Алюминиевые сплавы: классы, серии и обозначения

14.04.2020 Автор: VT-METALL

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Какие различают марки алюминия
• Марки первичного алюминия
• Марки технического алюминия
• Марки деформируемого алюминия
• Марки литейного алюминия
• Марки алюминия для раскисления
• Марки алюминия и его сплавов
• Основные марки алюминия и его сплавов (в таблице)
• Марки листов алюминия

Современную промышленность трудно представить без алюминия и его сплавов. И потому так важно знать, какие марки этого металла используются для тех или иных целей. К примеру, виды, применяемые для строительства фюзеляжа космического корабля, не подойдут для производства пищевой посуды и т. д.

Маркировка алюминия используется для обозначения процентного содержания различных примесей, а также технологии получения или обогащения. Давайте же разберемся, какими физико-химическими свойствами обладают те или иные марки этого металла и где они применяются.

Какие различают марки алюминия

Придание металлу определенных свойств, усиление его характеристик возможно за счет легирования его различными химическими элементами, такими как магний, медь, цинк, кремний, марганец.

Существуют разные марки алюминия, отвечающие определенным стандартам, к примеру, «АД0» по ГОСТу 4784-97. Во избежание путаницы классификация включает высокочастотные металлы.

Алюминий может быть следующих марок:

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

Помимо перечисленных марок алюминия, отдельно выделяют его соединения, с помощью которых создают сплавы с золотом, серебром, платиной, прочими драгоценными металлами. Такие соединения называют лигатурами.

Химический состав алюминиевых сплавов

Марки первичного алюминия

Примером этой группы можно назвать первичный алюминий марки «А5». Для его получения используется обогащенный глинозем. Встретить металл в чистом виде в природе невозможно, поскольку он обладает высокой химической активностью.

При взаимодействии с другими элементами металл образует бокситы, нефелины и алуниты. Впоследствии эти руды используются для получения глинозема, а затем путем определенных химико-физических реакций – чистого алюминия.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Требования, которым должны соответствовать марки первичного алюминия, установлены в ГОСТе 11069. Отметки об отнесении металла к определенному классу представляют собой вертикальные и горизонтальные полосы, наносимые на заготовки несмываемой краской определенных цветов. Первичный алюминий используется в ведущих промышленных областях, по большей части в тех, где необходимы повышенные технические характеристики сырья.

Преимущества и недостатки алюминиевой посуды

Посуда и столовые приборы из этого материала присутствуют на любой современной кухне. Основные преимущества кухонных предметов:

• хорошая теплопроводность – кастрюли и сковороды более быстро нагреваются;
• равномерный прогрев приготавливаемых блюд;
• небольшой вес разнообразных кухонных аксессуаров;
• абсолютная безвредность для продуктов питания из-за образования на их поверхности специальной оксидной пленки;
• удобное размещение предметов на полках в кухонном помещении.

О вреде посуды из этого металла можно говорить при ее неправильном использовании. Например, при отсутствии антипригарного покрытия в ней нельзя готовить кислые блюда, так как это приводит к выбросу металла в блюда и к отравлению. Остальные недостатки смотрите в видео ниже.

Марки технического алюминия

В марках технического (нелегированного) алюминия содержание посторонних примесей составляет не более 1 %.

По ГОСТу 4784-97 марки технического алюминия должны обладать повышенной антикоррозионной стойкостью. При этом их прочность не очень высока. Отсутствие в составе металла легирующих элементов приводит к образованию на его поверхности устойчивой защитной оксидной пленки.

Отличительными чертами марок технического алюминия являются высокая тепло- и электропроводность. Молекулярная решетка отличается почти полным отсутствием примесей, рассеивающих поток электронов. Подобные свойства позволяют применять металл в таких сферах, как приборостроение, изготовление оборудования для нагревания и теплообмена, освещения.

Принимают ли такой алюминий на лом и по какой цене

Сырье является не самым дорогим видом алюминиевого лома, но и не самым дешёвым. Прием пищевого алюминия в Москве на металлолом осуществляется по разным ценам за 1 килограмм. В нашей компании “ВторБаза” установлена следующая стоимость за килограмм на следующие виды лома:

• Алюминиевые банки — 30-51 руб.;
• Фольга — 45-76 руб.;
• Алюминиевая тара и посуда — 60-93 руб.

На окончательную стоимость такой продукции оказывают влияние:

• степень чистоты сплава и наличие в нем присутствующих примесей;
• объем собранной сдаваемой партии;
• качество и характеристики сплава.

Лом переплавляется и снова используется для изготовления кухонных предметов, аксессуаров и оборудования.

Марки деформируемого алюминия

Различные марки алюминия обрабатываются в горячем и холодном виде путем прокатки, прессования, волочения и т. п. Пластические деформации позволяют получать заготовки с разным продольным профилем: алюминиевые прутки, листы, ленты, плиты, профили и пр.

Требования, предъявляемые к деформируемым маркам алюминия, закреплены в ГОСТе 4784, OCT1 92014-90, OCT1 90048 и OCT1 90026. Отличительная черта металла заключается в твердой структуре раствора, в котором содержится большой процент эвтектики – жидкой фазы, находящейся в равновесии с двумя и более твердыми состояниями вещества.

Термические свойства

Температурное расширение

Данные о коэффициенте температурного расширения (КТР) для алюминия чистотой 99,99 % при различных температурах указаны в таблице 4.

Таблица 4 – Коэффициент температурного расширения (КТР) чистого алюминия 99,99 %

Температура плавления

Температура плавления чистого алюминия весьма чувствительна к степени чистоты – содержанию примесей. Экспериментально установлено, что температура плавления алюминий 99,996 % составляет 933,4 К или 660,25 ºС.

Температура затвердевания алюминия 660,323 ºС является одной из контрольных точек Международной практической температурной шкалы 1990 года, которая применяется для калибровки термометров и термопар.

Другие термические свойства чистого алюминия:

• Температура кипения: 2494 ºС
• Удельная теплоемкость: 0,900 кДж/кг·К при 25 ºС; 1,18 кДж/кг·К при 660,40 ºС (жидкое состояние)
• Скрытое тепло плавления: 397 кДж/кг
• Скрытое тепло образования пара: 10,78 МДж/кг
• Тепло воспламенения: 31,05 МДж/кг

Коэффициент теплопроводности

При температурах от умеренных до высоких, таких как выше 100 К, коэффициент теплопроводности k отожженного высокочистого (99,99+ %) является относительно независимым от степени чистоты. Ниже 100 К алюминий становится очень чувствительным к степени чистоты. Коэффициент теплопроводности чистого алюминия в интервале температуры от 100 до 933 К (от -173 до 660 ºС) плавно снижается с 3,02 до 2,08 Вт·см-1·К-1 [1].

Марки литейного алюминия

Фасонные изделия производятся из марок алюминия для литья, характерными свойствами которых является высокая удельная прочность, сочетающаяся с низкой плотностью. Благодаря этим особенностям возможно изготовление (отлив) деталей различной конфигурации без появления трещин.

Существует деление литейных марок металла на группы в соответствии с предназначением. Они бывают:

• высокогерметичными («АЛ2», «АЛ9», «АЛ4М»);
• высокопрочными и жароустойчивыми («АЛ19», «АЛ5», «АЛ33»);
• коррозионно-устойчивыми.

Для повышения свойств деталей из этих видов алюминия используют различные способы термической обработки.

Использование алюминия для пищевой упаковки

Из листового материала производится фольга и специальные формы, находящие все более широкое применение и используемые в виде упаковки. Это позволяет сохранять температуру и отличный вкус блюд, а также разогревать или замораживать их без потери качества или красивого внешнего вида.

Металл является безвредным для здоровья и не оказывает негативного влияния на свойства блюд. Алюминиевая упаковка, приобретающая и сохраняющая любую форму, используется для транспортировки полуфабрикатов, фаст-фуда, мяса и рыбы, а также другой продукции.

Марки алюминия и его сплавов

Существует деление алюминиевых сплавов на:

• деформируемые (используются для поковки и проката);
• литейные (для отлива деталей).

Требования к их химическому составу определены в ГОСТах 1131 и 4784-97.

В зависимости от типа упрочнения сплавы могут быть:

• термоупрочняемыми;
• упрочняемыми давлением.

Более распространенной является другая классификация, в основе которой лежат характеристики сплавов. Согласно ей термоупрочненные сплавы делятся на:

• жаропрочные («АК4», «АК4-1», «Д20», «1201»);
• высокопрочные («В93» и «В95»);
• высокопластичные средней прочности, или авиали, легируемые алюминием, магнием и кремнием («АД33», «АД31» и «АД35»);
• свариваемые с обычной прочностью («1925» и «1915»);
• дюрали с нормальной прочностью, легируемые алюминием, медью и магнием («Д16», «Д1» и «Д18»);
• ковочные («АК8» и «АК6»).

Термически неупрочняемые стали с повышенной коррозионной устойчивостью и свариваемостью делятся на:

• высокопластичные средней прочности, называемые магналиями («АМг1», «АМг6», «АМг2» и др.);
• высокопластичные низкой прочности, легируемые магнием («Д12» и «АМц»), и нелегируемые, или технический алюминий («АД1» и «АД0»).

При изготовлении листов должны соблюдаться требования ГОСТа 21631–76. Классифицируется продукция в зависимости от области применения и свойств:

1. Из кислотостойких марок листового алюминия производят баки для топлива, сварные емкости, элементы самолетов, заклепки, рамы и автомобильные радиаторы. Для металла характерна хорошая свариваемость и коррозионная устойчивость, повышенная пластичность и деформируемость. Для изготовления плоских кислотостойких листов используются сплавы алюминия марок «АМг» (2, 3, 5 и 6), легируемые марганцем и магнием.
2. Технический алюминий используется для отделочных и изоляционных работ. Его преимущества заключаются в финансовой экономии, обусловленной повышенной гибкостью и небольшой массой листов.
3. В строительстве широко применяется гладкий перфорированный алюминий, он используется для изготовления решеток воздуховодов, декоративных интерьерных деталей, усиления гипсокартонных углов. Отверстия в перфорированных деталях могут быть прямоугольными, круглыми, ромбовидными. Делаются они на специальных прессах координатно-пробивного типа.
4. Марки пищевого алюминия производятся из отожженных, полунагартованных и нагартованных (холоднодеформированных для упрочнения материала) сплавов («А5М», «А5Н2», «А5Н»), а также из не подвергавшегося термической обработке первичного алюминия («А7» или «АД0»). Для листов характерна высокая гигиеничность, отсутствие примесей и легирующих элементов.

Готовый прокат может быть как листами, толщиной от 0,3–2 мм, так и плитами, толщиной до 10,5 мм. Ширина проката составляет 0,5-2 м, длина – 2–7,2 м.

Отдельно отметим гофрированные алюминиевые листы (профилированные), используемые для кровельных работ. Их отличительными чертами являются долговечность и высокие эксплуатационные характеристики.

Профилированные изделия изготавливаются из марок алюминия, подходящих для гибки, и обладают следующими достоинствами:

• Благодаря небольшому весу листов их можно использовать для реконструкции старых сооружений. Из-за возраста конструкции могут не справиться с серьезными нагрузками, поэтому идеальным для них вариантом являются легкие гофрированные листы.
• Подходят для кровельных работ как в многоэтажных, так и в одноэтажных строениях.
• Благодаря гибкости металла он подходит для работ на кровлях со сложной конфигурацией.
• За счет простоты монтажа достаточно базовых навыков работы с листами, освоить которые можно без проблем.

Кроме того, выпускаются также алюминиевые анодированные листы с матовой, зеркальной или полуматовой поверхностью. Бытовые приборы, оконные жалюзи, осветительные приборы, декоративные элементы, солнечные батареи производятся из аланода – листа алюминия, имеющего зеркальную поверхность. Сфера его использования напрямую связана со светоотражающими способностями.

Прокат и низкосортный материал

Электротехнический алюминий, полученный в ходе литейного производства, принимают отдельно. Обычно это узлы для станков, автомобильные, самолетные элементы. Поршневой лом содержит кремний. Пункты проката принимают в Москве электротехнический алюминий с никелем, если компонента не более 2,8%.

Низкий сорт электротехнического алюминия – дробленый, стружка. Материал сортируют по типу сплава. Отдельный класс – разносортная стружка.

Особенности сдаваемого алюминия

Высоко ценится на пунктах проката в Москве электротехнический алюминий, очищенный от изоляции. При наличии трансформаторов их обязательно убирают с шины. Жилы очищают механически, поскольку обжиг ведет к расплавлению, появлению потеков на металле. Недопустимо наличие бумаги.

Продать авиационный провод

Самый ценный алюминий – блестящий, чистый. Наличие масла – повод снижения стоимости из-за засора. Если внутри присутствует жила из стали, необходима разделка. Не принимают изделия со следами окисления, краски. Перед сдачей необходимо удалить проволочную решетку, поврежденные части, содержащие примеси элементы.

Источники и примеры металлолома

Электротехнический алюминий широко распространен. Это тонкие или толстые провода, кабели, используемые в проводке в жилищах, крупных коммуникационных сетях. В новых системах алюминиевые детали встречаются реже долговечной меди, а вот в старых широко распространены. Поскольку многие меняют проводку на медную, количество электротехнического алюминия, годного на вторсырье, велико.

Таблица основных марок алюминия и его сплавов

Ниже приведены марки стали алюминия в соответствии с классами, к которым они относятся:

Согласно ГОСТу 4784-97 алюминий маркируется буквами и цифрами. Расшифровка марок алюминия приведена ниже, в ней используются следующие обозначения:

• «А» – технический алюминий;
• «Д» – дюралюминий;
• «АК» – алюминиевый сплав, ковкий;
• «АВ» – авиаль;
• «В» – высокопрочный алюминиевый сплав;
• «АЛ» – литейный алюминиевый сплав;
• «АМг» – алюминиево-магниевый сплав;
• «АМц» – алюминиево-марганцевый сплав;
• «САП» – спеченные алюминиевые порошки;
• «САС» – спеченные алюминиевые сплавы.

Классификация чистоты алюминия

Обычно применяется следующая, условная, классификация степеней чистоты алюминия [1]:

• 99,50-99,79 – алюминий промышленной чистоты (commercial purity)
• 99,80-99,949 – высокочистый алюминий (high purity)
• 99.950-99,9959 – сверхчистый алюминий (super purity)
• 99.9960-99,9990 – особо чистый алюминий (extreme purity)
• более 99,9990 – ультрачистый алюминий (ultra purity).

Ниже представлен обзор свойств алюминия со степенью чистоты от 99,50 и выше. О влиянии легирующих добавок и примесей на свойства алюминия и алюминиевых сплавов см. здесь.

Марки листов алюминия

Для производства этих заготовок используется алюминий или его сплавы, деформируемые в горячем виде, а затем прокатываемые в холодном.

Листы изготавливаются из:

• технического алюминия марок «А0», «АД0», «А5», «А6»;
• дюралевых сплавов марок «Д1», «Д12», «Д16»;
• деформируемых сплавов «АД31»;
• алюминиево-марганцовых сплавов «АМц»;
• алюминиево-магниевых – «АМг».

Чтобы повысить коррозионную устойчивость, листы плакируют, то есть покрывают пленкой из чистого алюминия, которая может иметь толщину, достигающую 5 % от общей толщины листа.

Поверхность стандартных алюминиевых листов (общего и специального назначения) обычно гладкая, имеющая повышенную, высокую или обычную отделку. Из листов производят нержавеющие изделия, используемые в таких отраслях промышленности, как топливная, пищевая, химическая, строительство и машиностроение.

Для производства листов используется алюминий и его сплавы марок «А5», «1105», «АД», «АМг1», «АМг3», «А6М», «АМг2», «АМг5», «АМц», «АМг6», «АД1», «ВД1», «Д16» и пр.

• Листовой алюминий марки «А5».

Поверхность листа марки «А5» – матовая, толщина варьируется от 0,5 до 10 мм, отделка обычного качества. По своему химическому составу он соответствует требованиям ГОСТа 11069-74. Реализуется как в листах, так и в рулонах.

Характеризуется высокой теплопроводностью, коррозионной стойкостью. Благодаря высоким пластическим свойствам металлопрокат марки «А5» легко формуется разными способами и обрабатывается. Эта марка алюминия подходит для сварки аргоном.

В зависимости от состояния металла листы могут быть:

• нагартованными (А5Н);
• мягкими или отожженными («А5М»).

«А5Н» относится к прочным маркам алюминия. Такое свойство обусловлено его холодной обработкой давлением. В то же время ударная вязкость и пластичность материала снижена.

Из листов марки «А5» изготавливают промышленные конструкции и оборудование, в том числе емкости для пищевых продуктов, декоративные элементы, покрытия для обшивки.

• Листовой алюминий марки «А6М».

При изготовлении отожженных листов из марок мягкого алюминия «А6М» соблюдаются требования ГОСТа 21631-76. Материал используется в пищевой промышленности. Алюминий «А6» по составу соответствует требованиям ГОСТа 11069-74.

• Листовой алюминий марки «1105».

Для изготовления проката «1105» используется дюралюминий, легированный магнием и медью. Для обозначения дюрали используются две первые цифры (11), для порядкового номера сплава – последние.

Листы алюминия марки «1105» используются для изготовления сварных конструкций и деталей, эксплуатируемых в условиях низких температур:

• Алюминиевый лист «1105Н» представляет собой нагартованный прокат, для придания большей прочности пластически деформированный. Изменение свойств и структуры обусловлены давлением, воздействующим на его поверхность. При снижении ударной вязкости и пластичности увеличиваются такие свойства, как прочность и твердость.
• Алюминиевый лист «1105М» представляет собой отожженный при высоких температурах металлопрокат, отличающийся пластичностью, ковкостью и мягкостью.
• Алюминиевые листы, имеющие утолщение и плакировочный слой, обозначаются «1105УМ», без плакировочного слоя – «1105АМ». Отличительной чертой является высокая устойчивость к воздействию агрессивной эксплуатационной среды.
• Закаленные, естественно состаренные алюминиевые листы, применяемые в различных промышленных областях, маркируются «1105Т». Сортамент с нормальной плакировкой обозначают «1105АТ».

• Листовой алюминий марки «АД».

Высокая пластичность и коррозионная устойчивость – отличительные черты листов «АД», изготавливаемых из технического алюминия с малым количеством примесей. Листы могут быть мягкими («АДМ») и нагартованными («АДН»). Используются в качестве заготовок в различных промышленных сферах.

• Листовой алюминий марки «АД1».

Материал можно приобрести как в листах, так и в рулонах. Для производства листового используется алюминий марки «АД1», соответствующий требованиям ГОСТа 21631-76 и ГОСТа 4784-74. Отличительные черты – простота формовки и механической обработки, коррозионная устойчивость. Чистота сплава в процентном отношении обозначена цифрами, деформируемый металл – буквами.

• Листовой алюминий марки «АМг1».

Это деформируемый сплав, для легирования которого используется магний. Цифрой обозначается содержание главного легирующего элемента (1 % магния). Отличительные черты материала – хорошая свариваемость, пластичность, коррозионная стойкость. Марки алюминия находят применение в производстве строительных конструкций и деталей в промышленной сфере.

• Листовой алюминий марки «АМг2».

Имеет характеристики аналогичные «АМг1», однако с двухпроцентным содержанием магния. Легко режется. Высокая электропроводность обусловлена небольшим включением примесей.

• Листовой алюминий марки «АМг3».

Содержит 3 % легирующего вещества – магния. Выпускается в форме рулонов и листов. Основные характеристики: отличная пластичность, коррозионная устойчивость, свариваемость. Из марок алюминия «АМг3» изготавливают средние по прочности конструкции, сварные баки, промышленные трубопроводы, гидравлическое оборудование, каркасы и обшивку железнодорожных вагонов.

• Листовой алюминий марки «АМг5».

Листы с 5%-ным с содержанием магния. Из марок авиационного алюминия изготавливают химические емкости, используемые под давлением, трубопроводы, сварные внешние конструкции, обшивку речных и морских судов, самолетов и грузовых автомобилей.

• Листовой алюминий марки «АМг6».

Деформируемый сплав, используемый так же, как и «АМг5», но с содержанием 6 % магния.

• Листовой алюминий марки «АМц».

Алюминиевые листы, в которых содержится 1–1,6 % марганца. Материал характеризуется легким свариванием, пластичностью, коррозионной устойчивостью. Его используют в производстве судовой обшивки, строительных конструкций, радиаторов, емкостей для напитков, декоративных элементов, химических емкостей, эксплуатируемых под высоким давлением.

• Листовой алюминий марки «ВД1».

Для производства «ВД1» используется дюралюминиевый деформируемый сплав высокой прочности, легированный магнием и медью. Отличается пластичностью, простотой обработки, коррозионной устойчивостью. Чтобы усилить стойкость к коррозии, применяют дополнительное плакирование, т. е. наносят слой чистого алюминия.

Различные марки алюминия широко применяются во всех сферах промышленности. Металл входит в пятерку наиболее распространенных в мире. В естественных условиях он является составной частью различных руд. Добавляя другие компоненты, создают различные марки алюминия, обладающие улучшенными характеристиками, например, более высокой коррозионной устойчивостью, прочностью, жаростойкостью.

Алюминиевые сплавы

Наиболее распространенные элементы в составе алюминиевых сплавов — медь, марганец, магний, цинк и кремний. Реже встречаются сплавы с титаном, бериллием, цирконием и литием.

Алюминиевые сплавы условно разделяют на две группы: литейные и деформируемые.

Для изготовления литейных сплавов расплавленный алюминий заливают в литейную форму, которая соответствует конфигурации получаемого изделия. Эти сплавы часто содержат значительные примеси кремния для улучшения литейных свойств.

Деформируемые сплавы сначала разливают в слитки, а затем придают им нужную форму.

Происходит это несколькими способами в зависимости от вида продукта:

1. Прокаткой, если необходимо получить листы и фольгу.
2. Прессованием, если нужно получить профили, трубы и прутки.
3. Формовкой, чтобы получить сложные формы полуфабрикатов.
4. Ковкой, если требуется получить сложные формы с повышенными механическими свойствами.

Оптические свойства

Спектральная отражательная способность

Отражательная способность гладкой алюминиевой поверхности по отношению к свету составляет более 90 % при длине волн от 0,9 до 12,0 мкм, для волн длиной 0,2 мкм эта отражательная способность снижается до 70 %. Для волн длиной ниже 0,2 мкм отражательная способность резко снижается.

Максимальная отражательная способность достигается путем осаждения алюминия из газовой фазы (пара), которое дает очень гладкие поверхности. Для достижения максимальной отражательной способности эти газофазные пленки требуют толщины не менее 10-5 см.

Отражательная способность алюминиевой поверхности снижается с повышением ее шероховатости. Алюминиевая поверхность после пескоструйной обработки может отражать только 15-25 % света по сравнению с полированной поверхностью материала того же химического состава. На рисунке 3 показана нормальная отражательная способность различных поверхностей чистого алюминия.

Рисунок 3 – Спектральная отражательная способность чистого алюминия [1]

Удельное электрическое сопротивление

Принятая величина удельного электрического сопротивления сверхчистого алюминия (99,990 %) при 20 ºС составляет 2,2548×10-8 Ом·м или 64,94 % от Международного стандарта отожженной меди (IACS). Электрическое сопротивление алюминия чистоты 99,9 % при различных температурах показано в таблице 5.

Таблица 5 – Удельное электрическое сопротивление чистого алюминия (99,90 %)

Электрическая проводимость чистого алюминия является изотропной, если только в нем не присутствуют ориентированные дислокации.

Влияние размера зерна на удельное электрическое сопротивление в промышленном алюминии является незначительным. Однако, нагартованный алюминий имеет в направлении полученной холодной пластической деформации несколько более высокую – на 0,5-1,0 % – электрическую проводимость.