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:
- TALAT Lecture 1255
- Aluminum and Aluminum Alloys – ASM Handbook – 1993