EN AW-2011 T3: Алюминиевый сплав для высокоточной обработки резанием

Обзор сплава EN AW-2011 T3

Алюминиевый сплав EN AW-2011 (серия 2xxx, основной легирующий элемент — медь) в состоянии T3 (закалка с последующим естественным старением) — это классический «автоматный» сплав, созданный для высокоскоростной точной обработки резанием. Он обеспечивает образование коротких ломkich опилок, позволяет держать микронные допуски и дает блестящую обрабатываемую поверхность без дополнительной отделки. Однако сплав имеет низкую коррозионную стойкость и плохую сварность, что ограничивает сферы применения.

Основные свойства

Общие физические свойства

Свойство	Температура	Значение	Состояние	Стандарты	Форма проката
Плотность	—	2,82 г/см³	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Плотность	—	2,83 г/см³	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Плотность	20,0 °C	2,82 г/см³	T3	EN 573-3	Пруток, труба, проволока

Механические свойства

Свойство	Температура	Значение	Состояние	Стандарты	Форма проката	Примечание
Предел усталости на изгиб	—	125,0 МПа	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	—
Модуль упругости	—	70,0 ГПа	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	—
Модуль упругости	—	72,5 ГПа	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	—
Относительное удлинение при разрыве	—	6,0 %	T3	EN 573-3, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	A50
Относительное удлинение при разрыве	—	6,0 %	T3	EN 573-3, EN 1301	Лента, лист, пластина, труба, пруток	—
Относительное удлинение при разрыве	—	8,0 %	T3	EN 573-3, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	A50
Относительное удлинение при разрыве	—	8,0 %	T3	EN 573-3, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	A100
Относительное удлинение при разрыве	—	10,0 %	T3	EN 573-3, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	A100
Относительное удлинение при разрыве	20,0 °C	4,0 %	T3	EN 573-3	Проволока	A100
Относительное удлинение при разрыве	20,0 °C	6,0 %	T3	EN 573-3	Труба	A50
Относительное удлинение при разрыве	20,0 °C	8,0 %	T3	EN 573-3	Пруток, труба	A50
Относительное удлинение при разрыве	20,0 °C	8,0 %	T3	EN 573-3	Труба	—
Относительное удлинение при разрыве	20,0 °C	10,0 %	T3	EN 573-3	Пруток, труба	—
Твердость Бринелля	20,0 °C	90 HB	T3	EN 573-3	Пруток, труба	—
Критическая интенсивность напружений (в состоянии плоского деформирования)	—	22,0 – 35,0 МПа·√м	—	—	—	Типично для деформируемых сплавов серии 2000
Коэффициент Пуассона	—	0,33	—	—	—	Типично для деформируемых сплавов серии 2000
Модуль сдвига	—	27,3 ГПа	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	—
Предел прочности на разрыв (Rm)	—	280,0 МПа	T3	EN 573-3, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	—
Предел прочности на разрыв	—	290,0 МПа	T3	EN 573-3, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	—
Предел прочности на разрыв	—	300,0 МПа	T3	EN 573-3, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	—
Предел прочности на разрыв	—	310,0 МПа	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	—
Предел прочности на разрыв	—	320,0 МПа	T3	EN 573-3, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток	—
Предел прочности на разрыв	20,0 °C	280,0 МПа	T3	EN 573-3	Пруток	—
Предел прочности на разрыв	20,0 °C	290,0 МПа	T3	EN 573-3	Труба	—
Предел прочности на разрыв	20,0 °C	300,0 МПа	T3	EN 573-3	Пруток	—
Предел прочности на разрыв	20,0 °C	310,0 МПа	T3	EN 573-3	Труба	—
Предел прочности на разрыв	20,0 °C	320,0 МПа	T3	EN 573-3	Пруток	—
Предел прочности на разрыв	20,0 °C	370,0 МПа	T3	EN 573-3	Проволока	—

Тепловые свойства

Свойство	Температура	Значение	Состояние	Стандарты	Форма проката
Коэффициент линейного термического расширения	-50 °C	2,14·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток, проволока
Коэффициент линейного термического расширения	-50,0 °C	2,14·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток, проволока
Коэффициент линейного термического расширения	20 °C	2,14·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток, проволока
Коэффициент линейного термического расширения	20 °C	2,29·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Коэффициент линейного термического расширения	20 °C	2,34·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Коэффициент линейного термического расширения	20 °C	2,40·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток, проволока
Коэффициент линейного термического расширения	20 °C	2,50·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Коэффициент линейного термического расширения	100 °C	2,29·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Коэффициент линейного термического расширения	100,0 °C	2,29·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3	Пруток, труба, проволока
Коэффициент линейного термического расширения	100,0 °C	2,29–2,31·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3	Пруток, труба, проволока
Коэффициент линейного термического расширения	100,0 °C	2,31·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3	Пруток, труба, проволока
Коэффициент линейного термического расширения	100 °C	2,34·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Коэффициент линейного термического расширения	200 °C	2,40·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток, проволока
Коэффициент линейного термического расширения	200,0 °C	2,40·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток, проволока
Коэффициент линейного термического расширения	300 °C	2,50·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Коэффициент линейного термического расширения	300,0 °C	2,50·10⁻⁵ 1/К	T3	EN 573-3	Пруток, труба, проволока
Температура плавления	—	540,0 – 645,0 °C	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Температура плавления	—	585,0 – 650,0 °C	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Удельная теплоемкость	—	864,0 Дж/(кг·К)	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Удельная теплоемкость	20,0 °C	864,0 Дж/(кг·К)	T3	EN 573-3	Пруток, труба, проволока
Теплопроводность	—	170,0 – 220,0 Вт/(м·К)	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Теплопроводность	20,0 °C	151,0 – 172,0 Вт/(м·К)	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Пруток, труба, проволока, лента, лист, пластина, пруток

Электрические свойства

Свойство	Температура	Значение	Состояние	Стандарты	Форма проката
Электрическая проводимость	—	24,0 – 32,0 МСм/м	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Электрическая проводимость	20,0 °C	23,0 – 26,0 МСм/м	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Пруток, труба, проволока, лента, лист, пластина, пруток
Электрическое сопротивление	—	3,13·10⁻⁸ – 4,17·10⁻⁸ Ом·м	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Электрическое сопротивление	—	3,85·10⁻⁸ – 4,35·10⁻⁸ Ом·м	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток

Химический состав (масс. %)

Элемент	Содержание	Состояние	Стандарты	Форма проката
Висмут (Bi)	0,2 – 0,6 %	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Пруток, труба, проволока, лента, лист, пластина
Медь (Cu)	4,5 – 6,0 %	T3	EN 573-3	Пруток, труба
Медь (Cu)	5,0 – 6,0 %	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Пруток, труба, проволока, лента, лист, пластина
Железо (Fe)	0,5 % (макс.)	T3	EN 573-3	Пруток, труба
Железо (Fe)	0,7 % (макс.)	T3	EN 573-3	Пруток, труба, проволока
Железо (Fe)	0,70 % (макс.)	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Лента, лист, пластина, труба, пруток
Свинец (Pb)	0,2 – 0,6 %	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Пруток, труба, проволока, лента, лист, пластина
Кремний (Si)	0,4 % (макс.)	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Пруток, труба, проволока, лента, лист, пластина
Цинк (Zn)	0,3 % (макс.)	T3	EN 573-3, EN 1301, EN 754	Пруток, труба, проволока, лента, лист, пластина

Примечание: Остальное — алюминий (баланс). Бисмут и свинец добавляются для улучшения режущей способности (образование коротких опилок).

Технологические свойства

Свойство	Оценка
Анодирование	Декоративное: не подходит; Защитное: плохо
Паяние	Твердое (с флюсом / без флюса): не подходит / —; Паяние трением: достаточно
Коррозионная стойкость	Морская вода: плохо; Атмосферная: достаточно
Обрабатываемость давлением	Вытяжка / Уплотнение: — / приемлемо

Области применения

Главная ниша AW-2011 T3 — массовое производство деталей высокой точности на автоматах и ЦНС-станках:

• Точные детали часов, приборов, оптики
• Крепежи: болты, винты, гайки, шпильки (класс прочности до 8.8)
• Фитинги, муфты, переходники гидравлики и пневматики
• Валовые детали, шестерни, кулачки малого модуля
• Электрические контакты, клеммы, штыри
• Медицинские инструменты и имплантаты (после покрытия)
• Авиационные крепежные изделия (нити, заклепки) — по спец. ТУ

Особенности обработки резанием

• Скорость резания: 300–500 м/мин (твердый сплав), до 1000 м/мин (ПКД-инструмент)
• Инструмент: Твердые сплавы (K10–K20), ПКД, церметы
• Опилки: Короткие, ломкие, легко удаляются — идеально для автоматов
• Поверхность: Ra 0,4–0,8 мкм без шлифовки
• Охлаждение: Эмульсия или минимальная смазка (MQL) — исключает припекание

Ограничения и меры предосторожности

• Коррозия: Требует защитных покрытий (анодирование сложное, лучше — химическое оксидирование, лаки, порошковая покраска, кодирование)
• Сварка: Не рекомендуется (горячие трещины, пористость, потеря прочности в ЗТН). Допускается только паяние трением или мягкое паяние
• Напряжения: При большом объеме снятия материала возможна деформация — рекомендуется грубая + чистовая обработка с промежуточным отжигом
• Токсичность: Содержит свинец (до 0,6%) — при сухой обработке нужна втяжка, при утилизации — учет как опасных отходов

Аналоги и замена

Стандарт	Обозначение	Примечание
EN / DIN	EN AW-2011 / AlCu6BiPb / 3.1655	Европейский стандарт
ISO	AlCu6BiPb	Международный
AA (USA)	2011	Американский аналог
BS (UK)	FC1	Британский
JIS (Japan)	A2011	Японский
ГОСТ (РФ/СНГ)	Д16 (близкий, но без Bi/Pb), АД31 (другой состав)	Прямого аналога с Bi/Pb нет; для обработки используют Д16Т, В95

Выбор между AW-2011 и другими сплавами

Критерий	AW-2011 T3	AW-6082 T6	AW-7075 T6	AW-2017A T4
Обрабатываемость резанием	★★★★★ (эталон)	★★★☆☆	★★★★☆	★★★★☆
Прочность (Rm, МПа)	280–370	290–310	510–570	370–420
Коррозионная стойкость	Низкая	Хорошая	Низкая	Низкая
Сварность	Плохая	Хорошая	Плохая	Плохая
Анодирование	Плохое	Хорошее	Приемлемое	Приемлемое
Цена (отн.)	1,0	0,9	1,3	1,1

Выбирайте AW-2011 T3, если главная задача — максимальная производительность и качество обработки резанием на автоматах. Для свариваемых конструкций, коррозионных сред или декора — смотрите в сторону 6xxx серий.