка – 7,0%; железа – 0,7%; кремния – 0,7%.	В95, 1915 и 1925.
Группа IX. Сплавы алюминиевые литейные с высоким содержание цинка	Содержание в сплаве не более: меди – 5,0%, магния – 0,3%, цинка – 12,0%; железа – 1,3%; кремния – 8,0%.	АЛ11, АК4М4, АК4М2Ц6.

Литейные алюминиевые сплавы: свойства и область применения

Запросить цену

Задать вопрос

ООО «Орион-Спецсплав-Гатчина» предлагает предприятиям и торговым компаниям алюминиевые сплавы. У нас вы найдёте широкий ассортимент марок разной технической сложности. Качество реализуемой продукции подтверждается сертификатами аттестованной лаборатории.Мы гарантируем быструю обработку заявок и налаживании долгосрочных партнёрских связей. Собственное производство исключает посреднические схемы и переплаты.

Основные характеристики алюминиевых сплавов

Алюминий – известнейший элемент, обладающий малой плотностью (2,7 г / см³) и низкой температурой плавления (около 660 ° С). Такое свойство, как высокая пластичность, легкая обработка металла. Кроме того, он отличается хорошей электро- и теплопроводностью.

Литейные алюминиевые сплавы отливаются в индукционных печах по специальным технологиям. В качестве исходного материала может выступать не только первичное, но и вторичное слово, например, стружка. В последнем случае проходит тщательная предварительная подготовка с целью очищения от грязи, масла и других инородных включений.

Литейные и деформируемые алюминиевые сплавы имеют следующие свойства:

• коррозионную стойкость;
• малую линейную усадку;
• способность к максимальному заполнению ёмкости формы;
• высокая устойчивость к появлению трещин, раковин, газовых пористых пустот и прочих дефектов;
• хорошую жидкотекучесть, позволяющую создавать сложные по конфигурации заготовки.

Для промышленных нужд алюминиевые сплавы поставляются в чушках и отливках. Конкретные свойства основного материала зависят от вида используемых добавок и их процентного содержания в массе.

Сфера применения литейных алюминиевых сплавов

В чистом виде алюминий используется крайне редко ввиду его незначительной плотности (порядок 50–80 МН / м²) и малой твёрдости (20–30 по Бринеллю, НВ). Соединение Al с другими компонентами позволяет придать массу полезных физических и механических свойств.

Сегодня алюминиевые литейные сплавы широко применяются в таких областях промышленности, как:

• машиностроение;
• авиационная и космическая отрасли;
• металлургия;
• судостроение;
• химическая и электротехническая сфера.

Изделия, изготовленные из алюминиевых сплавов, встречаются повсеместно. Это и посуда, и упаковка, и стройматериалы, и высоковольтные линии электропередач, и декоративные детали автомобилей.

Мы предлагаем максимальные возможности выбора учётом технической оснащённости вашего производства. Реализуемые алюминиевые сплавы соответствуют отечественным (ГОСТ 1583-93) и международным стандартам (DIN EN 1706). Ознакомиться с марками продукции можно посредством таблиц, размещенных ниже.

Литейные и деформируемые алюминиевые сплавы по DIN EN1706

Обозначение сплава на основе химических символов EN AC-:	Цифровое обозначение сплава EN AC-:	Al	Si	Fe	Cu	Mn	мг	Cr	Ni	Zn	Пб	Sn	Ti	каждый	всего
Al Cu4 Mg Ti	21000	Ост.	0,20 (0,15)	0,35 (0,30)	4,2-5,0	0,10	0,15-0,35 (0,20-0,35)		0,05	0,10	0,05	0,05	0,15-0,30 (0,15-0,25)	0,03	0,10
Al Cu4 Ti	21100	Ост.	0,18 (0,15)	0,19 (0,15)	4,2-5,2	0.55				0,07			0,15-0,30 (0,15-0,25)	0,03	0,10
Al Si2 Mg Ti	41000	Ост.	1,6-2,4	0,60 (0,50)	0,10 (0,08)	0,30-0,50	0,45-0,65 (0,50-0,65)		0.05	0,10	0,05	0,05	0,05-0,20 (0,07-0,15)	0,05	0,15
Al Si7 Mg	42000	Ост.	6,5-7,5	0,55 (0,45)	0,20 (0,15)	0,35	0,20-0,65 (0,25-0,65)		0,15	0.15	0,15	0,05	0,05-0,25 (0,05-0,20)	0,05	0,15
Al Si7 Mg0,3	42100	Ост.	6,5-7,5	0,19 (0,15)	0,05 (0,03)	0,10	0,25-0,45 (0,30-0,45)			0,07			0,08-0,25 (0,10-0,18)	0.03	0,10
Al Si7 Mg0,6	42200	Ост.	6,5-7,5	0,19 (0,15)	0,05 (0,03)	0,10	0,45-0,70 (0,50-0,70)			0,07			0,08-0,25 (0,10-0,18)	0,03	0.10
Al Si10 Mg (A)	43000	Ост.	9,0-11,0	0,55 (0,40)	0,05 (0,03)	0,45	0,25-0,45 (0,30-0,45)		0,05	0,10	0,05	0,05	0,15	0,05	0,15
Al Si10 Mg (B)	43100	Ост.	9,0-11,0	0,55 (0,40)	0,10 (0,08)	0,45	0,20-0,45 (0,25-0,45)		0,05	0,10	0,05	0,05	0,15	0,05	0,15
Al Si10 Mg (Cu)	43200	Ост.	9,0-11,0	0,65 (0,55)	0,35 (0,30)	0.55	0,20-0,45 (0,25-0,45)		0,15	0,35	0,05	0,05	0,15	0,05	0,15
Al Si9 Mg	43300	Ост.	9,0-10,0	0,19 (0,15)	0,05 (0,03)	0,10	0,25-0,45 (0,30-0,45)			0.07			0,15	0,03	0,10
Al Si10 Mg (Fe)	43400	Ост.	9,0-11,0	1,0 (0,45-0,90)	0,10 (0,08)	0,55	0,20-0,50 (0,25-0,50)		0,15	0,15	0.15	0,05	0,20 (0,15)	0,05	0,15
Al Si11	44000	Ост.	10,0-11,8	0,19 (0,15)	0,05 (0,03)	0,10	0,45			0,07			0.15	0,03	0,10
Al Si12 (B)	44100	Ост.	10,5-13,5	0,65 (0,55)	0,15 (0,10)	0,55	0,10		0,10	0,15	0,10		0,20 (0,15)	0,05	0.15
Al Si12 (A)	44200	Ост.	10,5-13,5	0,55 (0,40)	0,05 (0,03)	0,35				0,10			0,15	0,05	0,15
Al Si12 (Fe)	44300	Ост.	10,5-13,5	1,0 (0,45-0,90)	0,10 (0,08)	0,55				0,15			0,15	0,05	0,25
Al Si9	44400	Ост.	8,0-11,0	0,65 (0,55)	0,10 (0,08)	0.50	0,10		0,05	0,15	0,05	0,05	0,15	0,05	0,15
Al Si6 Cu4	45000	Ост.	5,0-7,0	1,00 (0,90)	3,0-5,0	0,20-0,65	0,55	0.15	0,45	2,00	0,30	0,15	0,25 (0,20)	0,05	0,35
Al Si5 Cu3 Mg	45100	Ост.	4,5-6,0	0,60 (0,50)	2,6-3,6	0,55	0,15-0,45 (0,20-0,45)		0.10	0,20	0,10	0,05	0,25 (0,20)	0,05	0,15
Al Si5 Cu3 Mn	45200	Ост.	4,5-6,0	0,80 (0,70)	2,5-4,0	0,20-0,55	0,40		0,30	0.55	0,20	0,10	0,20 (0,15)	0,05	0,25
Al Si5 Cu1 Mg	45300	Ост.	4,5-5,5	0,65 (0,55)	1,0-1,5	0,55	0,40-0,65 (0,35-0,65)		0,25	0,15	0.15	0,05	0,05-0,20 (0,05-0,25)	0,05	0,15
Al Si5 Cu3	45400	Ост.	4,5-6,0	0,60 (0,50)	2,6-3,6	0,55	0,05		0,10	0,20	0,10	0.05	0,25 (0,20)	0,05	0,15
Al Si9 Cu3 (Fe)	46000	Ост.	8,0-11,0	1,30 (0,60-1,10)	2,0-4,0	0,55	0,05-0,55 (0,15-0,55)	0,15	0,55	ян.20	0,35	0.25	0,25 (0,20)	0,05	0,25
Al Si11 Cu2 (Fe)	46100	Ост.	10,0-12,0	1,10 (0,45-1,0)	1,5-2,5	0,55	0,30	0,15	0,45	jaan.70	0,25	0,25	0,25 (0,20)	0.05	0,25
Al Si8 Cu3	46200	Ост.	7,5-9,5	0,80 (0,70)	2,0-3,5	0,15-0,65	0,05-0,55 (0,15-0,55)		0,35	ян.20	0,25	0,15	0,25 (0,20)	0,05	0.25
Al Si7 Cu3 Mg	46300	Ост.	6,5-8,0	0,80 (0,70)	3,0-4,0	0,20-0,65	0,30-0,60 (0,35-0,60)		0,30	0,65	0,15	0,10	0,25 (0,20)	0,05	0,25
Al Si9 Cu1 Mg	46400	Ост.	8,3-9,7	0,80 (0,70)	0,8-1,3	0,15-0,55	0,25-0,65 (0,30-0,65)		0,20	0,80	0,10	0,10	0,10-0,20 (0,10-0,18)	0,05	0,25
Al Si9 Cu3 (Fe) (Zn)	46500	Ост.	8,0-11,0	1,30 (0,60-1,20)	2,0-4,0	0,55	0,05-0,55 (0,15-0,55)	0,15	0,55	3,00	0,35	0,25	0,25 (0,20)	0,05	0,25
Al Si7 Cu2	46600	Ост.	6,0-8,0	0,80 (0,70)	1,5-2,5	0,15-0,65	0.35		0,35	1,00	0,25	0,15	0,25 (0,20)	0,05	0,15
Al Si12 (Cu)	47000	Ост.	10,5-13,5	0,80 (0,70)	1,00 (0,90)	0,05-0,55	0,35	0.10	0,30	0,55	0,20	0,10	0,20 (0,15)	0,05	0,25
Al Si12 Cu1 (Fe)	47100	Ост.	10,5-13,5	1,30 (0,60-1,10)	0,7-1,2	0,55	0,35	0,10	0.30	0,55	0,20	0,10	0,20 (0,15)	0,05	0,25
Al Si12 Cu Ni Mg	48000	Ост.	10,5-13,5	0,70 (0,60)	0,8-1,5	0,35	0,8-1,5 (0,9-1,5)		0,7-1,3	0.35			0,25 (0,20)	0,05	0,15
Al Mg3 (B)	51000	Ост.	0,55 (0,45)	0,55 (0,45)	0,10 (0,08)	0,45	2,5-3,5 (2,7-3,5)			0,10			0,20 (0,15)	0.05	0,15
Al Mg3 (А)	51100	Ост.	0,55 (0,45)	0,55 (0,40)	0,05 (0,03)	0,45	2,5-3,5 (2,7-3,5)			0,10			0,20 (0,15)	0,05	0.15
Al Mg9	51200	Ост.	веэбр.50	1,00 (0,45-0,90)	0,10 (0,08)	0,55	8,0-10,5 (6,5-8,5)		0,10	0,25	0,10	0,10	0,20 (0,15)	0,05	0,15
Al Mg5	51300	Ост.	0,55 (0,35)	0,55 (0,45)	0,10 (0,05)	0,45	4,5-6,5 (4,8-6,5)			0,10			0,20 (0,15)	0,05	0,15
Al Mg5 (Si)	51400	Ост.	1,50 (1,30)	0,55 (0,45)	0,05 (0,03)	0.45	4,5-6,5 (4,8-6,5)			0,10			0,20 (0,15)	0,05	0,15
Al Zn5 Mg	71000	Ост.	0,30 (0,25)	0,80 (0,70	0,15-0,35	0,40	0,4-0,7 (0,45-0,7)	0,15 -0,60	0.05	4,5-6,0	0,05	0,05	0,10-0,25 (0,12-0,20)	0,05	0,15

Литейные и деформируемые алюминиевые сплавы по ГОСТ 4784-74 и ГОСТ 1583-93

.

Цифровое обозначение сплава

Al

Si

Fe

Cu

Mn

мг

Cr

Ni

Zn

Пб

Sn

Ti

каждый

всегo

ГОСТ 4784-74	ММ	Ост.	0,20	0,2-0,5	1,0–1,4	0,10	0.60	1,0	–	0,10	–	–	–			0,05	0,20
ГОСТ 4784-74	АМц	Ост.	0.10	0,20	1,0–1,6	0,10	0,70	0.60	–	0,20	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	АМцС	Ост.	0,10	0.05	1,0–1,4	0,10	0,25-0,45	0,15-0,35	–	0,10	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	Д12	Ост.	0,10	0,8-1,3	1,0-1,5	0.10	0,70	0,70	–	0,10	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	АМг1	Ост.	0,10	0,7-1,6	0,20	–	0.10	0,10	–	–	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	АМг2	Ост.	0,10	1,8-2,6	0,2-0,6	0,20	0,40	0.40	–	0,10	0,05	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	АМг3С	Ост.	0,10	2,7-3,6	0,0-0,6	0,20	0,50	0,50	–	0.20	0,25	–	0,000–0,005			0,05	0,15
ГОСТ 4784-74	АМг3	Ост.	0,10	3,2-3,8	0,3-0,6	0,20	0,50	0,5-0,8	–	0.10	0,05	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	АМг4	Ост.	0,10	3,8-4,5	0,5-0,8	0,20	0,40	0,40	–	0,02-0,1	0,05-0,25	–	0,0002- 0,005			0.05	0,10
ГОСТ 4784-74	АМг4,5	Ост.	0,10	4,0-4,9	0,4-1,0	0,20	0,40	0,40	–	0,20	0,05-0,25	–	0,000–0,005			0.05	0,15
ГОСТ 4784-74	АМг5	Ост.	0,10	4,8-5,8	0,3-0,8	0,20	0,50	0,50	–	0,02-0,1	–	–	0,0002- 0,005			0.05	0,10
ГОСТ 4784-74	АМг6	Ост.	0,10	5,8-6,8	0,5-0,8	0,20	0,40	0,40	–	0,02-0,1	–	–	0,0002- 0,005			0.05	0,10
ГОСТ 4784-74	АД31	Ост.	0,10	0,4-0,9	0,10	0,20	0,50	0,3-0,7	–	0,15	–	–	–			0,05	0.10
ГОСТ 4784-74	АД33	Ост.	0,15-0,4	0,8-1,2	0,15	0,25	0,70	0,4-0,8	–	0,15	0,15-0,35	–	–			0,05	0.15
ГОСТ 4784-74	АД35	Ост.	0,10	0,8-1,4	0,5-0,9	0,20	0,50	0,8-1,2	–	0,15	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	АВ	Ост.	0,1-0,5	0,45-0,9	0,15-0,35	0,20	0,50	0,5-1,2	–	0,15	0,25	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	Д1	Ост.	3,8-4,8	0,4-0,8	0,4-0,8	0,30	0,70	0,70	0,10	0,10	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	Д16	Ост.	3,8-4,9	1,2-1,8	0,3-0,9	0.30	0,50	0,50	0,10	0,10	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	В65	Ост.	3,9-4,5	0,15-0,3	0,3-0,5	0.10	0,20	0,25	–	0,10	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	Д18	Ост.	2,2-3,0	0,2-0,5	0,20	0,10	0.50	0,50	–	0,10	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	АК6	Ост.	1,8-2,6	0,4-0,8	0,4-0,8	0,30	0,70	0,7-1,2	0.10	0,10	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	АК8	Ост.	3,9-4,8	0,4-0,8	0,4-1,0	0,30	0,70	0,6–1,2	0.10	0,10	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	АК4	Ост.	1,9-2,5	1,4-1,8	0,20	0,30	0,8-1,3	0,5-1,2	0,8-1,3	0.10	–	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	АК4-1	Ост.	1,9–2,7	1,2-1,8	0,20	0,30	0,8-1,4	0,35	0,8-1,4	0,02-0,1	0.10	–	–			0,05	0,10
ГОСТ 4784-74	В95	Ост.	1,4-2,0	1,8-2,8	0,2-0,6	5,0-7,0	0,50	0,50	0,10	0,05	0,1-0,25	–	–			0.05	0,10
ГОСТ 4784-74	Ацпл	Ост.	–	–	0,03	0,9-1,3	0,30	0,30	–	0,15	–	–	–			0,05	0.10
ГОСТ 1583-93	АК12	Ост.	0.60	0,10	0,50	0,30	0,70	10,0-13,0	–	0,10	–	0,1	–	–	–	0,02	2,1
ГОСТ 1583-93	АК12пч	Ост.	0,02	Ca 0,08	0,08	0,06	0,35	10,0-13,0	–	0,08	–	–	–	–	–	0,02	–
ГОСТ 1583-93	АК12оч	Ост.	0.02	Ca 0,04	0,03	0,04	0,20	10,0-13,0	–	0,03	–	–	–	–	–	0,02	–
ГОСТ 1583-93	АК12М2	Ост.	1,8-2,5	0.20	0,50	0,80	0,6-0,9	11,0-13,0	0,3	0,20	–	–	–	0,15	0,10	0,02	2,1
ГОСТ 1583-93	АК12 ММгН	Ост.	0,8-1,5	0,85-1,35	0.20	0,20	0.60	11,0-13,0	0,8-1,3	0,20	0,20	–	–	0,05	0,01	0,02	1,0
ГОСТ 1583-93	АК9	Ост.	1,0	0,25-0,45	0,2-0,5	0.50	0,80	8,0-11,0	0,3	–	–	–	–	–	–	0,02	2,4
ГОСТ 1583-93	АК9пч	Ост.	0,10	0,25-0,35	0,2-0,35	0.30	0,30	9,0-10,5	В 0,10	0,08-0,15	–	0,15	0,10	0,03	0,01	0,02	0.60
ГОСТ 1583-93	АК8М3	Ост.	2,0-4,5	0,45	0,50	1.2	1,3	7,5-10,0	0,5	–	–	–	–	Pb + Sn 0,30	–	0,02	4,1
ГОСТ 1583-93	АК7пч	Ост.	0,10	0,25-0,45	0,10	0.20	0,40	7,0-8,0	В 0,10	0,08	–	0,15	0,10	0,03	0,01	0,02	0,70
ГОСТ 4784-97	АД31	Ост.	0,10	0,45-0,9	0,10	0.20	0,50	0,2-0,6	–	0,15	0,10	–	–	–	–	0,05	0,15

Алюминиевые сплавы: маркировка, свойства, классификация

Алюминиевые сплавы популярны в различных сферах. Металл и смеси на его основе входят в топ-5 самых распространенных на земле.При изготовлении деталей, проводов или корпусов из этого материала важно понимать, какие виды сплавов существуют и как они классифицируются.

Алюминиевые сплавы

Характеристика алюминия

Чтобы понимать, какие свойства имеют сплавы алюминия, нужно знать характеристики основного материала. Он представляет собой лёгкий и блестящий металл. Алюминий хорошо проводит тепло и электричество благодаря чему из него изготавливают провода и различные радиодетали. Из-за низкой температуры плавления его не используют в сильно измененных конструкциях.

Сверху алюминий защищенной оксидной плёнкой, которая защищает материал от разрушительного воздействия на окружающую среду. В природе этот металл содержится в составе горных пород. Чтобы улучшить характеристики алюминия, к нему используются другие материалы и получаются более качественные смеси.

Состав алюминия и его сплавов обуславливает характеристики готовых изделий. Чаще всего, к этому металлу добавить медь, марганец и магний.

Температура плавления алюминия – 660 градусов по Цельсию.По сравнению с другими металлами это низкий показатель, который ограничивает область применения металла. Чтобы повысить его жаростойкость. Дополнительно в состав добавляется марганец и магний. Эти компоненты повышают прочность готового состава. В итоге получается известный под названием «дюралюминий».

Отдельно нужно поговорить о том, как магний влияет на характеристики сплава:

1. Алюминиевый сплав с большим количеством магния будет обладать высоким показателем прочности.Однако его коррозийная устойчивость значительно снизится.
2. Оптимальное количество магния в составе – 6%. Таким можно избежать покрытий при ржавчиной и трещин при активной эксплуатации.

Смесь марганца с алюминием позволяет получить материал, который невозможно обработать термическим методом. Закалка не будет улучшать металл и его характеристики.

Для достижения максимальных показателей прочности не в ущерб коррозийной устойчивости, изготавливаются смеси из алюминия, цинка и магния.Особенности сплава:

1. Повысить показатель прочности можно с помощью термической обработки.
2. Нельзя пропускать через заготовки из этой смеси электричество. Связано это с тем, что после пропускания тока снижает устойчивость к коррозийным процессам.
3. Чтобы повысить устойчивость к алюминиевому образованию и развитию коррозии, вевый сплав добавляется медь.

Также к основному материалу может добавляться железо, титан или кремний. От новых компонентов изменяется температура плавления, показатели прочности, текучесть, пластичность, электропроводность и коррозийная устойчивость.

Плавление алюминия

Производство алюминия

В природе алюминий можно найти в составе горных пород. Самой насыщенной считается боксит. Производство этого металла можно разделить на несколько этапов:

1. В первую очередь руда дробится и сушится.
2. Получившаяся масса нагревается над паром.
3. Обработанная смесь пересыпается в щелочь. Во время этого процесса из нее выделяются оксиды алюминия.
4. Состав тщательно перемешивается.
5. Далее получившийся глинозем подвергается электрическому току. Его сила доходит до 400 кА.

Последующий этап отливка алюминия в форме. В этот момент в состав могут добавляться различные компоненты, которые изменяют его характеристики.

Особенности классификации

Сплавы на основе алюминия позволяют эффективнее использовать основной материал и расширить сферу его применения. Для изменения используются различные виды металлов.Редко добавляется железо или титан.

Сплавы алюминия разделяются на две большие группы:

1. Литейные. Текучесть улучшается с помощью добавления в состав кремния. Расплавленный металл заливается в заранее подготовленные формы.
2. Деформируемые. Из этих смесей изначально изготавливают слитки, после этого специального оборудования им придаётся требуемая форма.

В отдельной группе выделяется техническая алюминий. Он представляет собой материал, в котором сдерживается менее 1% посторонних примесей и компонентов.Из-за этого на поверхности металла образуется оксидная плёнка, которая защищает его воздействие факторами окружающей среды. Уровень прочности у технического металла низкий.

Обрабатывают слитки разными методами. Это зависит от того, форму какую необходимо после получить после обработки. Технологические процессы:

1. Прокатка. Метод изготовления при изготовлении фольги и цельных листов.
2. Ковка. Технологический процесс, с помощью которого изготавливаются детали сложной формы.
3. Формовка. Также применяется для изготовления заготовок сложной формы.
4. Прессование. Таким образом изготавливаются трубы, профиль и прутья.

Дополнительно, чтобы улучшились характеристики, металл подвергается термической обработке.

Спрессованные профиля из алюминиевого сплава

Марки алюминия и алюминиевых сплавов

Сплавы алюминия обозначаются по ГОСТ 4784-97. В государственном документе указывается маркировка алюминиевых сплавов, состоящая из букв и цифр.Расшифровка:

1. Д – этой буквой обозначается дюралюминий.
2. АК – маркировка алюминиевых сплавов, обработанных в процессе ковки.
3. А – обозначается технический материал.
4. АВ – авиаль.
5. АЛ – обозначение литейного металла.
6. АМц – марки алюминия с добавлением марганца.
7. В – сплав с высоким показателем прочности.
8. САП – порошки, спеченные в подготовленных формах.
9. АМг – смеси с добавлением магния.
10. САС – сплавы спеченные.

После буквенного обозначения указывается номер, который указывает на марку алюминия. После цифр указывается буква. Почитать детальную расшифровку цифр можно в ГОСТе.

Виды и свойства алюминиевых сплавов

Работая с этим металлом и смесями на его основе, важно знать свойства алюминиевых сплавов. От этого будет зависеть область применения материала и его характеристики. Классификация алюминиевых сплавов приведена выше.Ниже будут самые популярные виды сплавов и их свойства.

Алюминиево-магниевые сплавы

Сплавы алюминия с магнием обладают высоким показателем прочности и хорошо поддаются сварке. Дополнительного компонента в состав не добавить более 6%. В случае плохой устойчивости к коррозийным процессам. Чтобы увеличить прочность без ущерба для защиты от коррозии, алюминиевые сплавы, разбавляются марганцем, ванадием, хромом или кремнием.От каждого процента магния, добавленного в состав, показатель прочности изменяется на 30 Мпа.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Чтобы увеличить показатель коррозийной устойчивости, алюминиевый сплав разбавляется марганцем. Этот дополнительно увеличивает прочность и показатель свариваемости. Компоненты, которые могут добавляться в такие составы – железо и кремний.

Сплавы с алюминием, медью и кремнием

Второе название этого материала – алькусин.Марки алюминия с добавлением меди и кремния идут на производство деталей для промышленного оборудования. Благодаря высоким техническим характеристикам они выдерживают постоянные нагрузки.

Алюминиево-медные сплавы

Смеси меди с алюминием по техническим характеристикам можно сравнить с низкоуглеродистыми сталями. Главный минус этого подверженность к развитию коррозийных процессов. На наносится защитное покрытие, которое сохраняет их от воздействия факторов окружающей среды.Состав алюминия и меди улучшают с помощью легирующий добавок. Ими является марганец, железо, магний и кремний.

Алюминиево-медные сплавы

Алюминиево-кремниевые сплавы

Называются такие смеси силмином. Дополнительно эти сплавы улучшаются с помощью натрия и лития. Чаще всего, силумин используется для изготовления декоративных изделий.

Сплавы с алюминием, цинком и магнием

Сплавы на основе алюминия, которые добавляются магний и цинк, легко обрабатываются и имеют высокий показатель прочности.Увеличить характеристики материала можно провести термическую обработку. Недостаток смеси трёх металлов – низкая коррозийная устойчивость. Исправить этот недостаток можно с помощью легирующей медной примеси.

Авиаль

В состав этих сплавов входит алюминий, магний и кремний. Отличительные особенности – высокий показатель пластичности, хорошая устойчивость к коррозийным процессам.

Сферы применения алюминиевых сплавов

Сферы применения алюминия и его сплавов:

1. Столовые приборы.Посуда из алюминия, вилки, ложки и емкости для хранения жидкостей популярны до сих пор.
2. Пищевая промышленность. Этот металл используется в качестве добавки к пище. Его обозначение в составе продуктов – E Он является пищевой добавкой с помощью которой красят кондитерские изделия или защищают продукты от плесени.
3. Ракетостроение. Алюминий используется при изготовлении топлива для запуска ракет.
4. Военная промышленность. Приемлемая цена и малая удельная сделала этот металл популярным при производстве деталей для стрелкового оружия.
5. Стекловарение. Этот материал используется при изготовлении зеркал. Связано это с его высоким коэффициентом отражения.
6. Ювелирные изделия. Раньше украшения из алюминия были очень очень популярны. Однако постепенно его вытеснило серебро и золото.

Благодаря высокому показателю электропроводности металл этот используется для изготовления проводов и радиодеталей. В плане проводимости электрического тока, алюминий уступает только меди и серебру.

Нельзя сказать про небольшую удельную массу забыть материала.Алюминий считается одним из самых лёгких видов металла. Благодаря этому он используется для изготовления корпусов для самолётов и машин. Углубляясь в эту тему, можно сказать о том, что весь самолет должен минимум на 50% из этого металла.

Также этот металл в организме человека. Если этого компонента не хватает, замедляются процессы роста и регенерации тканей.