Экструзионные алюминиевые сплавы в автомобиле

При производстве легковых автомобилей применяют два вида деформируемых алюминиевых сплавов:

• экструзионные сплавы – для профилей и
• прокатные сплавы – для листов.

Ниже кратко представлены основные экструзионные алюминиевые сплавы, которые применяют в автомобилестроении.

Химический состав и применение сплавов см. Алюминий в автомобиле: экструзионные сплавы

Алюминий 1050

Марка алюминия 1050 з серии технического алюминия 1ххх. Имеет невысокие прочностные свойства, но очень высокую способность к формовке, то есть способность выдерживать большие пластические деформации при обработке давлением – экструзией, горячей и холодной прокаткой, а также штамповке и других подобных операциях.

Марка алюминия 1050 не содержит никаких специальных легирующих элементов – они присутствуют в ней как неизбежные примеси при минимальном содержании алюминия 99,50 %.

Номинальный химический состав: Al99,50.

Для прокатных изделий типичными состояниями материала являются:

• нагартованное до различных степеней (Н1х);
• нагартованное и частично отожженное до различных степеней остаточной нагартовки (Н2х);
• отожженное (О).

Для прессованных изделий типичным состоянием материала является Н112: горячее прессование и правка растяжением.

Марка алюминия 1050 применяется как в прессованных (экструдированных) изделиях – профилях, прутках и трубах, так и в прокатных изделиях – листах и фольге.

Алюминиевый сплав 3003

Сплав 3003 предназначен для экструзии, горячей и холодной прокатки, а также волочения. Обладает прочностными свойствами от низких до средних и очень хорошую формуемость методами обработки металлов давлением. Главным легирующим элементом является марганец, который наряду с другими функциями обеспечивает хороший контроль процесса рекристаллизации и размера зерна. Другим легирующим элементом является медь, которая повышает прочностные свойства.

Номинальный химический состав: Al-1,2Mn-0,12Cu.

Для экструзионных изделий типичным состоянием материала является H112, то есть, горячее прессование и незначительная правка растяжением.

Для прокатных изделий типичными состояниями сплава 3003 являются:

• нагартованное до различных степеней (Н1х);
• нагартованное и частично отжженное с различной степенью остаточной нагартовки (Н2х);
• отожженное (О);
• после горячего прессования и незначительной правки растяжением (Н112).

Алюминевый сплав 6005А

Термически упрочняемый экструзионный сплав из серии 6ххх со средним уровнем механических свойств. Магний и кремний являются главными легирующими элементами, марганец и хром – специальными добавками.

Номинальный химический состав: Al-0,7Si-0,6Mg-MnCr

Упрочняющим компонентом является интерметаллическое соединение Mg₂Si. При номинальном химическом составе сплав 6005А имеет содержание силицида магния Mg₂Si около 0,9 %, а 0,4 % кремния находится в избытке, то есть не связанным магнием. Марганец и хром подавляют рекристаллизацию с целью контроля формы и размеров зерен.

Типичным состоянием материала сплава 6005А является Т6:

• нагрев профилей при 530 ºС;
• закалка водой;
• искусственное старение при 175 ºС в течение 8 часов.

Другим популярным состоянием является Т4: естественное старение при 20 ºС в течение 4 дней после таких же нагрева и закалки, как для состояния Т6.

Алюминиевый сплав 6008

Термически упрочняемый экструзионный сплав из серии 6ххх со средним уровнем механических свойств. Главные легирующие элементы – магний и кремний без специальных добавок.

Номинальный химический состав: Al-0,7Si-0,6Mg-Mn.

Типичным состоянием материала является Т5:

• закалка с температуры прессования (около 520 ºС) и
• искусственное старение при 175 ºС в течение 8 часов.

Алюминиевый сплав 6014

Термически упрочняемый экструзионный сплав из серии 6ххх. Уровень механических свойств – от низкого до среднего. Главные легирующие элементы – магний и кремний, специальная добавка – марганец.

Номинальный химический состав: Al-0,45Si-0,6Mg-Mn.

Типичным состоянием материала является Т6:

• закалка от температуры 530 ºС и
• искусственное старение при 175 ºС в течение 8 часов.

Алюминиевый сплав 6060

Термически упрочняемый экструзионный сплав из серии 6ххх. Уровень механических свойств – низкий. Главные легирующие элементы – магний и кремний, специальных добавок нет.

Номинальный химический состав: Al-0,5Si-0,4Mg.

Упрочняющий компонент термической обработки – интерметаллическое соединение Mg₂Si. При номинальном химическом составе сплав 6060 имеет содержание силицида магния Mg₂Si около 0,7 %, а 0,2 % кремния находится в избытке. Все другие химические элементы считаются примесями.

Отсутствие добавок создает иногда проблемы с размером зерна при нагреве под закалку и закалке.

Типичным состоянием материала является Т5:

• закалка от температуры прессования (около 520 ºС) и
• искусственное старение при 175 ºС в течение 8 часов.

Алюминиевый сплав 6061

Термически упрочняемый экструзионный сплав из серии 6ххх. Уровень механических свойств – высокий. Главные легирующие элементы – магний и кремний, специальная добавка – хром. В автомобилестроении применяется только в виде экструзионных изделий – прессованных профилей.

Номинальный химический состав: Al-1,0Mg-0,6Si-0,30Cu-0,20Cr.

Упрочняющие компоненты термической обработки – интерметаллические соединения Mg₂Si и AlCuMg, которые образуются при старении. При номинальном химическом составе сплав 6061 имеет максимальное содержание силицида магния Mg₂Si около 1,3 %. Добавки хрома подавляют рекристаллизацию и рост зерна.

Типичным состоянием материала является Т6:

• закалка водой от температуры около 535 ºС и
• искусственное старение при 175 ºС в течение 8 часов.

Естественное старение (Т4) происходит при комнатной температуре в течение 8 суток.

Алюминиевый сплав 6063

Термически упрочняемый экструзионный сплав из серии 6ххх. Уровень механических свойств – от низкого до среднего. Главные легирующие элементы – магний и кремний, специальных добавок – нет.

Номинальный химический состав: Al-0,7Mg-0,4Si.

Упрочняющий компонент термической обработки – интерметаллическое соединение Mg₂Si. При номинальном – стехиометрическом – химическом составе сплав 6061 имеет содержание силицида магния Mg₂Si около 1,0 % без избыточного кремния. Отсутствие добавок иногда создает проблемы с ростом зерна.

Типичным состоянием материала является Т5:

• закалка водой от температуры прессования (около 520 ºС) и
• искусственное старение при 175 ºС в течение 8 часов.

Алюминиевый сплав 6082

Термически упрочняемый экструзионный сплав из серии 6ххх. Уровень механических свойств – высокий. Главные легирующие элементы – магний и кремний, специальная добавка – марганец.

Номинальный химический состав: Al-1Si-0,9Mg-0,7Mn.

Упрочняющий компонент термической обработки – интерметаллическое соединение Mg₂Si. При номинальном химическом составе сплав 6082 имеет содержание силицида магния Mg₂Si около 1,4 % c избыточным о кремнием в количестве 0,5 %. Марганец помогает контролировать форму и размер зерен при термической обработке.

Типичным состоянием материала является Т6:

• закалка водой от температуры 540 ºС и
• искусственное старение при 175 ºС в течение 8 часов.

Естественное старение (Т4) – при комнатной температуре в течение 8 суток.

Алюминиевый сплав 6106

Термически упрочняемый экструзионный сплав из серии 6ххх. Уровень механических свойств – от низкого до среднего. Главные легирующие элементы – магний и кремний, специальная добавка – марганец.

Номинальный химический состав: Al-0,45Si-0,6Mg-Mn.

Термическая обработка – такая же как для сплава 6005А.

Этот сплав разработан сравнительно недавно для изготовления сложных профилей с малой толщиной. Кроме того, сплав 6106 обладает хорошей комбинацией механических свойств, высокого качества поверхности и выдающейся способностью к пластическому деформированию.

Алюминиевый сплав 7003

Типичный термически упрочняемый экструзионный сплав из серии 7ххх. Уровень механических свойств – средний. Главные легирующие элементы – цинк и магний, специальная добавка – цирконий.

Номинальный химический состав: Al-6Zn-0,8Mg-Zr.

Упрочняющий компонент – интерметаллическое соединение MgZn₂. Цирконий предназначен для контроля процессов рекристаллизации.

Типичными состояниями материала являются Т53 и Т63. Состояние Т53 включает:

• закалку от температуры прессования (около 450 ºС);
• естественное старение при температуре не выше 40 ºС в течение 3-4 суток;
• двухступенчатое искусственное старение (первая ступень – 100 ºС в течение 8 часов и вторая ступень – 150 ºС в течение 15 часов).

Для достижения состояния Т63 профили закаливают водой после нагрева при 440 ºС и затем естественного и искусственного старения аналогичного состоянию Т53.

Источник: Aluminium@Cars. Design, Technology, Innovation; Edimet, 2005