Марки алюминия и их применение

Марки алюминия: виды, свойства и области применения

Сегодня алюминий используется практически во всех отраслях промышленности, начиная с производства пищевой посуды и заканчивая созданием фюзеляжей космических кораблей. Для тех или иных производственных процессов подходят только определенные марки алюминия, которые обладают определенными физико-химическими свойствами.

Виды алюминия

Все марки металла описаны и внесены в единую систему признанных национальных и международных стандартов: Европейских EN, Американских ASTM и международных ISO. В нашей стране марки алюминия определены ГОСТом 11069 и 4784. Во всех документах алюминий и его сплавы рассматриваются отдельно. При этом сам металл подразделяется именно на марки, а сплавы не имеют конкретно определенных знаков.

В соответствии с национальными и международными стандартами, следует выделить два вида микроструктуры нелегированного алюминия:

• высокой чистоты с процентным содержанием более 99,95%;
• технической чистоты, содержащей около 1% примесей и добавок.

В качестве примесей чаще всего рассматривают соединения железа и кремния. В международном стандарте ISO для алюминия и его сплавов выделена отдельная серия.

Марки алюминия

Технический вид материала делится на определенные марки, которые закреплены за соответствующими стандартами, например АД0 по ГОСТ 4784-97. При этом в классификацию входит и металл высокой частоты, чтобы не создавать путаницу. Данная спецификация содержит следующие марки:

1. Первичный (А5, А95, А7Е).
2. Технический (АД1, АД000, АДС).
3. Деформируемый (АМг2, Д1).
4. Литейный (ВАЛ10М, АК12пч).
5. Для раскисления стали (АВ86, АВ97Ф).

Кроме того, выделяют и категории лигатуры – соединения алюминия, которые используются для создания сплавов из золота, серебра, платины и других драгоценных металлов.

Первичный алюминий

Первичный алюминий (марка А5) – типичный пример данной группы. Его получают путем обогащения глинозема. В природе металл в чистом виде не встречается ввиду его высокой химической активности. Соединяясь с другими элементами, он образует бокситы, нефелины и алуниты. Впоследствии из этих руд получают глинозем, а из него с помощью сложных химико-физических процессов – чистый алюминий.

ГОСТ 11069 устанавливает требования к маркам первичного алюминия, которые следует отметить путем нанесения вертикальных и горизонтальных полос несмываемой краской различных цветов. Данный материал нашел широкое применение в передовых отраслях промышленности, главным образом там, где от сырья требуются высокие технические характеристики.

Технический алюминий

Техническим алюминием называют материал с процентным содержанием инородных примесей менее 1%. Очень часто его также называют нелегированным. Технические марки алюминия по ГОСТу 4784-97 характеризуются очень низкой прочностью, но высокой антикоррозионной стойкостью. Благодаря отсутствию в составе легирующих частиц на поверхности металла быстро образуется защитная оксидная пленка, которая отличается устойчивостью.

Деформируемый алюминий

К деформируемому алюминию относят материал, который подвергают горячей и холодной обработке давлением: прокатке, прессованию, волочению и другим видам. В результате пластических деформаций из него получают полуфабрикаты различного продольного сечения: алюминиевый пруток, лист, ленту, плиту, профили и другие.

Область применения деформируемого алюминия, как и та, где применяется алюминиевый пруток, достаточно обширна. Он используется как в областях, требующих высоких технических характеристик от материалов – в корабле- и самолетостроении, так и на строительных площадках в качестве сплава для сварки.

Литейный алюминий

Литейные марки алюминия используются для производства фасонных изделий. Их главной особенностью является сочетание высокой удельной прочности и низкой плотности, что позволяет отливать изделия сложных форм без образования трещин.

1. Высокогерметичные материалы (АЛ2, АЛ9, АЛ4М).
2. Материалы с высокой прочностью и жароустойчивостью (АЛ 19, АЛ5, АЛ33).
3. Вещества с высокой антикоррозионной устойчивостью.

Очень часто эксплуатационные характеристики изделий из литейного алюминия повышают различными видами термической обработки.

Алюминий для раскисления

На качество изготавливаемых изделий оказывает влияние и то, какие имеет алюминий физические свойства. И применение низкосортных сортов материала не ограничивается созданием полуфабрикатов. Очень часто он используется для раскисления стали – удаления из расплавленного железа кислорода, который растворен в нем и повышает тем самым механические свойства металла. Для проведения данного процесса чаще всего применяются марки АВ86 и АВ97Ф.

Алюминиевые сплавы

Алюминий имеет колоссальное значение в промышленности вследствие повышенной пластичности, высокого уровня тепло- и электропроводности, низкой коррозии, поскольку образующаяся на поверхности пленка Al2O3 выступает защитником от окисления. Из алюминия получается отличный тонкий прокат, фольга, любой формы профиль при помощи прессования и других видов обработки давления. Из него создают разного типа провода, применяемые в электроаппаратуре.
Алюминий, как и железо очень редко применяется в чистом виде. Чтобы придать им заданные полезные качества на производстве добавляют небольшие количества (не больше 1 %) иных элементов, называемых легирующими. Таким образом получают сплавы железа, алюминия и других металлов.

Физические параметры алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы имеют плотность, которая незначительно отличается от плотности чистого металла (2.7 г/см3). Она колеблется от 2.65 г/см3 для сплава АМг6 до 2.85 г/см3 для сплава В95.
Процедура легирования почти не оказывает влияния на величину модуля упругости и модуля сдвига. К примеру, модуль упругости упрочненного дюралюминия Д16Т почти такой же, как модуль упругости чистого металла А5 (Е=7100 кгс/мм2). Тем не менее, за счет того, что максимум текучести сплавов на несколько единиц превышает максимум текучести чистого алюминия, сплавы алюминия уже можно использовать в качестве конструкционного материала с различным уровнем нагрузок (все зависит от марки сплава и его состояния).
Вследствие низкого показателя плотности удельное значение максимума прочности, максимума текучести и модуля упругости (соответствующие параметры, разделенные на величину плотности) для прочных алюминиевых сплавов можно сравнить с такими же показателями удельных величин для стали и титановых сплавов. Это дает возможность алюминиевым сплавам с высокой прочностью вы ступать конкурентами для стали и титана, однако исключительно до температур не выше 200 С.
Большая часть алюминиевых сплавов отличается худшей электро- и теплопроводностью, коррозионной стойкостью и свариваемостью в сравнении с чистым алюминием.
Известно, что сплавы с более высокой степенью легирования характеризуются существенно меньшей электро- и теплопроводностью. Эти показатели находятся в непосредственной зависимости от состояния сплава.
Самые лучшие коррозионные свойства алюминиевых сплавов наблюдаются у сплавов АМц, АМг, АД31, а худшие – у высоко-прочных сплавов Д16, В95, АК. Помимо этого, коррозионные показатели термоупрочняемых сплавов в значительной степени зависят от режима закалки и старения. К примеру, сплав Д16 чаще всего используется в естественно-состаренном состоянии. Тем не менее, при температуре более 80оС его коррозионные показатели существенно снижаются и для использования в условиях более высоких температур зачастую применяют искусственное старение.
Хорошо поддаются всем видам сварки сплавы АМц и Амг. В процессе сварки нагартованного проката в области сварочного шва осуществляется отжиг, по этой причине прочность шва приравнивается к прочности основного материала в отожженном состоянии.

Виды алюминиевых сплавов

Сегодня очень развито производство алюминиевых сплавов. Существует два типа алюминиевых сплавов:

• деформируемые, из которых создают листы, трубы, профиль, паковки, штамповки
• литейные, из которых осуществляется фасонное литье.

Широкое применение алюминиевых сплавов обусловлено их свойствами. Такие сплавы очень популярны в авиации, автомобилестроении, судостроении и прочих сферах народного хозяйства.
Неупрочняемые сплавы Al – Mn (АМц) и Al – Mg (АМг) являются коррозионностойкими материалами, из которых изготавливают бензобаки, маслобаки, корпуса судов.
Упрочняемые сплавы Al -Mg – Si (АВ, АД31, АД33) применяются для создания лопастей и деталей кабин вертолетов, барабанов колес гидросамолетов.
Сплав алюминия и меди – дюралюминий или дюраль. Сплав с кремнием называют силумином. Сплав с марганцем – АМц имеет повышенную коррозионную стойкость. Такие элементы, как Ni, Ti, Cr, Fe в сплаве способствуют повышению жаропрочности сплавов, затормаживанию процесса диффузии, а присутствие лития и бериллия повышают модуль упругости.
Жаропрочные алюминиевые сплавы системы Al – Cu – Mn (Д20, Д21) и Al – Cu – Mg – Fe – Ni (АК – 4 – 1) используют для создания поршней, головок цилиндров, дисков, лопаток компрессоров и прочих деталей, которым предстоит функционировать при температурах до 300°С. Жаропрочности можно достичь легированием Ni, Fe, Ti, (Д20, Д21, АК – 4 – 1).
Литейные алюминиевые сплавы используют для создания литых заготовок. Это сплавы Al – Si (силумины), Al – Cu (дюрали), Al – Mg (Амг). В числе силуминов стоит отметить сплавы Al – Si (AЛ – 2), Al – Si – Mg (АЛ – 4, АЛ – 9, АЛ – 34), упрочняемые при помощи термообработки. Силумины отлично поддаются литью, а также обработке резанием, свариванием, также их можно анодировать и даже пропитывать лаками.
Высокопрочные и жаропрочные литейные сплавы систем Аl – Cu – Mn (АЛ – 19), Al – Cu – Mn – Ni (АЛ – 33), Al – Si – Cu – Mg (АЛ – 3, АЛ – 5). Прошедшие процесс легирования хромом, никелем, хлором или цинком выдерживают температуру до 300°С. Из них создают поршни, головки блока, цилиндров.
Спеченный алюминиевый порошок (САП) получают методом прессования (700 МПа) при температуре от 500 до 600°С алюминиевой пудры. САП отличается повышенной прочностью и уровнем жаропрочности до 500°С.

Марки алюминиевых сплавов

Определенные характеристики алюминиевых сплавов соответствуют конкретным маркам этих сплавов. Признанные международные и национальные нормативы (раньше были немецкие DIN, а сегодня европейские EN, американские ASTM и международные ISO) также как и российские ГОСТы рассматривают по отдельности чистый алюминий и его сплавы. Чистый алюминий согласно этим документам делят на марки (grades), а не на сплавы (alloys).
Все марки алюминия делят на:

• алюминий высокой чистоты (99,95 %)
• технический алюминий, имеющий около 1 % примесей или добавок.

Стандарт EN 573-3 определяет разные по чистоте версии алюминия, к примеру, «алюминий EN AW 1050A», и алюминиевые сплавы, к примеру, «сплав EN AW 6060». В тоже время, достаточно часто алюминий называют сплавом, к примеру, «алюминиевый сплав 1050А».
В российских стандартах, к примеру, в документе ГОСТ 4784-97 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые» и иных документах по алюминию и алюминиевым сплавам, вместо термина «обозначения» используется близкие термин «марка», только в английском эквиваленте «grade». По существующим стандартам нужно использовать фразы типа «алюминий марки АД0» и «алюминиевый сплав марки АД31».
Однако зачастую термин «марка» используют лишь для алюминия, а алюминиевые сплавы называют просто «алюминиевыми сплавами» без всяких марок, к примеру, «алюминиевый сплав АД31».
Иногда люди путают термин «марка» с термином «маркировка». ГОСТ 2.314-68 определяет термин маркировка, как совокупность знаков, характеризующих продукт, к примеру, обозначение, шифр, номер партии (серии), дата изготовления, товарный знак фирмы. При этом марка – это монтажные или транспортные обозначения. Следовательно, обозначение или марка сплава – это всего лишь небольшая часть маркировки, но не сама маркировка.
Марку алюминия или сплава наносят на один из торцов слитка, чушки. При помощи несмываемой краски наносят цветные полосы, которые являются маркировкой. К примеру, согласно ГОСТ 11069-2001 алюминий марки А995 промаркирован четырьмя зелеными вертикальными полосами.
Согласно документу ГОСТ 11069-2001 марки алюминия обозначаются цифрам после запятой в процентном содержании алюминия: А999, А995, А99, А85, А8, А7, А6, А5 и А0. При этом самый чистый алюминий – А999, в нем содержится 99,999 % алюминия. Он используется для лабораторных опытов. В промышленной отрасли используют алюминий высокой чистоты – от 99,95 до 99,995 % и технической чистоты – от 99,0 до 99,85 %.

Донской Алюминий

Применение алюминиевых листов

Вы можете сказать какой алюминиевый лист применяется на каждой картинке? Затрудняетесь?
Давайте вместе попробуем разобраться в основных алюминиевых сплавах и их применении.

Для начала рассмотрим состояние алюминиевых листов.

ГОСТ 21631-76 определяет нам 7 возможных состояний листа, остановимся только на самых распространенных:

1) отожженные – М;

Мягкий алюминиевый лист, легко поддается деформации.

2) полунагартованные — Н2;

Алюминиевый лист более жесткий, чем в состоянии “М”, также легко поддается деформации (выдерживает сгибание до 90град.). Хорошо держит форму, жесткое состояние препядствует образованию вмятин, поэтому наиболее часто применяется в теплоизоляции труб.

3) нагартованные – Н;

Нагартовкой называют способ упрочнения металла с помощью холодной деформации (дополнительная прокатка на станке).

4) закаленные и естественно состаренные – Т;

Твердые алюминиевые листы. Более сложен в обработке ( при сгибании под 90 град лопается). Применяется в деталях и узлах с высокой нагрузкой.

Сплавы 1105, ВД1.

Лист алюминиевый технический применяется в качестве изоляционного и отделочного материала. Малый вес листа и его гибкость обеспечивают невысокие затраты и удобство при проведении изоляционных работ. Наиболее часто применяемые сплавы 1105АН2, ВД1АН2. Также для теплоизоляции используется сплав АД1Н2.

Сплавы группы “алюминий-магний”: АМГ2, АМГ3, АМГ5, АМГ6.

Кислотостойкий алюминиевый лист изготавливают из алюминия, легированного магнием и марганцем. Марки АМг2М, АМг3М, АМг5М, АМг6М имеют высокие антикоррозионные характеристики, прекрасно свариваются. Поэтому их широко применяют в производстве сварных ёмкостей, баков для топлива и других деталей в самолётостроении. Отлично подходит как при промышленном судостроении, так и для частного изготовления катеров, лодок, катамаранов.

Пищевой алюминиевый лист изготавливается из марок первичного алюминия – нагартованные (А5Н, АД1Н), полунагартованные (А5Н2, АД1Н2), отожжённые (А5М, АД1М).

Листы из алюминия марки АМц обладают повышенной пластичностью, легко поддаются деформации. Используются в полунагартованном и нагартованном состоянии в автомобилестроении для изготовления радиаторов, рам, заклёпок. Также может применяться в пищевом производстве, но без прямого контакта с пищевыми продуктами.

Сплавы Д16, Д19, В95.

Д16АМ – это дюралюминий отожженный, с нормальным плакированием. Д16АМ относится к высокопрочному виду дюралюминия, отличается устойчивостью к внешним воздействиям. Д16АМ не становится хрупким на морозе, поэтому применяется в условиях, при которых применение других видов стали становится невозможно. Наиболее широкое применение лист из сплава Д16АМ находит в производстве различных деталей, изготавливаемых методом штамповки.

Д16АТ – производится из сплава алюминия с легирующими элементами, основным из которых является медь. Сплав используют для изготовления гнутых профилей. Преимуществом Д16АТ можно выделить то, что деталь из такого сплава сразу получается твёрдой, без дополнительной термообработки.

Д16Т – дюралюминий, произведенный из сплава алюминия с медью и марганцем. Д16Т обладает хорошей пластичностью и повышенными усталостными характеристиками. Спектр применения сплава широк. Д16Т применяют в строительстве, авиастроении, судостроении, производстве мебели и в других отраслях.

В95 – прочный авиационный сплав. Применяется для обшивок верха крыла (плит, листов), стрингеров (гнутых листовых и прессованных), балок, стоек и других элементов фюзеляжа и крыла современных самолетов (ТУ-204, Ил-96, Бе-200) и других высоконагруженных конструкций, работающих в основном на сжатие.

Сплавы Д16, В95 не свариваются аргоно-дуговой и газовой сваркой . Поэтому для сочленения полуфабрикатов (толстых листов, профилей и панелей) наиболее часто применяют заклепочные соединения.

Алюминий листовой: виды алюминиевых сплавов и сфера применения

Алюминий — это металл серебристо-белого цвета, который отличается высоким уровнем устойчивости к воздействию коррозии, низкой плотностью, превосходной пластичностью и электропроводностью. Антикоррозийная защита материала обуславливается образованием особой пленки при контакте с воздухом. Именно она предотвращает появление ржавчины на изделиях из алюминия.

Этот металл нейтрален при взаимодействии с питательными продуктами. Также он характеризуется высокой стойкостью к большей части органических кислот. Помимо этого, он прекрасно подвергается обработке давлением, что позволяет делать из алюминия самые разные конструкции. Для того чтобы наделить металл уникальными свойствами, его нередко легируют (сплавляют с другим металлом):

Виды сплавов

Сплавы алюминия делятся на литейные и деформируемые. Химический состав деформируемого вида (а горячекатаные листы относятся именно к нему) определяется ГОСТами 4784−97 и 1131. По виду упрочнения данные сплавы подразделяются на упрочняемые высоким давлением и термоупрочняемые. Но зачастую специалисты классифицируют материал иначе, основываясь на его характеристиках. Сплавы термоупрочняемые бывают:

• высокого уровня прочности: В95 и В93;
• жаростойкими: 1201, Д20, АК-4 и АК-4−1;
• среднепрочными и высокопластичными: АД-35 (авиали), АД-31 и АД-33;
• стандартной прочности: 1915 и 1925;
• дюрали: Д-18, Д-1 и Д-16;
• ковочными: АК-6 и АК-8.

К нетермоупрочняемым алюминиевым сплавам относятся следующие:

• магналии (среднепрочные высокопластичные): АМг-6, АМг-1, АМг-2 и др.;
• низкопрочные высокопластичные: АМц и Д-12, АДО и АД-1.

Разновидности изделий и ГОСТ

Сегодня производство алюминиевых листов регламентируется ГОСТом 21631−76. Изделия могут иметь разное предназначение, потому они делятся на несколько типов:

1. Кислостойкие. Часто используются для изготовления сварочных емкостей и топливных баков, что обуславливается высокой антикоррозийной стойкостью и отличной обработкой. Производится продукция из сплавов с марками АМг, которые подвергаются легированию магнием и марганцем. Такие изделия также нередко используются при производстве радиаторов, рамных конструкций и заклепок.
2. Технические: отличный материал для изоляции и отделки. Применение технического алюминия позволяет сэкономить благодаря небольшому весу листов из него и хорошей гибкости.
3. Перфорированные с гладкой поверхностью: используются для усиления углов гипсокартонных конструкции, решеток воздухоотводов и декоративных элементов. Изделия перфорированного типа могут обладать отверстиями разной формы, которые создаются с помощью специального прессовального оборудования.
4. Пищевые: для таких листов применяются нагартованные и отожженные сплавы. Эти изделия имеют высокую степень гигиеничности, так как в их составе нет никаких легирующих компонентов и примесей.

Анодированная и гофрированная продукция

Отдельно следует выделить гофрированный листовой алюминий, который применяется для устройства долговечной и качественной кровли. Преимущества таких изделий налицо:

• небольшая масса листов позволяет осуществлять реконструкцию старых сооружений, так как они не во всех случая могут выдерживать значительные нагрузки;
• возможность применения профилированных листов для крыш обыкновенных домов и многоэтажек;
• высокий уровень гибкости позволяет работать с кровлями, которые имеют даже очень сложный дизайн;
• легкий монтаж позволяет выполнить его даже новичкам.

Сегодня в продаже можно встретить и анодированную продукцию, которая может иметь зеркальную или матовую поверхность. Она применяется для создания оконных жалюзи, бытового оборудования, осветительных устройств, декоративных деталей и солнечных батарей.

Анодирование представляет собой электрохимический процесс, в результате которого на поверхности металла формируется специальная пленка с защитными свойствами.

Особенности производства

Весь цикл производства алюминиевых листов включает в себя несколько стадий: термическая деформация, холодное волочение или прокатка.

Определенные габариты и форму листа получить несложно, потому что алюминиевые сплавы, как уже было сказано выше, являются очень пластичными. В конечной продукции не должно быть никаких трещин, пузырьков, разрывов и следов коррозии.

Также алюминий листовой классифицируется на следующие типы:

• неплакированные и плакированные изделия (плакировка может быть нормальной или же утолщенной);
• искусственно или естественно состаренные;
• без термической обработки;
• полунагартованные;
• отожженные;
• нагартованные, подвергнутые закалке и естественному старению.

Листы из алюминия — очень востребованный материал, что обусловлено общедоступностью и прекрасным эксплуатационным свойствам.