Прокатные алюминиевые сплавы

Алюминиевые прессованные профили и алюминиевый прокат – плиты, листы и фольга – являются алюминиевыми полуфабрикатами. Из алюминиевых  полуфабрикатов методами механической обработки или методами обработки давлением получают полностью законченные изделия или детали, в том числе, легкового автомобиля.

Сплавы для алюминиевого проката

Любой прокатный полуфабрикат имеют прямоугольное поперечное сечение и одинаковую толщину. Их получают путем горячей и холодной прокатки из прокатных слитков. В зависимости от толщины алюминиевые прокатные полуфабрикаты подразделяются на плиты (толстые листы) толщиной более 6 мм, тонкие листы или просто «листы» (от 0,2 до 6 мм) и фольгу (менее 0,2 мм).

Листы и фольга поставляются в бухтах. Толстые листы поставляют в прямолинейных мерных длинах. Ширина листов может превышать 2 м, а их поверхность может быть грубой, полированной, химически обработанной, окрашенной, лакированной или анодированной.

Для изготовления алюминиевого проката применяют несколько различных сплавов, чтобы достигать оптимальных потребительских характеристик материала в различных областях применения.

В производстве легковых автомобилей детали из алюминиевого проката уступают по объему применения только алюминиевым отливкам. Для изготовления автомобильного алюминиевого проката наиболее широко применяют деформируемые алюминиевые сплавы серий 5ххх и 6ххх, поскольку они обладают высокими прочностными свойствами, высокой коррозионной стойкостью и хорошими пластическими свойствами. Сплавы других «деформируемых» серий, 1ххх и 3ххх, применяются значительно меньше.

Основными прокатными алюминиевыми сплавами, которые применяют в автомобилестроении и родственных областях являются: (обозначение сплава – номинальный химический состав сплава – применение алюминиевого сплава ):

• 1050 – Al99,5 – тепловые экраны, ребра теплообменников;
• 3003 – Al-1,2Mn-0,12Cu – теплообменники;
• 5005 – Al-0,8Mg – тепловые экраны, несущие конструкционные элементы;
• 5052 – Al-2,5Mg-Cr – шасси, несущие конструкционные элементы;
• 5454 – Al-3Mg-Mn-Cr – колесные диски;
• 5754 – Al-3Mg-Mn-Cr – шасси, оси, внутренние панели;
• 5182 – Al-4,5Mg-0,4Mn – несущие конструкционные элементы;
• 5083 – Al-4,5Mg-0,7Mn-0,15Cr – несущие конструкционные элементы;
• 6016 – Al-1,2Si-0,45Mg – кузов, наружные панели;
• 6181А – Al-0,9Si-0,8Mg – кузов, внутренние панели;
• 6111 – Al-0,9Si-0,8Mg-0,7Сu-Mn – кузов, наружные панели;
• 6022 – Al-1,2Si-0,6Mg-Mn – кузов, наружные панели.

Алюминиевые сплавы  6016, 6022, 6111 и 6181А являются относительно новыми. Они разработаны специально для автомобилестроения.

Химический состав

Химический состав алюминиевых сплавов для листового проката, который применяется в автомобилестроении, представлен в таблице ниже.

Таблица – Прокатные алюминиевые сплавы в автомобилестроении

Прокатные алюминиевые сплавы в автомобиле

Марка 1050 и сплав 3003

Марка алюминия 1050 и алюминиевый сплав 3003 применяются для изготовление как листового проката, так и прессованных изделий. См. о марке 1050 и сплаве 3003: Экструзионные алюминиевые сплавы в автомобиле.

Cплав 5005

Сплав из серии 5ххх для холодной прокатки. Прочностные свойства: от низких до средних. Главный легирующий элемент – магний без каких-либо других добавок.

Номинальный химический состав:

• Al-0,8Mg

Типичные состояния материала:

• нагартованное (Н1х) различной степени;
• стабилизированное (Н3х) с различной степенью остаточной нагартовки;
• отожженное (О).

Основное применение в автомобилестроении:

• тепловые экраны, несущие конструкционные элементы.

Cплав 5052

Сплав из серии 5ххх для холодной прокатки. Прочностные свойства –средние. Главный легирующие элемент – магний. Основная добавка – хром.

Номинальный химический состав:

• Al-2,5Mg-Cr

Типичные состояния материала:

• частично отожженное (Н2х) различной степени;
• стабилизированное (Н3х) с различной степенью остаточной нагартовки;
• отожженное (О).

Основное применение в автомобилестроении:

• несущие конструкционные элементы.

Cплав 5083

Сплав из серии 5ххх для холодной прокатки. Прочностные свойства: высокие. Главный легирующий элемент – магний с добавками марганца и хрома.

Номинальный химический состав:

• Al-4,5Mg-0,7Mn-0,15Cr

Магний сильно повышает способность сплава к деформационному упрочнению, поэтому он достигает высоких прочностных характеристик.

Марганец и хром действуют как «анти-рекристаллизаторы» – они контролируют размер и форму зерен в ходе процесса горячей прокатки, а также заключительных термических обработок.

Типичные состояния материала:

• нагартованное (Н1х) различной степени;
• частично отожженное (Н2х);
• стабилизированное (Н3х) с различной степенью остаточной нагартовки;
• отожженное (О).

Основное применение в автомобилестроении:

• несущие конструкционные элементы.

Cплав 5182

Сплав из серии 5ххх для холодной прокатки с высокими прочностными свойствами. Главный легирующий элемент – магний с добавками марганца.

Номинальный химический состав:

• Al-4,5Mg-0,4Mn

Магний повышает способность сплава к деформационному упрочнению, поэтому он достигает высоких прочностных свойств.

Марганец подавляет рекристаллизацию – он контролируют размер и форму зерен в ходе процесса горячей прокатки, а также заключительных термических обработок.

Типичные состояния материала:

• стабилизированное (Н3х) с различной степенью остаточной нагартовки;
• отожженное (О).

Основное применение в автомобилестроении:

• несущие конструкционные элементы, внутренние панели.

Cплав 5454

Сплав из серии 5ххх для холодной прокатки с прочностными свойствами от средних до высоких. Главный легирующий элемент – магний с добавками марганца и хрома.

Номинальный химический состав:

• Al-3Mg-Mn-Cr

Магний повышает способность сплава к деформационному упрочнению, поэтому он достигает высоких прочностных свойств.

Марганец и хром, которые присутствуют в больших количествах, подавляет рекристаллизацию – они контролируют размер и форму зерен в ходе процесса горячей прокатки, а также заключительных термических обработок.

Типичные состояния материала:

• нагартованное (Н1х) различной степени;
• частично отожженное (Н2х);
• стабилизированное (Н3х) с различной степенью остаточной нагартовки;
• отожженное (О).

Основное применение в автомобилестроении:

• колесные диски.

Cплав 5754

Сплав из серии 5ххх для холодной прокатки с прочностными свойствами от средних до высоких. Главный легирующий элемент – магний с добавками марганца и хрома.

Номинальный химический состав:

• Al-3Mg-Mn-Cr

Магний повышает способность сплава к деформационному упрочнению, поэтому он достигает высоких прочностных свойств.

Марганец и хром, которые хотя и присутствуют в небольших количествах, подавляют рекристаллизацию – они контролируют размер и форму зерен в ходе процесса горячей прокатки, а также заключительных термических обработок.

Типичные состояния материала:

• нагартованное (Н1х) различной степени;
• частично отожженное (Н2х);
• стабилизированное (Н3х) с различной степенью остаточной нагартовки;
• отожженное (О).

Основное применение в автомобилестроении:

• шасси,
• оси,
• внутренние панели.

Cплав 6016

Термически упрочняемый прокатный алюминиевый сплав из серии 6ххх с прочностными свойствами от средних до высоких. Главными легирующими элементами являются магний и кремний. Без специальных добавок.

Номинальный химический состав:

• Al-1,2Si-0,45Mg.

Термическое упрочнение: закалка и старение, искусственное или естественное.

Этот сплав относительно недавно разработан специально для катаного листа, который идет на кузова легковых автомобилей.

Характерные свойства сплава 6016:

• очень хорошая формуемость;
• низкая упругая отдача;
• отсутствие деформационных полос;
• способность к образованию высококачественных швов;
• высокое сопротивление коррозии;
• хорошая свариваемость.

Типичное состояние материала: Т4 (закалка и естественное старение).

Типичные механические свойства в состоянии Т4:

• предел прочности: 160 Н/мм²;
• предел текучести: 90 Н/мм²;
• относительное удлинение: 15 %;
• твердость по Бринеллю: 50.

Основное применение в автомобилестроении:

• кузова легковых автомобилей и
• наружные панели.

Cплав 6022

Термически упрочняемый прокатный алюминиевый сплав из серии 6ххх с прочностными свойствами от средних до высоких. Главными легирующими элементами являются магний и кремний. Небольшие добавки марганца и хрома.

Номинальный химический состав:

• Al-1,2Si-0,6Mg-Mn.

Термическое упрочнение: закалка и старение, искусственное или естественное.

Этот сплав относительно недавно разработан специально для листа, из которого изготавливают кузова легковых автомобилей.

Cплав 6111

Термически упрочняемый прокатный алюминиевый сплав из серии 6ххх с высокими прочностными свойствами. Главными легирующими элементами являются магний, кремний и медь с марганцем в виде добавки.

Номинальный химический состав:

• Al-0,9Si-0,8Mg-0,7Сu-Mn.

Термическое упрочнение: закалка и старение, искусственное или естественное.

Этот сплав также недавно разработан специально для прокатки листа, из которого изготавливают кузова легковых автомобилей.

Cплав 6181А

Термически упрочняемый прокатный алюминиевый сплав из серии 6ххх с высокими прочностными свойствами. Главными легирующими элементами являются магний и кремний без специальных добавок.

Номинальный химический состав:

• Al-0,9Si-0,8Mg.

Термическое упрочнение аналогичное тому, которое применяется для сплава 6082.

Разработан специально для прокатки листа, который идет на кузова легковых автомобилей.

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