Алюминий и алюминиевые сплавы

                   

Алюминий - самый распространенный и коммерчески доступный металл. Он легкий вес и высокое соотношение прочности и веса делают его отличным выбором для всего - от самолетов до фонарей и оснастки, а также для всего остального, что можно сделать из металла. Чистый алюминийВ первую очередь это относится к кованым изделиям серии 1xxx. алюминиевые сплавыИмеет низкую прочность, но обладает высокой электропроводностью, отражательной способностью и коррозионная стойкость. Поэтому были разработаны самые разнообразные алюминиевые сплавы.

Алюминий - серебристо-белый металл, обладающий высокой стойкостью к коррозия и, как и золото, довольно податлив. Это относительно легкий металл по сравнению с такими металлами, как сталь, никель, латуньАлюминий легко поддается обработке и может иметь самые разнообразные формы. обработка поверхности. Он также обладает хорошей электро- и теплопроводностью и хорошо отражает тепло и свет. При очень высоких температурах (200-250°C) алюминиевые сплавы теряют часть своей прочности. Однако при отрицательных температурах температураИх прочность увеличивается, но при этом сохраняется пластичностьЭто делает алюминий чрезвычайно полезным низкотемпературным сплавом.

Алюминиевые сплавы обладают высокой устойчивостью к коррозия что является результатом образования оксидной оболочки, которая образуется в результате реакции с атмосферой. Эта коррозионная оболочка защищает алюминий от большинства химикатов, погодных условий и даже многих кислот, однако щелочные вещества, как известно, проникают сквозь защитную оболочку и разъедают металл.

Алюминий также обладает довольно высокой электропроводностью, что делает его полезным в качестве проводника. Медь является более широко используемым проводником, ее электропроводность примерно на 161% выше, чем у алюминия. Алюминиевые разъемы имеют тенденцию ослабевать после многократного использования, что приводит к возникновению дуги и пожара, поэтому при использовании алюминиевой проводки в зданиях требуется повышенная осторожность и специальная конструкция.

Алюминий - очень универсальный металл, который можно отливать в любой известной форме. Его можно прокатывать, штамповать, тянуть, крутить, валять, ковать и ковать. Из него можно выдавливать различные формы, а также точить, фрезеровать и растачивать в процессе механической обработки. Алюминий можно склепывать, сваривать, паять или соединять смолой. Для большинства применений алюминий не нуждается в защитном покрытии, так как он может быть отделан так, чтобы выглядеть хорошо, однако его часто анодируют для улучшения цвета и прочности.

1100 | 3003 | 5005 | 5052 | 5083 | 5086 | 5454 | 2011 | 2024 | 6061 | 6101 | 6063 | 6262 | 7075 | Алюминий | Алюминиевые темперы | Идентификация CEN | Чистый алюминий | Усиление работы | Термообработанный | Механические свойства алюминиевых сплавов | Физические свойства алюминиевых сплавов Химический состав алюминиевых сплавов | Технические характеристики Стандарт | Коррозионная стойкость алюминия для пластинчато-факельных теплообменников | Прочность алюминиевых труб для механики | Сравнительная таблица алюминиевых сплавов | Алюминий Плотность Удельная плотность

Сплавы, не поддающиеся термообработке

1100 - Коммерчески чистый алюминий. Отличный коррозионная стойкостьобрабатываемость и свариваемость. От 14 000 до 24 000 фунтов на квадратный дюйм.

3003 - Легирована марганцем 1,2%. Очень хорошая обрабатываемость, свариваемость и коррозионная стойкость. Прочность на разрыв диапазон от 17 000 до 30 000 фунтов на кв. дюйм .

5005 - Сплав с магнием .8%. Отличная обрабатываемость, свариваемость и коррозионная стойкость. Диапазон прочности на разрыв от 18 000 до 30 000 фунтов на квадратный дюйм.

5052 - Сплав с магнием 2.5%. Очень хорошая коррозионная стойкость, хорошая обрабатываемость, свариваемость и прочность. Прочность на разрыв от 31 000 до 44 000 фунтов на квадратный дюйм.

5083 - Легирована магнием 4,45%, марганцем .65 % и хромом .15%. Отличная свариваемость, малый вес и хорошая = коррозионная стойкостьПрочность на разрыв от 40 000 до 59 000 фунтов на квадратный дюйм.

5086 - Сплав с 4,0% магния, .45% марганца и .15% хрома. Очень хорошо коррозионная стойкостьХорошая обрабатываемость. Прочность на разрыв от 40 000 до 54 000 фунтов на квадратный дюйм.

5454 - Легирована 2,7% магния, 0,8% марганца и 0,12% хрома. Хорошая формуемость, свариваемость и коррозионная стойкость. Часто используется для сосудов под давлением. Прочность на разрыв от 36 000 до 47 000 фунтов на квадратный дюйм.

Термообрабатываемые сплавы

2011- является самым обрабатываемым из всех распространенных алюминиевых сплавов.

2024 - Сплав с медью 4.5%. Хорошая обрабатываемость и коррозионная стойкость. Используется в конструкциях.  Прочность на разрыв от 30 000 до 63 000 фунтов на квадратный дюйм.

6061 - легирована магнием 1,0% и кремнием 0,6%. Хорошая формуемость, свариваемость и коррозионная стойкость. Очень хорошая обрабатываемость.  Урожайность от 7 000 до 39 000 фунтов на квадратный дюйм.

6101 лучше всего подходит для применения в условиях умеренной прочности и максимальной электропроводности.

6063 - Хорошая формуемость, часто называется архитектурным алюминием

6262 был разработан как алюминиевый сплав для операций, где требуется значительная механическая обработка.

7075 - Сплав с цинком, магнием, медь и хром. Плохая формуемость, хорошая способность к обработке.  Урожайность от 32 000 до 76 000 фунтов на квадратный дюйм.

Сайт недвижимость Алюминий, способствующий его широкому распространению, - это:

  • Алюминий легкий, его плотность составляет лишь одну треть от плотности стали.
  • Алюминий устойчив к атмосферным воздействиям, обычным атмосферным газам и широкому спектру жидкостей.
  • Алюминий может использоваться в контакте с широким спектром пищевых продуктов.
  • Алюминий обладает высокой отражающей способностью и поэтому используется в различных декоративных целях.
  • Алюминиевые сплавы могут быть равны или даже превосходить по прочности обычную конструкционную сталь.
  • Алюминий обладает высокой эластичностью, что является преимуществом для конструкций, испытывающих ударные нагрузки.
  • Алюминий сохраняет свою прочность вплоть до очень низких температур, не становясь хрупким, как углеродистая сталь.
  • Алюминий легко обрабатывается и формуется; его можно прокатывать в очень тонкие манометр.
  • Алюминий проводит электричество и тепло почти так же хорошо, как медь.

Чистый алюминий мягкий, пластичный, устойчивый к коррозии и обладает высокой электропроводностью, см. таблицу 1. Поэтому он широко используется для изготовления фольги и кабелей, но для получения более высокой прочности, необходимой для других применений, необходимо легирование другими элементами.

Таблица 1. Типичные свойства для алюминия

НедвижимостьЗначение
Атомный номер13
Атомный вес (г/моль)26.98
Валентность3
Кристаллическая структураКуб с центрированной поверхностью
Температура плавления (°C)660.2
Температура кипения (°C)2480
Средняя удельная теплота (0-100°C) (кал/г.°C)0.219
Теплопроводность (0-100°C) (кал/см. °C)0.57
Коэффициент линейного расширения (0-100°C) (x10-6/°C)23.5
Электрическое сопротивление при 20°C (мкм-см)2.69
Плотность (г/см3)2.6898
Модуль упругости (ГПа)68.3
Соотношение пуассонов0.34

Обозначения для деформируемых и литых алюминиевых сплавов

Основными легирующими элементами являются медь, цинк, магний, кремний, марганец и литий. В небольших количествах добавляются хром, титан, цирконий, свинец, висмут и никель, а железо неизменно присутствует в небольших количествах. Существует более 300 деформируемых сплавов, из которых 50 используются повсеместно. Они обычно идентифицируются по четырехзначной системе, которая возникла в США и теперь является общепринятой. В таблице 2 описана система обозначений для деформируемых сплавов. Литые сплавы имеют аналогичные обозначения и используют пятизначную систему (таблица 2). В табл. 3 приведены обозначения, характеристики, общие области применения и формы некоторых широко используемых сплавов.

Таблица 2. Обозначения для легированных деформируемых и литых алюминиевых сплавов.

Основной легирующий элементКованыеЛитье
Нет (99%+ алюминий)1XXX1XXX0
Медь2XXX2XXX0
Марганцовка3XXX 
Кремний4XXX4XXX0
Магний5XXX5XXX0
Магний + кремний6XXX6XXX0
Цинк7XXX7XXX0
Литий8XXX 
Неиспользованный 9XXX0

Таблица 3. Некоторые распространенные алюминиевые сплавы, их характеристики и общие области применения.

СплавХарактеристикиОбщее использованиеФорма
1050/1200Хорошая формуемость, свариваемость и коррозионная стойкостьПищевая и химическая промышленность.S,P
2014AПоддается термообработке. Высокая прочность. Не поддается сварке. Плохая коррозионная стойкость.Самолеты.E,P
3103/3003Не поддается термической обработке. Сплав средней прочности для упрочнения. Хорошая свариваемость, формуемость и коррозионная стойкость.Обшивка транспортных средств, конструкции, подвергающиеся воздействию морской атмосферы, шахтные клетки.S,P,E
5251/5052Не поддается термической обработке. Сплав средней прочности для упрочнения. Хорошая свариваемость, формуемость и коррозионная стойкость.Обшивка транспортных средств, конструкции, подвергающиеся воздействию морской атмосферы, шахтные клетки.S,P
5454*Не поддается термической обработке. Используется при температурах 65-200°C. Хорошая свариваемость и коррозионная стойкость.Сосуды под давлением и автоцистерны. Перевозка аммиачной селитры, нефти. Химические заводы.S,P
5083*/5182Не поддается термической обработке. Хорошая свариваемость и коррозионная стойкость. Очень устойчив к морской воде, промышленной атмосфере. Превосходный сплав для криогенного использования (в отожженном состоянии).Сосуды под давлением и автомобильный транспорт, работающие при температуре ниже 65°C. Судостроительные конструкции в целом.S,P,E
6063*Термообрабатываемый сплав средней прочности, хорошая свариваемость и коррозионная стойкость. Используется для изготовления сложных профилей.Архитектурные экструзии (внутренние и внешние), оконные рамы, трубы для полива.E
6061*/6082*Термообработанный сплав средней прочности. Хорошая свариваемость и коррозионная стойкость.Напряженные элементы конструкций, мосты, краны, фермы крыш, пивные бочки.S,P,E
6005AПоддается термообработке.Свойства очень похожи на 6082.Предпочтительнее закаливать на воздухе, поэтому меньше проблем с деформацией.Не чувствительна к надрезам.Тонкостенные широкие экструзии.E
7020Поддается термообработке.Закалка происходит естественным образом, поэтому после сварки восстанавливает свои свойства в зоне термического влияния.Подвержена коррозии под напряжением.Хорошие баллистические сдерживающие свойства.Бронемашины, военные мосты, рамы для мотоциклов и велосипедов.P,E
7075Поддается термообработке. Очень высокая прочность. Не поддается сварке. Плохая коррозионная стойкость.Самолеты.E,P

Где: * = наиболее часто используемые сплавы, S = лист, P = плита и E = экструзияОбозначения деформируемых сплавов

Эти сплавы делятся на две различные категории

1. Те, которые получают свои свойства в результате закалки.
2. Те, которые зависят от термической обработки раствором и возрастной закалки.Work Hardened Aluminium Alloys

Сплавы серий 1000, 3000 и 5000 получают свои свойства путем холодной обработки, обычно холодной прокатки.

Свойства этих сплавов зависят от степени холодной обработки и от того, следует ли за холодной обработкой отжиг или стабилизирующая термическая обработка. Для описания этих условий используется стандартизированная номенклатура.

В нем используется буква O, F или H, за которой следует одна или несколько цифр. В обобщенном виде он представлен в таблице 4, а его определение приведено в таблице 6.

Таблица 4. Стандартная номенклатура для закаленных алюминиевых сплавов.

Новый символОписаниеСтарый BS
Символ
OОтожженный, мягкийO
FКак изготовленоM
H12Деформационная закалка, четверть твердостиH2
H14Закаленные, полутвердыеH4
H16Закаленные на три четвертиH6
H18Деформационная закалка, полная твердостьH8
H22Деформационная закалка, частичный отжиг, четверть твердостиH2
H24Деформационная закалка, частично отожженная полутвердаяH4
H26Деформационная закалка, частичный отжиг, три четверти твердостиH6
H28Деформационная закалка, частичный отжиг, полная твердостьH8
H32Деформационная закалка и стабилизация, четверть твердостиH2
H34Деформационная закалка и стабилизация, полутвердостьH4
H36Усиленная и стабилизированная деформация, три четверти твердостиH6
H38Деформационная закалка и стабилизация, полная твердостьH8

Таблица 5. Пояснения к символам, используемым в таблице 4.

СрокОписание
Холодная работаДля обозначения степени холодной обработки металла в номенклатуре используется буква H, за которой следуют цифры. Первая цифра указывает на способ получения отпуска.
H1xДеформационная закалка только для достижения необходимой прочности без дополнительной термической обработки.
H2xДеформационная закалка и частичный отжиг. Эти обозначения применяются к изделиям, которые подвергаются деформационному упрочнению, превышающему требуемую конечную величину, а затем снижают прочность до требуемого уровня путем частичного отжига. Для сплавов, которые размягчаются при комнатной температуре, темперы H2x имеют такой же минимальный предел прочности при растяжении, как и соответствующие темперы H3x. Для других сплавов темперы H2x имеют такой же минимальный предел прочности при растяжении, как и соответствующие темперы H1x, и немного большее удлинение.
H3xДеформационно-закаленные и стабилизированные. Эти обозначения применяются к изделиям, которые подвергаются деформационной закалке и механические свойства которых стабилизируются либо в результате низкотемпературной термической обработки, либо в результате нагрева при изготовлении. Стабилизация обычно улучшает пластичность. Это обозначение применимо только к тем сплавам, которые, если их не стабилизировать, постепенно размягчаются при комнатной температуре.
H4xH4x Деформационно упрочненные и покрытые лаком или краской. Эти обозначения относятся к изделиям, которые закалены на растяжение и могут быть подвергнуты частичному отжигу во время термического отверждения, которое следует за покраской или лакировкой.
Вторая цифра после H указывает на конечную степень деформационного упрочнения: цифра 8 - самая твердая из всех, которые обычно указываются.
Третья цифра после H, когда она используется, обозначает разновидность двухзначного обозначения отпуска. Она используется, когда степень контроля отпуска, механические свойства или и то, и другое отличаются от, но близки к тем (или тем), которые характерны для двухзначного обозначения отпуска H, к которому она добавляется, или когда существенно изменяется какая-то другая характеристика.
Полностью мягкое отожженное состояние обозначается буквой O, а "как изготовлено", т.е. материал, не подвергавшийся последующей обработке, обозначается буквой F.
В качестве иллюстрации можно заметить, что 3103-0 обозначает конкретный алюминиево-марганцевый сплав в отожженном, мягком состоянии, а 3103-H16 - тот же сплав, деформированный до твердости три четверти.

Для иллюстрации этого, обратившись к таблицам 2 и 4, можно увидеть, что 3103-0 - это алюминиево-марганцевый сплав в мягком отожженном состоянии, а 3103-H16 - тот же сплав в три четверти твердости.

Благодаря гибкости составов, степени холодной обработки и варьированию температуры отжига можно добиться широкого диапазона механических свойств, особенно в листовых изделиях. Алюминиевые сплавы, прошедшие термическую обработку и возрастную закалку

Сплавы серий 2000, 4000, 6000, 7000 и 8000 реагируют подобным образом.

Широкий выбор составов сплавов, температур и времени термической обработки растворов, скорости закалки от температуры, выбор метода искусственного старения и степени деформации конечного продукта позволяет достичь широкого диапазона свойств. Для описания различных условий используется система стандартных обозначений, основанная на букве T, за которой следует цифра после обозначения сплава. Эти обозначения приведены в таблице 6.

Таблица 6. Определение обозначений термической обработки для алюминия и алюминиевых сплавов.

СрокОписание
T1Охлажденный в процессе формования при повышенной температуре и естественным образом выдержанный до практически стабильного состояния.
Это обозначение относится к изделиям, которые не подвергаются холодной обработке после охлаждения в процессе формования при повышенной температуре, или в которых эффект холодной обработки при сплющивании или выпрямлении не влияет на механические свойства
T2Охлажденные в процессе формования при повышенной температуре, прошедшие холодную обработку и естественную выдержку до практически стабильного состояния.
Это обозначение применяется к изделиям, которые подвергаются холодной обработке для повышения прочности после охлаждения в процессе формования при повышенной температуре, или в которых эффект холодной обработки при сплющивании или выпрямлении оказывает влияние на механические свойства.
T3Термообработанный раствор, холодная обработка и естественное старение до практически стабильного состояния.
Это обозначение относится к изделиям, которые подвергаются холодной обработке для повышения прочности после термической обработки раствором, или в которых эффект холодной обработки в виде сплющивания или выпрямления оказывает влияние на механические свойства.
T4Термообработанный раствор и естественная выдержка до практически стабильного состояния.
Это обозначение относится к изделиям, которые не подвергаются холодной обработке после термической обработки раствором, или в которых эффект холодной обработки в виде сплющивания или выпрямления не влияет на механические свойства.
T5Охлажденные в процессе формования при повышенной температуре и затем искусственно состаренные.
Это обозначение относится к изделиям, которые не подвергаются холодной обработке после охлаждения в процессе формования при повышенной температуре, или в которых эффект холодной обработки при сплющивании или выпрямлении не влияет на механические свойства.
T6Термообработанный раствор и затем искусственно состаренный.
Это обозначение относится к изделиям, которые не подвергаются холодной обработке после термической обработки раствором, или в которых эффект холодной обработки в виде сплющивания или выпрямления не влияет на механические свойства.
T7T7 Раствор, прошедший термообработку и передержанный/стабилизированный
Это обозначение применяется к изделиям, которые искусственно состарены после термической обработки раствором, чтобы вывести их за пределы точки максимальной прочности для обеспечения контроля некоторых важных характеристик, отличных от механических свойств.

Похожие статьи