Марки алюминия и области их применения

Таблица основных марок алюминия и его сплавов

Ниже приведены марки стали алюминия в соответствии с классами, к которым они относятся:

Согласно ГОСТу 4784-97 алюминий маркируется буквами и цифрами. Расшифровка марок алюминия приведена ниже, в ней используются следующие обозначения:

• «А» – технический алюминий;
• «Д» – дюралюминий;
• «АК» – алюминиевый сплав, ковкий;
• «АВ» – авиаль;
• «В» – высокопрочный алюминиевый сплав;
• «АЛ» – литейный алюминиевый сплав;
• «АМг» – алюминиево-магниевый сплав;
• «АМц» – алюминиево-марганцевый сплав;
• «САП» – спеченные алюминиевые порошки;
• «САС» – спеченные алюминиевые сплавы.

Композиционные материалы на основе алюминия

Композиционными называют сложные материалы в состав которых входят сильно отличающиеся по свойствам нерастворимые или малорастворимые друг в друге компоненты. Они имеют высокие прочность сопротивление хрупкому разрушению, жаропрочность, модель упругости и термическую стабильность свойств.

Волокнистые и дисперсионно-упрочненные наполнители. По форме наполнителя композиционные материалы разделяют на волокнистые и дисперсионно упрочненные. Первые упрочняются волокнами или нитевидными кристаллами тугоплавких соединений и элементов (Аl2O3, SiC С, В и др), а также тонкой микронной вольфрамовой или прочной стальной проволокой. Вторые упрочняются наполнителями из тонкодисперсных тугоплавких частиц оксидов карбидов, боридов, нитридов

         Сплав ВКА-1 —композиционный материал на основе алюминия и его сплавов. Модуль упругости, предел прочности и выносливости до температур 500 С в композиционных материалах в 2—3 раза выше, чем у обычных алюминиевые сплавов

На рис 2.4 показана зависимость модуля упругости и предела прочности от температуры испытания композиционного материала ВКА 1 на алюминиевой основе, упрочненного высокомодульными непрерывными волокнами бора, в сравнении   с   высокопрочным   сплавом В95 и жаропрочным алюминиевым сплавом АК4 1.

Сплав  ВКА-1 содержит 50% волокон бора  диаметром    100 мкм с σв = 2500—3500  Н/чм2    и    Е = 400 кН/мм2, что обеспечивает   ему при    20° С σв  = 1000—1200 Н/мм2, а при 400° С σв = 600 Н/мм2 (как у сплава В95 при комнатной  температуре) .

Замена сплава В95 при изготовлении лонжерона крыла самолета на титановый сплав с подкрепляющими элементами из сплава ВКА 1 увеличивает его жесткость на 45% и дает экономию в весе около 42%. К тому же дисперсионно упрочненные сплавы не имеют анизотропии свойств, как волокнистые композиционные материалы.

Спеченные сплавы на основе алюминия

       Деформируемый жаропрочный сплав из спеченного алюминиевого порошка (САП) получают путем прессования и спекания алюминиевого порошка при 500—600° с

       Из полученных брикетов изготовляют листы прутки трубы, профили и другие полуфабрикаты Плотность САП 2,7 г/см3. Он хорошо сваривается, легко обрабатывается резанием и обладает высокой коррозионной стойкостью

По жаропрочности САП превосходит алюминиевые сплавы при 300—500° С и выше Это объясняется наличием окиси алюминия Аl2Оз . С увеличением окиси алюминия в различных марках САП жаропрочность возрастает, а пластичность несколько уменьшается

       Детали из САП длительно работают до 300—550° С и кратковременно до 700—1100° С.  САП рекомендуется применять также для деталей, работающих в тяжелых коррозионных условиях

       Спеченные алюминиевые сплавы  (САС)   получают путем  горячего брикетирования и последующего    прессования при 500°С смесей порошков алюминия с  другими  элементами.

    В  САС 1    добавляют    25—30%    Si    и   5—7%    Ni а в САС 4 10—15%  Si и 17—25%  SiC   Сплавы САС обладают низким коэффициентом линейного расширения и применяются для изготовления приборов

      Разработаны сплавы САС Д16, САС В96 по своим свойствам подобные сплавам Д16 и В96 но не имеющие технологических дефектов связанных с литьем (окисных и шлаковых включений ликвационных зон) и обработкой давлением (анизотропии свойств)

       Состав и свойства спеченных сплавов и порошков САС 1 содержит 6—9% Аl2О3 σв=280 Н/мм2, δ=5%, σв = 40 Н/мм2 при 500°С

 САП2 содержит 9 —13% Аl2O3 σв=320 Н/мм2 δ=4% при 500° С σв = 100 Н/мм2,

 САП3 содержит 13 —18% Al2O3 σв = 400 Н/мм2 δ=3%, при 500° С σв-= 130 Н/мм2,

 САП4 содержит 18—22% Аl2O3> σв = 450 Н/мм2, δ = 15% при 500° С σв = = 130 Н/мм2

Таблица основных марок алюминия и сплавов

Гост 4784-97 алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. марки (с изменениями n 1, 2, 3, с поправками) от 08 декабря 1998 —

Деформируемые алюминиевые сплавы

        АМц (1,0—1,6% Мп, 0,6% Si 0,7% Fe) обладает высокой пластичностью (табл. 2.7) в отожженном состоянии (АМцМ) и низкой в нагартованном (АМцН), хорошо сваривается  газовой, атомно-водородной  и контактной сваркой, применяется для изготовления баков, бензо- и маслопроводов, горловин кронштейнов, патрубков и фланцев горловин и малонагруженных деталей.

АМг (2,0—2,8% Mg, 0,15—0,40% Мп, 0,4% Si, 0,4 Fe) обладает такими же пластическими свойствами, как АМц, хорошо сваривается атомно-водородной и контактной сваркой, удовлетворительно — газовой. В отожженном состоянии имеет неудовлетворительную обрабатываемость резанием, в полунагартованном и нагартованном — удовлетворительную.

Применяется для изготовления баков, бензо- и маслопроводов, стенок входных » патрубков, направляющего конуса заглушек и других средненагруженных деталей авиационной техники. Термической обработкой не упрочняется. Отжиг при 350—410° С, охлаждение на воздухе. Температура ковки и штамповки 420—275°С.

АМг5П (5,2 Mg, 0,4% Мп) имеет высокую пластичность в отожженном состоянии, термической обработкой не упрочняется, удовлетворительно сваривается атомно-водородной, точечной и газовой сваркой, обладает высокой коррозионной стойкостью, поставляется в виде проволоки, применяется для изготовления заклепок для клепки конструкций из магниевых сплавов. Заклепки ставятся в отожженном состоянии. Температура отжига 340—410° С с охлаждением на воздухе.

АВ (0,2-0,6% Сu, 0,45-0,95% Mg, 0,15-0,35% Мn, 0,5-1,2% Si) имеет высокую пластичность в отожженном состоянии (АВТ) и среднюю после закалки и старения (АВТ), хорошо сваривается точечной и атомно-водородной сваркой, удовлетворительно — газовой, применяется для изготовления деталей требующих хорошей пластичности в холодном и горячем состоянии штампованных и кованых деталей сложной формы. Температура ковки и штамповки 470-475° С

Термическая обработка: закалка с 010—525° С в воде, старение естественное или искусственное при 150° С в течение 6 ч, отжиг при 350-370° С, охлаждение на воздухе (рис. 2.2).

         Д18П   (2,6%   Сu, 0,35%   Mg) — дюралюминий   повышенной    пластичности.

Применяется для изготовления заклепок, которые ставят после закалки и естественного старения. Закалка с 490—505° С в воде и естественного старение не менее 4 суток (рис. 2.3).

Д3П имеет высокую пластичность в отожженном состоянии; применяется для изготовления заклепок, которые ставятся в свежезакаленном состоянии не позднее 3 ч после закалки (сплав Д3П заменяется сплавом Д18П). Термическая обработка: закалка с 490-500° С в воде, естественное старение не менее 4 суток, отжиг при   340—370° С,  охлаждение  на воздухе.

В65  (4,2% Сu,      0,2 % Mg, 0,4% Mn) —сплав   для заклепок, которые ставятся в закаленном состоянии и состаренными, так как пластичность его удовлетворительная и заклепки не надо разупрочнять постановкой. Заменяет сплавы Д1 и Д16. Термическая обработка:

         Д7А  сплав  для  ободьев  колес  шасси,  применяется после закалки и старения.

         Д1   (4,3 % Cu, 0,6% Mg, 0,6%Mn,>=0,7% Si, >=0,7% Fe) имеет среднюю пластичность  табл. 2.8 Обрабатываемость резанием удовлетворительная после закалки и старения (Д1Т) и пониженная после отжига. Применяется для изготовления силовых элементов средней прочности: деталей каркаса, штампованных узлов крепления, лопастей винтов, заклепок (последние ставятся в свежезакаленном состоянии не позже 2 ч после закалки).

 Д16 (3,8—4,9% Сu, 1,2—1,8 Mg, 0,3—0,9% Мn)—дюралюминий повышенной прочности. Пластичность в отожженном и свежезакаленном состоянии — средняя, обрабатываемость Д16Т и Д16ТН — удовлетворительная, Д16М — пониженная. Применяется для изготовления силовых элементов конструкции: деталей каркаса, обшивки, шпангоутов, нервюр, лонжеронов, заклепок.

При изготовлении сильно нагруженных деталей рекомендуется заменять сплавом В95. Заклепки ставят в свежезакаленном состоянии не позже 20 мин после закалки. Термическая обработка: закалка с 495—505° С в воде, естественное старение не менее 4 сут, отжиг при 350—370° С, охлаждение на воздухе. Отжигу Д16ТН должен предшествовать нагрев при 450—500° С.

В95 (5—7% Zn, 1,8—2,8% Mg, 1,4—4,0% Cu, 0,2—0,6% Мn, 0,10—0,25% Сr) — высокопрочный алюминиевый сплав (табл. 2.9). Пластичность в отожженном и свежезакалениом состояниях такая же, как у сплава Д16 в тех же состояниях. В состаренном состоянии значительно ниже.

Обрабатываемость резанием и свариваемость точечной сваркой хорошие, газовой — неудовлетворительная. Применяется для изготовления силовых деталей конструкции: лонжеронов, стрингеров, шпангоутов, обшивки, нервюр. Термическая обработка; закалка с 465—475°С, охлаждение в воде, искусственное старение плакированных изделий при 120° С в течение 24 ч, неплакироваиных — при 140° С в течение 16 ч, отжиг при 420° С, охлаждение в печи до 150° С и далее на воздухе.

АК4 (1,9—2,5%, Сu, 1,4—1,8% Mg, <=0,2 Мn, 1,0—1,5% Fe, 0,5—1,2% Si, 1,1—1.6%  Ni)—жаропрочный деформируемый   алюминиевый сплав, имеет пониженную пластичность в горячем состоянии, удовлетворительно сваривается атомно-водородной сваркой.

АК4-1 (1,9—2,5% Сu, 1,4-1,8% Mg, <=0,2% Мn, 1,0-1,5% Fe, 1,0-1,5 Ni) — жаропрочный деформируемый сплав. Модификации сплава АК4. Обладает более высокими (по сравнению с АК-4) прочностными характеристиками, имеют удовлетворительную пластичность в горячем состоянии, удовлетворительно сваривается и обрабатывается резанием. Термическая обработка: закалка с 525—535° С искусственное старение при 170° С в течение 16 ч.

         АК6 (1,8—2,6% Сu, 0,4—0,8% Mg, 0,4—0,8% Мn) — авиаль повышенной прочности (табл. 2,10), применяется для изготовления штампованных и кованных деталей сложной формы и средней прочности: крыльчаток компрессора и вентиляторов, заборников, лопаток диффузоров и других деталей. Термическая обработка: закалка с 500—515° С в воде и искусственное старение при 150—160° С в течение 12—15 ч.

АК8 (4,4% Сг, 0,6% Mg, 0,7 Мn, 0,9 Si)—сплав с большой прочностью но хуже чем АК6-1. Обрабатывается давлением в горячем состоянии и поэтому может применяться для штамповки высоконагруженных самолетных деталей менее сложной формы: рам, фитингов и т. п.

        Недостатком сплава, ограничивающим его применение для изготовлена тонкостенных деталей, является склонность в искусственном состаренном состоянии к межкристаллитной коррозии.

Какие различают марки алюминия

Придание металлу определенных свойств, усиление его характеристик возможно за счет легирования его различными химическими элементами, такими как магний, медь, цинк, кремний, марганец.

Существуют разные марки алюминия, отвечающие определенным стандартам, к примеру, «АД0» по ГОСТу 4784-97. Во избежание путаницы классификация включает высокочастотные металлы.

Алюминий может быть следующих марок:

1. Первичный («А5», «А95», «А7Е»).
2. Технический («АД1», «АД000», «АДС»).
3. Деформируемый («АМг2», «Д1»).
4. Литейный («ВАЛ10М», «АК12пч»).
5. Для раскисления стали («АВ86», «АВ97Ф»).

Помимо перечисленных марок алюминия, отдельно выделяют его соединения, с помощью которых создают сплавы с золотом, серебром, платиной, прочими драгоценными металлами. Такие соединения называют лигатурами.

Классификация марок алюминия

Первичный алюминий производят по ГОСТ 11069-2001 или ГОСТ Р 55375-2022. Показатель чистоты определяет физические и химические свойства, при которых применение металла оправдано в отдельных отраслях промышленности.

Чистота алюминия:

• Особая:  99,999% — обозначение А999. Для изготовления полупроводников и лабораторных работ;
• Высокая: 99,95 -99,995% — марки А95, А97, А99, А995. Производство деталей радио и электрооборудования;
• Техническая: 99-99,85% — А0, А5, А6, А7, А8, А85. Для проводов, прокладок и приготовления сплавов.

Обозначения марок отражают только сотые доли процентов содержания чистого металла, так как оно всегда выше 99%. Технический алюминий используют в разных целях, в том числе для изготовления упаковки и посуды. Для описания качеств применяют следующие термины:

• Первичный: по степени очистки Ч, ОЧ, ПЧ (чистый, особой чистоты и повышенной);
• Технический: все сырье с содержанием примесей от 0,15 до 1%;
• Деформируемый (АД): предназначенный для изготовления полуфабрикатов по технологии проката;
• Литейный: для производства изделий методом отливок;
• Для раскисления стали: расходные материалы низкой степени очистки.

Деформируемый алюминий обозначают аббревиатурой АД, например: АД000, АД00. Буква Е выражает заданные электрические характеристики, АД1пл — материал, предназначенный для плакировки тонколистового проката. Наряду с этими маркировками применяют цифровые: АД0 соответствует 1011, АД1 — 1013.

Литейные алюминиевые сплавы

         Эти сплавы при ремонте применяются редко, а в авиастроении находят применение сплавы АЛ1 АЛ2, АЛЗ,  АЛ4, АЛ5, АЛ6,  АЛ7, АЛ8, АЛ9,   ВИ-113, АЛ 19, B300, В14А (табл. 2.11).

АЛ4 и АЛ5 применяют для изготовления крупных и средних деталей двигателей,  подверженных  значительным    нагрузкам (корпуса масляных  форсунок, фланцев, ферм, картеров, головок цилиндров). К недостаткам сплавов относится их низкая  жаропрочность. Поэтому они непригодны для  изготовления деталей работающих при температуре выше 200—250° С.

         АЛ7 АЛ 8, АЛ9 используют для литья самолетных деталей, кронштейнов качалок, педалей и т.п.

ВИ-11-3 обладает высокой  коррозионной стойкостью, хорошими литейными свойствами и повышенной прочностью, упрочняется режимом Т4, имеет удовлетворительную свариваемость газовой сваркой и хорошую обрабатываемость резанием, применяется для изготовления (литьем в землю, кокиль или под давлением) деталей повышенной коррозионной стойкости.

 АЛ19 обладает низкой коррозионной стойкостью, невысокими литейными свойствами, но высокими механическими качествами и жаропрочностью. Упрочняющая термическая обработка по режимам Т4 и Т5 Хорошо сваривается и обрабатывается резанием, применяется для изготовления   литьем в землю самолетных деталей, работающих при температурах 175—300° С

Марки алюминия для раскисления

Физические свойства материала изготовления влияют на итоговые характеристики товара. Алюминий низкого качества не подходит для производства продукции, однако одним из вариантов его использования является раскисление стали. В процессе раскисления из расплавленного железа удаляется растворенный в нем кислород. За счет этого улучшаются механические свойства металла. Процесс выполняется с алюминием марок «АВ86» и «АВ97Ф».

Марки алюминия и его сплавов

Существует деление алюминиевых сплавов на:

• деформируемые (используются для поковки и проката);
• литейные (для отлива деталей).

Требования к их химическому составу определены в ГОСТах 1131 и 4784-97.

В зависимости от типа упрочнения сплавы могут быть:

• термоупрочняемыми;
• упрочняемыми давлением.

Термически неупрочняемые стали с повышенной коррозионной устойчивостью и свариваемостью делятся на:

• высокопластичные средней прочности, называемые магналиями («АМг1», «АМг6», «АМг2» и др.);
• высокопластичные низкой прочности, легируемые магнием («Д12» и «АМц»), и нелегируемые, или технический алюминий («АД1» и «АД0»).

При изготовлении листов должны соблюдаться требования ГОСТа 21631–76. Классифицируется продукция в зависимости от области применения и свойств:

1. Из кислотостойких марок листового алюминия производят баки для топлива, сварные емкости, элементы самолетов, заклепки, рамы и автомобильные радиаторы. Для металла характерна хорошая свариваемость и коррозионная устойчивость, повышенная пластичность и деформируемость. Для изготовления плоских кислотостойких листов используются сплавы алюминия марок «АМг» (2, 3, 5 и 6), легируемые марганцем и магнием.
2. Технический алюминий используется для отделочных и изоляционных работ. Его преимущества заключаются в финансовой экономии, обусловленной повышенной гибкостью и небольшой массой листов.
3. В строительстве широко применяется гладкий перфорированный алюминий, он используется для изготовления решеток воздуховодов, декоративных интерьерных деталей, усиления гипсокартонных углов. Отверстия в перфорированных деталях могут быть прямоугольными, круглыми, ромбовидными. Делаются они на специальных прессах координатно-пробивного типа.
4. Марки пищевого алюминия производятся из отожженных, полунагартованных и нагартованных (холоднодеформированных для упрочнения материала) сплавов («А5М», «А5Н2», «А5Н»), а также из не подвергавшегося термической обработке первичного алюминия («А7» или «АД0»). Для листов характерна высокая гигиеничность, отсутствие примесей и легирующих элементов.

Готовый прокат может быть как листами, толщиной от 0,3–2 мм, так и плитами, толщиной до 10,5 мм. Ширина проката составляет 0,5-2 м, длина – 2–7,2 м.

Отдельно отметим гофрированные алюминиевые листы (профилированные), используемые для кровельных работ. Их отличительными чертами являются долговечность и высокие эксплуатационные характеристики.

Кроме того, выпускаются также алюминиевые анодированные листы с матовой, зеркальной или полуматовой поверхностью. Бытовые приборы, оконные жалюзи, осветительные приборы, декоративные элементы, солнечные батареи производятся из аланода – листа алюминия, имеющего зеркальную поверхность. Сфера его использования напрямую связана со светоотражающими способностями.

Марки деформируемого алюминия

Различные марки алюминия обрабатываются в горячем и холодном виде путем прокатки, прессования, волочения и т. п. Пластические деформации позволяют получать заготовки с разным продольным профилем: алюминиевые прутки, листы, ленты, плиты, профили и пр.

Требования, предъявляемые к деформируемым маркам алюминия, закреплены в ГОСТе 4784, OCT1 92022-90, OCT1 90048 и OCT1 90026. Отличительная черта металла заключается в твердой структуре раствора, в котором содержится большой процент эвтектики – жидкой фазы, находящейся в равновесии с двумя и более твердыми состояниями вещества.

Марки литейного алюминия

Фасонные изделия производятся из марок алюминия для литья, характерными свойствами которых является высокая удельная прочность, сочетающаяся с низкой плотностью. Благодаря этим особенностям возможно изготовление (отлив) деталей различной конфигурации без появления трещин.

Для повышения свойств деталей из этих видов алюминия используют различные способы термической обработки.

Марки первичного алюминия

Примером этой группы можно назвать первичный алюминий марки «А5». Для его получения используется обогащенный глинозем. Встретить металл в чистом виде в природе невозможно, поскольку он обладает высокой химической активностью.

При взаимодействии с другими элементами металл образует бокситы, нефелины и алуниты. Впоследствии эти руды используются для получения глинозема, а затем путем определенных химико-физических реакций – чистого алюминия.

Требования, которым должны соответствовать марки первичного алюминия, установлены в ГОСТе 11069. Отметки об отнесении металла к определенному классу представляют собой вертикальные и горизонтальные полосы, наносимые на заготовки несмываемой краской определенных цветов.

Марки технического алюминия

В марках технического (нелегированного) алюминия содержание посторонних примесей составляет не более 1 %.

По ГОСТу 4784-97 марки технического алюминия должны обладать повышенной антикоррозионной стойкостью. При этом их прочность не очень высока. Отсутствие в составе металла легирующих элементов приводит к образованию на его поверхности устойчивой защитной оксидной пленки.

Отличительными чертами марок технического алюминия являются высокая тепло- и электропроводность. Молекулярная решетка отличается почти полным отсутствием примесей, рассеивающих поток электронов. Подобные свойства позволяют применять металл в таких сферах, как приборостроение, изготовление оборудования для нагревания и теплообмена, освещения.

Маркировка алюминия

В стандарте ГОСТ 4784-97 представлена классификация в виде 9 таблиц, в которых одновременно используется буквенная и числовая система. Можно заметить, что марки АД присутствуют в нескольких таблицах, так как это материалы с разными системами, в то же время ряд сплавов обозначается с помощью химического состава. Как расшифровать эту классификацию?

Буквенная система:

• А — техническое сырье;
• АД — деформируемый сплав;
• Д — дюраль;
• АВ — авиаль, но к ним относят АВ, АД31, АД35;
• В — высокопрочный;
• АМ — с медью;
• АМг — с магнием;
• АК — с кремнием;
• САП — спеченные порошки;
• САС  — спеченные сплавы;
• СИЛ — силумины;
• Св — для сварочной проволоки.

Следует отметить, что силумины — это сплавы, легированные кремнием, их маркировки могут выглядеть как СИЛ1, СИЛ2 и одновременно АК9, АК10М2Н. Дюрали — собирательное название группы высокопрочных (В) материалов, их маркируют: Д16, Д18, В65, ВАД1.

Числовая система:

• 1000-1018 — технический металл;
• 1020-1025 — пеноалюминий;
• 1019, 1029, 1039 и т.д. — САП;
• 1100-1190 — основа Al-Cu-Mg;
• 1200-1290 — Al-Cu-Mn;
• 1300-1390  Al-Mg-Si;
• 1319, 1329, 1339 и т.д — САС;
• 1400-1419  Al-Mn и Al-Be-Mg;
• 1420-1490 Al-Li;
• 1500-1590 Al-Mg;
• 1900-1990 Al-Zn-Mg.