Алюминиевые сплавы: категории и классы

Классификация

Алюминиевые сплавы классифицируют, идентифицируют и различают по нескольким направлениям:

• по категориям – по методам обработки, деформируемые и литейные;
• по классам – упрочняемые термической обработке или нагартовкой;
• по сериям – по главным легирующим элементам (медь, марганец, кремний, магний, магний-кремний, цинк, железо, олово и другие);
• по системам легирования – по сочетаниям главных легирующих элементов с другими легирующими элементами;
• по химическому составу – по содержанию легирующих элементов и примесей внутри серий и систем.

Цифровая маркировка по ГОСТ обозначает слева → направо:

• первая цифра — основной металл 1-алюминий
• вторая цифра — легирующая система
• третья и четвертая цифры — марка и модификация

Важно ! Цифровая маркировка по ГОСТ не совпадает с международной маркировкой алюминиевых сплавов

Категории: деформируемые и литейные

Алюминиевые сплавы подразделяют на две основные категории:

• деформируемые
• литейные.

Деформируемые

Деформируемые сплавы предназначены для различных видов обработки давлением в горячем и, реже, в холодном состояниях:

• прокаткой
• экструзией (прессованием)
• ковкой
• штамповкой
• вытяжкой
• волочением.

Для каждого вида обработки давлением разрабатывают сплавы, которые являются оптимальными для этих обработок.

Литейные

Основное отличие литейных сплавов от деформируемых заключается в том, что они имеют значительно более высокое содержание легирующих элементов. Особенно высокое содержание имеет кремний – номинальное содержание от 4 до 17 %.

Литейные сплавы применяются для изготовления алюминиевых отливок с помощью различных методов литья, в том числе:

• литья в песчаные формы;
• литья в кокиль;
• литья под низким давлением;
• литья под давлением.

Сферы применения

Алюминий и алюминиевые сплавы получили самое широкое применение, что связано с основными эксплуатационными качествами. Их применение во многом зависит от состава. Примером назовем следующие моменты:

1. Изначально сплавы стали применяться при изготовлении элементов дирижаблей или самолетов, что связано с легкостью и прочностью.
2. Сегодня за счет того, что состав определяет плавление при достаточно высоких температурах, сплавы стали применять при изготовлении скоростных поездов. Для снижения их веса применяется алюминиевые сплавы. При движении на большой скорости поверхность нагревается, но при этом не деформируется.
3. Машиностроительная, пищевая и легкая промышленность, сфера производства бытовой техничек и электроники – применение алюминиевого сплава весьма обширно.

Алюминиевый прокат

Столь обширная сфера применения определена также тем, что процесс производства сплава весьма прост, получаемый материал не имеет высокой стоимости, а эксплуатационные качества могут быть изменены путем добавления различных легирующих элементов.

Классы: по способу упрочнения

Каждая категория – деформируемые сплавы и литейные сплавы – подразделяется далее по главному механизму их упрочнения – повышения механических свойств, а также других полезных свойств.

Термически упрочняемые

Многие сплавы реагируют на упрочняющую термическую обработку, которая основана на зависимости растворимости фаз от температуры. Эти термическая обработка включает следующие операции:

• обработка на твердый раствор (нагрев под закалку)
• закалка
• выделение упрочняющих фаз (старение)

Сплавы с таким механизмом упрочнения, как деформируемые, так и литейные, называются термически упрочняемыми.

Нагартовываемые

Большое количество других деформируемых сплавов полагаются вместо термического упрочнения на деформационное упрочнение. Деформационное упрочнение достигается за счет упрочняющего наклепа, который возникает при холодной пластической деформации – нагартовке – алюминиевого изделия, обычно в комбинации с различными режимами отжига.

Термически неупрочняемые литейные сплавы

Литейные сплавы, как правило, не подвергаются деформационной обработке из-за пониженных пластических свойств. Кроме того, некоторые из них не относятся также и термически упрочняемым. Их применяют в литом состоянии без термической обработки или в термически модифицированных состояниях, которые не связаны с явлениями растворения и выделения упрочняющих фаз.

Марки пищевого алюминия по ГОСТу

Дома скопилось большое количество старого алюминиевого лома и вы не знаете, что с ним делать? Лучшим вариантом станет его сдача на повторную переработку в пункт приема цветных металлов. У нас в пунктах приема «ВторБаза» можно сдать собранный лом по выгодной цене. Мы принимаем разные марки пищевого алюминия по ГОСТу в любом неограниченном количестве. Оставляйте заявку на нашем сайте в любое удобное время. А чтобы определится с требованиями к алюминию контактирующему с пищей мы предоставили вам таблицы.

Серии: по главным легирующим элементам

Серии – это группы сплавов, деформируемых и литейных, которые объединяются по главным легирующим элементам. На этом разделении основана широко признанная в мире американская система обозначений алюминиевых сплавов.

Деформируемые сплавы и их обозначения

Международная система обозначений деформируемых сплавов основана на американской системе обозначений, которая была разработана еще в 1950-е годы.

Эта система применяет обозначения, которые состоят из четырех цифр. Цифры на месте знаков «х» применяют для подразделения сплавов внутри серии.

• 1ххх – Технически чистый алюминий с контролируемым химическим составом. Например, алюминий 1050.
• 2ххх – Главным легирующим элементом является медь, хотя другие элементы, такие как магний, также могут присутствовать. Широко применяются в самолетостроении, благодаря их высокой прочности (предел текучести до 455 МПа). Примеры – 2014 и 2024.
• 3ххх – Марганец, является главным легирующим элементом. Применяются как сплавы общего назначения для строительства и различной потребительской продукции, в том числе алюминиевых банок для прохладительных напитков и пива. Пример – 3105.
• 4ххх – Главным легирующим элементом является кремний. Применяются в сварочных прутках и проволоке, а также листов для пайки.
• 5ххх – Главным легирующим элементом является магний. Применяется в корпусах судов, трапах и других изделиях, которые подвержены воздействию морской атмосферы. Пример – 5252.
• 6ххх – Главными легирующими элементами являются магний и кремний. Обычно применяются для строительных профилей и деталей автомобилей. Примеры – 6060 и 6063.
• 7ххх – Главным легирующим элементом является цинк, хотя другие элементы, такие как медь, магний, хром и цирконий, также могут присутствовать. Применяются в несущих элементах самолетов и других высокопрочных конструкциях и изделиях. К этой серии относятся самые прочные алюминиевые сплавы с пределом текучести более 500 МПа. Пример – 7075.
• 8ххх – Различные главные легирующие элементы. Сплавы серии 8ххх могут содержать заметные количества олова, лития и/или железа.
• 9ххх: Зарезервировано для будущих применений.

Деформируемые сплавы, которые являются термически упрочняемыми, включают сплавы серий 2xxx, 6xxx, 7xxx и некоторые сплавы серии 8xxx. Различные комбинации легирующих элементов и механизмы упрочнения, которые применяются для деформируемых сплавов, показаны в таблице 1.

Таблица 1 – Классификация деформируемых алюминиевых сплавов по механизму их упрочнения [1]

Уровни прочности, которые достигаются в различных классах деформируемых сплавов, показаны в таблице 2.

Таблица 2 – Уровни прочности различных деформируемых алюминиевых сплавов [1]

Литейные сплавы и их обозначения

Для литейных сплавов применяется система обозначений из трех цифр, за которыми следует своего рода «десятичная дробь». Десятичная дробь .0 во всех случаях относится к пределам литейных сплавов. Десятичные дроби .1 и .2 относятся к химическому составу готовых слитков.

• 1хх.х – Технически чистый алюминий с контролируемым химическим составом, в том числе по примесям. Применяется для изготовления роторов электродвигателей.
• 2хх.х – Главным легирующим элементом является медь. Другие легирующие элементы также могут присутствовать.
• 3хх.х – Главным легирующим элементом является кремний. Дополнительными легирующими элементами могут быть медь и магний. Сплавы серии 3хх.х составляют около 90 % всех фасонных алюминиевых отливок.
• 4хх.х – Главным легирующим элементом является кремний.
• 5хх.х – Главным легирующим элементом является магний.
• 6хх.х – Не применяется.
• 7хх.х – Главным легирующим элементом является цинк. Дополнительными легирующими элементами являются медь и магний.
• 8хх.х – Главным легирующим элементом является олово.
• 9хх.х – Не применяется.

К термически упрочняемым сплавам относятся литейные сплавы серий 2хх, 3хх и 7хх.

Уровни прочности, которые достигаются в различных классах литейных сплавов, показаны в таблице 3.

Таблица 3 – Уровни прочности различных литейных сплавов [1]

Характеристики алюминиевых сплавов

Сплавы на основе алюминия могут обладать самыми различными характеристиками, так как при их получении проводится смешивание различных примесей. Именно поэтому рассматривая механические свойства алюминиевых сплавов следует уделить внимание тому, какие именно элементы входят в состав.

Для начала отметим классификацию материалов, которые получаются при соединении меди и алюминия. Они делятся на три основные группы:

1. Действующие элементы медь и алюминий.
2. Действующие элементы медь, магний и алюминий.
3. Сочетание меди, алюминия и магния с добавлением легирующих элементов (в основном марганца).

Последняя группа сегодня получила довольно большое распространение, так как температура плавления алюминиевых сплавов, входящих в нее, довольно высока. Сплавы последней группы называют дюралюминием.

Слитки из алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы

Рассматривая дюралюминий уделим внимание нижеприведенным моментам:

1. В состав данного сплава входят железо и кремний. В большинстве случаев подобные легирующие элементы воспринимаются как вещества, ухудшающие эксплуатационные качества. В данном случае железо способствует повышению жаростойкости, а кремний позволяет с высокой эффективностью провести старение.
2. Входящие в состав магний и марганец повышают прочность. За счет их включения в состав стало возможно использовать дюралюминий при производстве обшивочных листов для высокоскоростных поездов и летательных аппаратов или самолетов.

Часто встречается сплав, представляющий собой сочетание алюминия и магния. Технические характеристики подобного алюминиевого сплава зависят от того, сколько магния в составе.

Среди основных особенностей можно отметить нижеприведенные моменты:

1. С увеличением концентрации магния повышается прочность, но уменьшается коррозионная стойкость.
2. Прирост магния на 1% приводит к повышению прочности примерно на 30 000 Па.
3. В большинстве сплавов не более 6% магния. Это связано с тем, что слишком большая концентрация станет причиной покрытия всей поверхности коррозией. Также большая концентрация марганца становится причиной неоднородности структуры, неравномерная нагрузка может стать причиной появления трещины или другой деформации.

Сочетание алюминия с марганцем практически не подвергают термической обработке. Это связано с тем, что даже при соблюдении условий проведения закалки существенно изменить эксплуатационные качества сплава не получится. Плотность алюминиевого сплава может колебаться в достаточно большом диапазоне: от 2 до 4 грамм на кубический сантиметр.

Рассматривая слав, прочность которого имеет рекордные показатели, следует уделить внимание сплаву алюминия с цинком и магнием. При применении современных технологий производства можно добиться качеств, которые будут характерны для титана. Среди особенностей подобного сплава отметим:

1. Термическая обработка становится причиной растворения цинка, за счет чего предел прочности алюминиевого сплава возрастает в несколько раз.
2. Применять подобный материал в электрической промышленности нельзя, так как прохождение электричества становится причиной существенного снижения коррозионной стойкости.
3. Коррозионная стойкость в некоторых случаях повышается путем добавления меди, но все же она становится низкой.

В литейной промышленности весьма большое распространение получили алюминиевые сплавы, которые в своем составе имеют кремний. Тот момент, что при термической обработке кремний отлично растворяется в алюминии, позволяет использовать металл при фасонном или формовочном литье. Получаемые изделия хорошо обрабатываются резанием, а также обладают повышенной плотностью.

Очень редко встречаются смеси алюминия и железа, а также никеля. Это связано с тем, что подобные элементы зачастую применяются исключительно как легирующие вещества.

Примером можно назвать то, что железо добавляется в состав для упрощения процесса отделения детали от формы. В состав могут добавляться титан, который существенно повышает показатель прочности.

Подводя итоги по характеристикам алюминиевых сплавов можно отметить нижеприведенные моменты:

1. Предел текучести может варьироваться в достаточно большом диапазоне.
2. Температура плавления алюминия может изменяться в зависимости от того, какие применялись легирующие вещества.
3. Прочность материала можно существенно повысить.
4. Некоторые легирующие элементы снижают коррозионную стойкость, улучшая другие эксплуатационные качества. Именно поэтому проводится покрытие поверхности защитными веществами.

Из-за легкости и прочности, а также относительно высокой коррозионной стойкости алюминиевые сплавы получили достаточно широкое применение. Альтернативных материалов, которые обладают подобными свойствами и низкой стоимостью, практически нет.

Системы легирования

Как можно было увидеть выше, некоторые серии алюминиевых сплавов, деформируемых и литейных, включают одну, две или три различных системы легирования.

Эти системы легирования могут включать только главные легирующие элементы или дополнительные один или более легирующих элементов.

Системы легирования деформируемых сплавов

• 2ххх – Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Si, Al-Cu-Li
• 3xxx – Al-Mn
• 4xxx – Al-Si
• 5xxx – Al-Mg
• 6xxx – Al-Mg-Si
• 7xxx – Al-Zn, Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu
• 8xxx – Al-Fe, Al-Fe-Ni, Al-Li-Cu-Mg

Системы легирования литейных сплавов

• 2xx – Al-Cu, Al-Cu-Ni-Mg, Al-Cu-Si,
• 3xx – Al-Si-Cu, Al-Si-Cu-Mg, Al-Si-Mg
• 4xx – Al-Si
• 5xx – Al-Mg
• 7xx – Al-Zn
• 8xx – Al-Sn

Преимущества и недостатки алюминиевой посуды

Посуда и столовые приборы из этого материала присутствуют на любой современной кухне. Основные преимущества кухонных предметов:

• хорошая теплопроводность – кастрюли и сковороды более быстро нагреваются;
• равномерный прогрев приготавливаемых блюд;
• небольшой вес разнообразных кухонных аксессуаров;
• абсолютная безвредность для продуктов питания из-за образования на их поверхности специальной оксидной пленки;
• удобное размещение предметов на полках в кухонном помещении.

О вреде посуды из этого металла можно говорить при ее неправильном использовании. Например, при отсутствии антипригарного покрытия в ней нельзя готовить кислые блюда, так как это приводит к выбросу металла в блюда и к отравлению. Остальные недостатки смотрите в видео ниже.

Химический состав

Внутри серий и систем легирования алюминиевые сплавы различаются по своему химическому составу, то есть по содержанию тех или иных легирующих элементов, а также примесей.

Номинальные химические составы характерных деформируемых сплавов – деформируемых и литейных представлены в таблицах 4 и 5. Необходимо отметить, что в этих таблицах представлена только малая доля из общего количества алюминиевых сплавов. В перечне международной регистрации их насчитывается более 500.

Деформируемые сплавы

Таблица 4 – Виды продукции и номинальный химический состав термически упрочняемых деформируемых алюминиевых сплавов [1]

Таблица 5 – Виды продукции и номинальный химический состав нагартовываемых деформируемых алюминиевых сплавов

Литейные сплавы

Таблица 6 – Методы литья и номинальный химический состав термически упрочняемых литейных алюминиевых сплавов

Таблица 7 – Методы литья и номинальный химический состав термически неупрочняемых литейных алюминиевых сплавов

Литейные алюминиевые сплавы

Технологии получения деталей и заготовок путем литья применяются на протяжении многих лет. Они хороши тем, что позволяют получать самые различные формы, которые могут иметь сложные поверхности. Сплавы на основе алюминия могут переходить в текучее состояние при более низких температурах, чем другие металлы. Именно поэтому процесс изготовления различных деталей существенно упрощается.

Среди других особенностей материала данной группы отметим:

1. После формирования устойчивой кристаллической решетки полученную поверхность достаточно легко подвергать механической обработке.
2. Получаемые заготовки рассматриваемым методом также хорошо поддаются обработке методом давления.

Литейные алюминиевые сплавы получили весьма широкое применение в различных отраслях промышленности, особенно тех, в которых нужно получать сложные корпусные детали. За счет литья по форме существенно упрощается дальнейшая механическая обработка.

Литейные алюминиевые сплавы

Основные требования, предъявляемые к литейным алюминиевым сплавом – сочетание хороших литейных свойств и оптимальных физико-механических качеств. Данную группу можно разделить на:

1. Конструкционные герметичные. Этот тип материала характеризуется высокими литейными качествами, а также удовлетворительной коррозионной стойкостью и механической обрабатываемостью. Как правило, получаемые заготовки и изделия в дальнейшем не подвергаются термической обработке для повышения эксплуатационных качеств. Для изготовления средних и крупных деталей, которые зачастую представлены корпусами, достаточно часто проводится легирование состава.
2. Высокопрочные и жаропрочные. Довольно часто подобный состав дополнительно легируется титаном, за счет чего обеспечиваются высокие эксплуатационные качества. Жаропрочность выдерживается в пределах 350 градусов Цельсия. Для упрочнения состава проводится закалка на протяжении достаточно длительного периода. Довольно часто подобный сплав применяется при получении крупногабаритных заготовок самого различного предназначения.
3. Коррозионностойкие составы характеризуются тем, что обладают высокой коррозионной стойкостью при эксплуатации в самых различных агрессивных средах. Структура хорошо подается обработке методом резания и сваривания. Однако стоит учитывать относительно невысокие литейные свойства.

Последняя разновидность алюминиевых сплавов достаточно часто применяется при изготовлении деталей, которые будут эксплуатироваться при воздействии морской воды.

Европейская система обозначения

Деформируемые сплавы

Европейская система обозначения деформируемых алюминиевых сплавов основана на «американской» системе из четырех цифр с добавлением перед ними нескольких букв, например, EN AW-6060. Здесь EN обозначает «европейский стандарт», AW – «деформируемый алюминий». Цифры в этом обозначении соответствующий сплав в международной системе регистрации деформируемых сплавов.

Литейные сплавы

Европейская система обозначений литейных алюминиевых сплавов имеет следующий вид: EN AC-xxxxx, где:

• EN – европейский стандарт;
• А – алюминий;
• С – литейный;
• ххххх – пять цифр или химические символы.

Пример: EN AC-42000 или EN AC-Al 7SiMg

Цифровое обозначение

Первая цифра обозначает одну из четырех групп (серий) по главным легирующим элементам:

• Медь (Cu) – 2xxxx
• Кремний (Si) – 4хххх
• Магний (Mg) – 5хххх
• Цинк (Zn) – 7xxxx

Вторая цифра обозначает базовый сплав внутри группы (серии):

• 21ххх – AlCu
• 41xxx – AlSiMgTi
• 42xxx – AlSi7Mg
• 43xxx – AlSi10Mg
• 44xxx – AlSi
• 45xxx – AlSi5Cu
• 46xxx – AlSi9Cu
• 47xxx – AlSi(Cu)
• 48xxx – AlSiCuNiMg
• 51xxx – AlMg
• 71xxx – AlZnMg

Третья, четвертая и пятая цифры обозначают:

• Третья цифра – модификация базового сплава
• Четвертая цифра – обычно ноль
• Пятая цифра – ноль для сплавов общего назначения и какая-либо цифра для аэрокосмических сплавов

ГОСТ пищевого алюминия и марки

Все марки используемого сырья, разрешенного к применению, строго оговорены в ГОСТе. Каждая из них обладает своим химическим составом. Контактировать с продуктами могут различные сплавы которые приведены ниже.

Марки пищевого алюминия (основные требования)

В соответствии с ГОСТ 1583-93

Сплавы алюминиевые литейные:

• п. 3.3
  Для изготовления изделий пищевого назначения применяют сплавы АК7, АК5М2, АК9, АК12. Применение других марок сплавов для изготовления изделий и оборудования, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами и средами, в каждом отдельном случае должно быть разрешено органами здравоохранения. Также по этому поводу см. ниже следующий раздел Марки пищевого алюминия для посуды и столовых приборов. В алюминиевых сплавах, предназначенных для изготовления изделий пищевого назначения, массовая доля свинца должна быть не более 0,15%, мышьяка — не более 0,015%, цинка — не более 0,3%, бериллия — не более 0,0005%.
• п. 4.1.6.1
  Чушки, предназначенные для изготовления изделий и оборудования, контактирующих с пищевыми продуктами, маркируются при отсутствии цветной маркировки дополнительной буквой «П», которая ставится после обозначения марки сплава.

В соответствии с ГОСТ 4784-97

Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые:

• п. 3.4.1
  В сплаве марки АМг2, предназначенном для изготовления ленты, применяемой в качестве тары-упаковки в пищевой промышленности, массовая доля магния должна быть от 1,8 до 3,2%.
• п. 3.8
  В алюминии и алюминиевых сплавах, полуфабрикаты из которых применяют при изготовлении изделий пищевого назначения, массовая доля свинца должна быть не более 0,15%, массовая доля мышьяка — не более 0,015%. Марки алюминия и алюминиевых сплавов пищевого назначения дополнительно маркируются буквой «Ш».

Марки пищевого алюминия для посуды и столовых приборов (таблица с ГОСТами)

Марки пищевого алюминия для посуды регулируемые ГОСТ 17151-2019 Посуда хозяйственная из листового алюминия. Действует с 01.11.2019, взамен старого ГОСТ 17151–81

Марки пищевого алюминия для столовых приборов регулируемые ГОСТ 51016–97 Приборы столовые из углеродистой стали и алюминиевых сплавов

Купить, цена от «Ауремо»

реализует изделия из алюминия и его сплавов, цена оптимальная. Поставляем трубы из сплавов алюминия метрической и дюймовой мерности. В каталоге предоставлен широкий выбор продукции. Цена зависит от объема заказа и дополнительных условий поставки. Оптовым заказчикам — цена льготная. На связи опытные менеджеры — оперативно помогут купить необходимую продукцию. А большой ассортимент не оставит Вас без выбора. У нас наилучшее соотношение цена-качество. Купить алюминий сегодня. Приглашаем к партнёрскому сотрудничеству. Купить сегодня. Лучшая цена от поставщика.