Классификация и обозначения алюминиевых сплавов

 

В основе современной международной классификации деформируемых алюминиевых сплавов лежит цифровая классификация Американской алюминиевой ассоциации, введенная в 1954 году, согласно которой каждому сплаву присваивается «номер» из 4-х цифр. 

Международные обозначения алюминиевых сплавов

• Первая цифра указывает на главный легирующий элемент, который формирует серию (группу) сплавов с аналогичными свойствами.
• Две последних цифры присваиваются очередному сплаву из этой серии.
• Вторая цифра обозначает модификацию сплава. Например, сплав 6463 является модификацией сплава 6063 с несколько более жесткими ограничениями на содержание некоторых легирующих элементов и примесей, таких как железо, марганец и хром, для получения лучшего качества при окончательной отделке поверхности, например, при анодировании. 
  
  

Международные и европейские стандарты

Международный стандарт ISO 209-1 и европейский стандарт EN 573 включают в дополнение к цифровым обозначениям еще и дополнительные «химические» обозначения.  

Table 1 – Designation of wrought aluminium alloys [1]

1xxx – технический алюминий  

Эта серия создана для технически чистого алюминия с содержанием алюминия не менее 99 %. Обозначения сплавов в серии 1ххх назначаются в зависимости от степени чистоты алюминия и вида примесей, основными из которых являются железо и кремний. Основными применениями сплавов этой серии являются электрические проводники, а также химическое оборудование, поскольку отличительными свойствами сплавов этой серии являются хорошая электропроводность и коррозионная стойкость.

• Последние две цифры обозначения сплава указывают на две цифры справа от десятичной точки (запятой) процентного содержания алюминия. Например, 1050 обозначает сплав, у которого содержание алюминия составляет 99,50 %.    

2xxx – сплавы алюминия с медью 

Главным легирующим элементом этой серии является медь, что обеспечивает сплавам высокую прочность, но приводит к пониженной коррозионной стойкости.

• Эти сплавы были среди первых алюминиевых сплавов и их назвали дюралюминами.
• Сплав 2024 является, наверное, самым известным и наиболее широко применявшимся «самолетным» сплавом.
• В настоящее время большинство сплавов этой серии потеряли свою былую популярность, поскольку они имеют недостаточную коррозионную стойкость при работе на открытом воздухе без защитного покрытия, а также трудно поддаются сварке.

3xxx – сплавы алюминия с марганцем  

Марганец является главным легирующим элементом серии 3ххх, повышая прочность нелегированного алюминия где-то на 20 %. Коррозионная стойкость и обрабатываемость этих сплавов очень высокая. Самый популярный сплав серии – 3003. Сплавы этой серии нередко применяют в строительстве, при устройстве дождевых водостоков, кровли и облицовки зданий.    

4xxx – кремнистые сплавы алюминия

Это довольно экзотическая серия сплавов имеет кремний главным легирующим элементом. Медь, магний и бериллий могут добавляться как дополнительные легирующие элементы. Подавляющее большинство сплавов этой серии являются нетермоупрочняемыми, но есть и исключения. Содержание кремния может достигать 13,5 % для снижения температуры начала плавления и повышения текучести, что очень важно, поскольку большинство этих сплавов применяются для изготовления проволоки и прутков для сварки и пайки.  

5xxx – сплавы алюминия с магнием

В сплавах серии 5ххх основной легирующий элемент – магний. В результате получают прочные, стойкие к коррозии, хорошо свариваемые алюминиевые сплавы. Эти сплавы применяются для изготовления корпусов судов и другой морской техники, сварочной проволоки и сварных резервуаров. Прочность сплавов этой серии прямо пропорциональна содержанию магния, которое может достигать 6 %.

6xxx – сплавы алюминия с магнием и кремнием

Сплавы этой серии содержат магний и кремний от 0,2 до 1,8 % в пропорциях для образования силицида магния Mg₂Si. Эти сплавы имеют хороший баланс коррозионной стойкости и прочности.

• Популярным конструкционным материалом является сплав 6061, который по пределу текучести близок к малоуглеродистым сталям.
• Подавляющее большинство алюминиевых профилей производится из аналогичных сплавов 6060 и 6063.  Из таких профилей изготавливают все алюминиевые строительные ограждающие конструкции (фасады, окна и двери).    

7xxx – алюминиево-цинковые сплавы  

Главный легирующий элемент сплавов этой серии – цинк. Серия 7ххх включает два типа сплавов:

• сплавы Al-Zn–Mg, например, сплав 7005 и
• сплавы Al–Zn-Mg-Cu, например, сплав 7075.

Добавки меди к сплавам Al-Zn–Mg вместе с небольшими количествами хрома и марганца дают самую высокую, которая только возможна для алюминиевых сплавов. В некоторых сплавах предел прочности может превышать 600  МПа. Хотя медь и снижает общую коррозионную стойкость, она повышает сопротивление коррозии под напряжением.  

8xxx – все остальные алюминиевые сплавы

Эта серия включает недавно разработанные сплавы, главные легирующие элементы которых отличаются от главных элементов других серий или по другим причинам не могут быть включены в «традиционные» серии. Например, в эту серию включены, в том числе

• сплавы с литием для аэрокосмической промышленности (например, 8090);
• сплавы с содержанием железа более 1 % для изготовления алюминиевой фольги (например, 8006, 8011, 8079, 8111);
• сплавы, которые применяют для изготовление алюминиевых проводов (например, 8017, 8030, 8076, 8177).

Литий имеет значительно более низкую плотность, чем алюминий (0,53 г/см³), а его растворимость в алюминии относительно велика. Поэтому он может легировать алюминий в больших количествах и обеспечивать значительное снижение плотности алюминиевого сплава – до 10 % по сравнению с другими алюминиевыми сплавами.

Sources:

1. TALAT Lecture 1255
2. Aluminum and Aluminum Alloys – ASM Handbook – 1993