Aluminiumlegierungen: Kategorien und Klassen

 

Unten ist die internationale Klassifizierung von Aluminiumlegierungen, sowie deren Bezeichnungssysteme – international und europäisch.

Cm. ebenfalls Anwendung von Aluminium

Einstufung

Aluminiumlegierungen werden klassifiziert, auf verschiedene Weise identifizieren und unterscheiden:

  • nach Kategorie - nach Verarbeitungsmethoden, verformbar und Gießerei;
  • nach Klasse - gehärtet durch Wärmebehandlung oder Kaltbearbeitung;
  • nach Serie - nach Hauptlegierungselementen (Kupfer, Mangan, Silizium, Magnesium, Magnesium-Silizium, Zink, Eisen, Zinn und andere);
  • für Legierungssysteme - für Kombinationen der Hauptlegierungselemente mit anderen Legierungselementen;
  • nach chemischer Zusammensetzung - nach dem Gehalt an Legierungselementen und Verunreinigungen innerhalb von Serien und Systemen.

Kategorien: Schmiede & Gießerei

Aluminiumlegierungen fallen in zwei Hauptkategorien:

  • verformbar
  • Gießereien.

Verformbar

Knetlegierungen sind für verschiedene Arten der Druckbehandlung in Heiß- und, weniger oft, bei Kälte:

  • rollen
  • Extrusion (Pressen)
  • Schmieden
  • stempeln
  • Kapuze
  • Schleppen.

Für jede Umformart werden Legierungen entwickelt, die für diese Behandlungen optimal sind.

Gießereien

Der Hauptunterschied zwischen Guss- und Knetlegierungen ist, dass sie einen deutlich höheren Gehalt an Legierungselementen aufweisen. Silizium hat einen besonders hohen Gehalt - Nenngehalt von 4 zu 17 %.

Gusslegierungen werden verwendet, um Aluminiumgussteile mit einer Vielzahl von Gussverfahren herzustellen, einschließlich:

  • Sandguss;
  • Kokillenguss;
  • Niederdruckguss;
  • Druckguss.

Klassen: durch Härten

Jede Kategorie - Knetlegierungen und Gusslegierungen - wird weiter nach dem Hauptmechanismus ihrer Härtung unterteilt. – Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, sowie andere nützliche Eigenschaften.

Thermisch gehärtet

Viele Legierungen reagieren auf härtende Wärmebehandlungen, die auf der Abhängigkeit der Phasenlöslichkeit von der Temperatur beruht. Diese Wärmebehandlung umfasst die folgenden Vorgänge:

  • Lösungsbehandlung (Erhitzen zum Härten)
  • Härten
  • Ausscheidung von Härtephasen (Alterung)

Legierungen mit diesem Härtungsmechanismus, wie verformbar, und Gießereien, heißen thermisch gehärtet.

Kaltverfestigt

Eine große Anzahl anderer Knetlegierungen basiert auf Kaltverfestigung statt Warmverfestigung.. Kaltverfestigung wird durch Verfestigung Kaltverfestigung erreicht, die bei kaltplastischer Verformung auftritt – kalte Arbeit – Aluminiumprodukt, meist in Kombination mit verschiedenen Glühmodi.

Thermisch ungehärtete Gusslegierungen

Gusslegierungen, allgemein, aufgrund reduzierter plastischer Eigenschaften nicht verformbar. Außerdem, einige von ihnen sind auch nicht thermisch gehärtet. Sie werden im gegossenen Zustand ohne Wärmebehandlung oder in thermisch modifizierten Zuständen eingesetzt., die nicht mit den Phänomenen der Auflösung und Ausscheidung von Verstärkungsphasen verbunden sind.

Serie: nach Hauptlegierungselementen

Serien sind Legierungsgruppen, verformbar und gießen, die durch die Hauptlegierungselemente kombiniert werden. Das weit verbreitete amerikanische Bezeichnungssystem für Aluminiumlegierungen basiert auf dieser Einteilung..

Knetlegierungen und ihre Bezeichnungen

Das internationale Bezeichnungssystem für Knetlegierungen basiert auf dem amerikanischen Bezeichnungssystem., die bereits in den 1950er Jahren entwickelt wurde.

Dieses System verwendet die Notation, die aus vier Ziffern bestehen. Die Zahlen anstelle der Zeichen "x" dienen zur Unterteilung der Legierungen innerhalb der Reihe.

  • 1xxx - Technisch reines Aluminium mit kontrollierter chemischer Zusammensetzung. beispielsweise, Aluminium 1050.
  • 2xxx - Das wichtigste Legierungselement ist Kupfer, obwohl andere Elemente, wie Magnesium, kann auch dabei sein. Weit verbreitet im Flugzeugbau, aufgrund ihrer hohen Festigkeit (Streckgrenze bis 455 MPa). Beispiele - 2014 und 2024.
  • 3xxx - Mangan, ist das Hauptlegierungselement. Als Allzwecklegierungen für Bau- und verschiedene Konsumgüter verwendet, inklusive Aludosen für Softdrinks und Bier. Beispiel – 3105.
  • 4xxx - Das wichtigste Legierungselement ist Silizium. Wird zum Schweißen von Stäben und Drähten verwendet, sowie Bleche zum Löten.
  • 5xxx - Das wichtigste Legierungselement ist Magnesium. Wird in Schiffsrümpfen verwendet, Leitern und andere Produkte, die der Meeresatmosphäre ausgesetzt sind. Beispiel – 5252.
  • 6xxx - Die wichtigsten Legierungselemente sind Magnesium und Silizium. Typische Anwendung bei Bauprofilen und Autoteilen. Beispiele - 6060 und 6063.
  • 7xxx - Das wichtigste Legierungselement ist Zink, obwohl andere Elemente, wie Kupfer, Magnesium, Chrom und Zirkonium, kann auch dabei sein. Sie werden in tragenden Elementen von Flugzeugen und anderen hochfesten Strukturen und Produkten eingesetzt. Diese Serie umfasst die härtesten Aluminiumlegierungen mit einer Streckgrenze von über 500 MPa. Beispiel - 7075.
  • 8xxx - Verschiedene Hauptlegierungselemente. Legierungen der Serie 8xxx können beträchtliche Mengen an Zinn enthalten, Lithium und / oder Eisen.
  • 9xxx: Für zukünftige Verwendung reserviert.

Knetlegierungen, die thermisch gehärtet sind, beinhaltet Legierungen der 2xxx-Reihe, 6xxx, 7xxx und einige Legierungen der Serie 8xxx. Verschiedene Kombinationen von Legierungselementen und Härtungsmechanismen, die für Knetlegierungen verwendet werden, in der Tabelle gezeigt 1.

Tabelle 1 - Klassifizierung von Aluminiumknetlegierungen
durch den Mechanismus ihrer Härtung [1]

Klassifizierung von Aluminiumlegierungen nach dem Mechanismus ihrer Härtung

 

Stärkestufen, die in verschiedenen Knetlegierungsklassen erreicht werden, in der Tabelle gezeigt 2.

Tabelle 2 - Festigkeitsstufen verschiedener Aluminiumknetlegierungen [1]
Festigkeitswerte von Aluminiumknetlegierungen verschiedener Serien various

Gusslegierungen und ihre Bezeichnungen

Für Gusslegierungen wird ein dreistelliges Bezeichnungssystem verwendet., gefolgt von einer Art "Dezimal". Dezimal .0 bezieht sich in allen Fällen auf die Grenzen von Gusslegierungen. Dezimalbrüche .1 und .2 beziehen sich auf die chemische Zusammensetzung der fertigen Barren.

  • 1хх.х - Technisch reines Aluminium mit kontrollierter chemischer Zusammensetzung, einschließlich Verunreinigungen. Es wird zur Herstellung von Rotoren von Elektromotoren verwendet.
  • 2xx.x - Das wichtigste Legierungselement ist Kupfer. Es können auch andere Legierungselemente vorhanden sein.
  • 3xx.x - Das wichtigste Legierungselement ist Silizium. Zusätzliche Legierungselemente können Kupfer und Magnesium sein.. Legierungen der 3xx.x-Reihe sind etwa 90 % alle geformten Aluminiumgussteile.
  • 4xx.x - Das wichtigste Legierungselement ist Silizium.
  • 5xx.x - Das wichtigste Legierungselement ist Magnesium.
  • 6xx.x - Nicht zutreffend.
  • 7xx.x - Das Hauptlegierungselement ist Zink. Weitere Legierungselemente sind Kupfer und Magnesium..
  • 8xx.x - Das wichtigste Legierungselement ist Zinn.
  • 9xx.x - Nicht zutreffend.

Zu den warmhärtbaren Legierungen zählen Gusslegierungen der 2xx-Reihe, 3xx und 7xx.

Stärkestufen, die in verschiedenen Klassen von Gusslegierungen erreicht werden, in der Tabelle gezeigt 3.

Tabelle 3 – Festigkeitsstufen verschiedener Gusslegierungen [1]

Festigkeitsstufen von Aluminiumguss verschiedene Legierungssysteme

Legierungssysteme

Wie oben zu sehen ist, einige serien von aluminiumlegierungen, verformbar und gießen, einschließen, zwei oder drei verschiedene Legierungssysteme.

Diese Legierungssysteme können nur die Hauptlegierungselemente oder zusätzlich ein oder mehrere Legierungselemente enthalten..

Legierungssysteme für Knetlegierungen

  • 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

Legierungssysteme für Gusslegierungen

  • 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

Chemische Zusammensetzung

Innerhalb der Serien und Legierungssysteme unterscheiden sich Aluminiumlegierungen in ihrer chemischen Zusammensetzung., d.h. je nach Gehalt an bestimmten Legierungselementen, sowie Verunreinigungen.

Die nominellen chemischen Zusammensetzungen der charakteristischen Knetlegierungen - Knet- und Gusslegierungen sind in den Tabellen dargestellt 4 und 5. Es sollte notiert werden, dass diese Tabellen nur einen kleinen Bruchteil der Gesamtmenge an Aluminiumlegierungen darstellen. In der Liste der internationalen Registrierungen gibt es mehr als 500.

Knetlegierungen

Tabelle 4 - Produktarten und nominelle chemische Zusammensetzung
thermisch gehärtet Aluminiumknetlegierungen [1]

Typische Produkte aus Aluminiumknetlegierungen

Tabelle 5 - Produktarten und nominelle chemische Zusammensetzung
kaltverfestigte Aluminium-Knetlegierungen

Typische kaltverfestigte Produkte aus Aluminiumknetlegierungen

Gusslegierungen

Tabelle 6 - Gießverfahren und nominelle chemische Zusammensetzung
thermisch gehärtete Aluminiumgusslegierungen

Gießverfahren für warmgehärtete Aluminiumgusslegierungen

Tabelle 7 - Gießverfahren und nominelle chemische Zusammensetzung
thermisch ungehärtete Aluminiumgusslegierungen

Gießverfahren für thermisch nicht verfestigte Aluminiumgusslegierungen

Europäisches Bezeichnungssystem

Knetlegierungen

Das europäische Bezeichnungssystem für Aluminiumknetlegierungen basiert auf dem "amerikanischen" System der vier Zahlen mit mehreren vorangestellten Buchstaben, z.B, EN AW-6060. Hier steht EN für "Europäische Norm", AW - "Aluminium geschmiedet". Die Nummern in dieser Bezeichnung sind die entsprechenden Legierungen im internationalen Registrierungssystem für Knetlegierungen.

Gusslegierungen

Das europäische Bezeichnungssystem für Aluminiumgusslegierungen lautet wie folgt:
DE AC-xxxxx, Wo:

  • DE - Europäische Norm;
  • A - Aluminium;
  • C - Gießerei;
  • xxxxx - fünf Ziffern oder chemische Symbole.

Beispiel: EN AC-42000 oder EN AC-Al 7SiMg

Digitale Bezeichnung

Die erste Zahl bezeichnet eine von vier Gruppen (Reihen) für die Hauptlegierungselemente:

  • Kupfer (Cu) - 2xxxx
  • Silizium (Si) - 4xxxx
  • Magnesium (Mg) - 5xxxx
  • инк (Zn) – 7xxxx

Die zweite Zahl gibt die Grundlegierung innerhalb der Gruppe (Reihe) an:

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

Dritte, die vierte und fünfte Ziffer bedeuten:

  • Dritte Ziffer – Basislegierungsmodifikation
  • Die vierte Ziffer ist normalerweise null
  • Die fünfte Ziffer ist Null für Allzwecklegierungen und eine beliebige Zahl für Luft- und Raumfahrtlegierungen

Chemische Bezeichnung

  • Al + Raum
  • Symbol für das Hauptlegierungselement
  • Andere Legierungselemente (nicht mehr als vier Elemente) in der Reihenfolge ihres Gehalts in der Legierung; bei gleichem Inhalt - in alphabetischer Reihenfolge.

Eine Quelle:

  1. Aluminium und Aluminiumlegierungen. Vorstellung und Überblick / J.R. Davis – ASM International, 2001