Понимание обозначений алюминиевых сплавов: практическое руководство

Алюминий — легкий но невероятно прочный металл, делая его отличным выбором для многих применений в автомобильной, аэрокосмической и электронной промышленности. Наряду с его долговечностью и физической легкостью, алюминий коррозионно-стоек благодаря прочному слою оксидной пленки, покрывающей его поверхность.

Поскольку алюминий легко формирует соединения с другими химическими элементами, большое количество алюминиевых сплавов было разработано за годы. Для создания алюминиевого сплава и улучшения определенных качеств базового алюминия, вы должны добавить химический элемент к чистому алюминию. Это требует тщательного смешивания этих элементов — таких как магний, кремний, цинк или медь — с алюминием пока металл расплавлен. Эти элементы могут увеличить прочность алюминия, плотность, обрабатываемость, электрическую проводимость и более.

Алюминиевые сплавы могут значительно варьироваться в зависимости от их композиции и отжига. Для предотвращения путаницы алюминиевые сплавы именуются и категоризируются согласно системе нумерации алюминиевых сплавов. Эти системы помогают дизайнерам и инженерам ознакомиться с различными сплавами, их характеристиками и общими применениями. Это помогает командам продуктов выбрать правильный алюминиевый сплав и производственный метод для конкретной детали.

Нумерационные серии деформируемых алюминиевых сплавов

Алюминиевое ассоциация установила систему описания деформируемых сплавов в 1954 году. Когда система была впервые внедрена, она перечисляла 75 химических композиций — сегодня есть более 530 зарегистрированных активных химических элементов, и это число продолжает расти.

Система деформируемых серий алюминия именует элементы четырьмя числовыми цифрами где первая цифра представляет основной легирующий элемент, вторая цифра указывает модификацию конкретного сплава, и третья и четвертая цифры — произвольные номера, присвоенные конкретным сплавам в серии.

Вот основные легирующие агенты в деформируемой серии алюминия:

1xxx — 99,000 минимум алюминий

Невозможно для алюминия быть 100% чистым, но алюминий в этой категории деформируемой серии содержит минимум 99% алюминия. Для всех целей и задач сплавы 1xxx считаются чистым алюминием. Заметно, этот сплав является исключением из правила именования деформируемой серии — в названиях сплавов 1xxx последние две цифры стоят за минимальный процент алюминия выше 99. Например, Сплав 1350 состоит из минимум 99,50% алюминия.

Чистый алюминий имеет отличную коррозионную стойкость и обрабатываемость, плюс высокую электрическую и термическую проводимость. По этой причине этот сплав часто используется для электрических и химических применений. Чистый алюминий не очень прочен и редко используется для структурных применений, но деформационное упрочнение может умеренно увеличить прочность материала.

2xxx — Медь

Этот деформируемый серийный сплав предлагает высокую прочность и производительность по широкому диапазону температур и регулярно используется в аэрокосмических применениях. Один хорошо известный авиационный алюминиевый сплав — Сплав 2024. Однако некоторые медно-алюминиевые сплавы восприимчивы к тепловому и напряженному коррозионному трещинобразованию и считаются неварскими, в то время как другие сплавы 2xxx могут быть сварны с использованием правильных методов. 2xxx уменьшает удлинение и растяжную прочность алюминия и не предлагает такую хорошую коррозионную стойкость как другие сплавы в деформируемой серии.

3xxx — Марганец

Сплавы алюминия 3xxx впервые использовались только в кастрюлях и сковородках, но теперь широко используются в компонентах теплообменников для транспортных средств и электростанций. С хорошей температурной стабильностью и коррозионной стойкостью, сплавы в этой категории подходят для использования в экстремальных условиях. 3xxx также позволяет хорошую формовочность и обрабатываемость. 3003 — популярный марганцевый сплав, используемый для умеренных прочностных применений, требующих сложных форм.

4xxx — Кремний

Кремний снижает температуру плавления алюминия и улучшает его текучесть когда расплавлен. По этой причине сплавы 4xxx часто используются в сварочной проволоке плавления и как паяльные сплавы. Кремний сам по себе не термоуправляем, но количество сплавов 4xxx хорошо реагируют на термические обработки благодаря добавленному меди или магнию.

5xxx — Магний

Алюминиевые сплавы в этой категории легко варятся и широко используются для применений в судостроении, транспорте, мостстроении и строительстве. Сплавы 5xxx предлагают хорошую коррозионную стойкость в морских средах и имеют наивысшую прочность из всех нетермоуправляемых сплавов. Однако сплавы 5xxx с более чем 3-3,5% магния не рекомендуются для повышенной температурной службы выше 65,6°C (150°F) из-за возможности напряженного коррозионного трещинобразования.

6xxx — Магний и кремний

Сплавы 6xxx обычно состоят из примерно 1,0% магния и кремния каждый, который производит магнийсилицид. Магнийсилицид может поддерживать термические обработки раствора, которые улучшают прочность, формовочность и коррозионную стойкость. Этот деформируемый серийный номер используется через всю сварочную фabрикационную индустрию, в основном включенный в структурные компоненты и экструзии.

Эти сплавы чувствительны к твердостным трещинам, что означает, что они не должны быть сварны без наполнительных материалов — часто 6xxx варится с наполнителями 4xxx или 5xxx для увеличения свариваемости. Основной магнийсилицидный сплав — 6061, который является одним из самых универсальных термоуправляемых алюминиевых сплавов.

7xxx — Цинк

Этот деформируемый серийный номер содержит некоторые из самых высокопрочных алюминиевых сплавов, которые лучше подходят для высокопроизводительных применений в конкурентном спортивном оборудовании или авиационных и аэрокосмических индустриях. Цинковые добавки варьируются от 0,8 до 12% в сплавах 7xxx и могут быть связаны с меньшими процентами магния, меди и хрома для термоуправляемости.

Как 2xxx, 7xxx содержит сплавы как подходящие, так и неподходящие для сварки — один обычно вариваемый сплав — 7005, который в основном используется с наполнителями 5xxx сплава. Один из самых высокопрочных алюминиевых сплавов доступных — 7075, который часто используется в авиационных рамах и для других высоконагруженных применений.

Соображения для деформируемой серии алюминия

Важно отметить, какие алюминиевые сплавы термоуправляемы и какие нетермоуправляемы. Это поможет командам продуктов определить подходящие применения для конкретных алюминиевых сплавов и защитить компоненты от высоких температур когда необходимо.

• Сплавы серий 2xxx, 6xxx и 7xxx термоуправляемы.
• Сплавы деформируемой серии алюминия 1xxx, 3xxx и 5xxx нетермоуправляемы и позволяют только деформационное упрочнение.
• Серия 4xxx содержит некоторые термоуправляемые сплавы, но в основном нетермоуправляемые сплавы. Однако большинство нетермоуправляемых сплавов 4xxx могут реагировать на термические обработки когда смешаны с другими термоуправляемыми сплавами.

В Соединенных Штатах мы в основном используем деформируемую серию алюминиевых сплавов, но есть другие алюминиевые именования и организации системы, включая серию литых алюминиевых сплавов. Номера серии литых алюминиевых сплавов выглядят похоже на числа выше. Серия литых алюминиевых сплавов использует 3-значное число и одно десятичное место (xxx.x), где первая цифра (Xxx.x) указывает основной легирующий элемент.

Понимание алюминиевых сплавов и отжигов

Отжиги указывают, прошел ли алюминиевый сплав какую-либо обработку для увеличения механических свойств как растяжная прочность, твердость или теплостойкость. Отжиги показаны в деформируемой серии алюминия как прикрепленная буква после номера сплава, например 3003-H.

Деформационно-упрочненные отжиги (-H)

Добавление «-H» после сплавов 1xxx, 3xxx, 5xxx и иногда 4xxx указывает, что сплав был деформационно-упрочнен, так как они не могут быть термически обработаны. Номер сразу следующий за H указывает его обработку:

• H1 — Деформационно-упрочнен
• H2 — Деформационно-упрочнен и частично отожжен
• H3 — Деформационно-упрочнен и стабилизирован
• H4 — Деформационно-упрочнен и лакирован или покрашен

Деформационно-упрочненные алюминиевые сплавы следуют за двумя номерами, где второй номер указывает обозначение шкалы от 0 (полностью отожженный, самый мягкий) до 8 (самый твердый). Например, Алюминий 5052-H32 был деформационно-упрочнен плюс стабилизирован и относительно мягок.

Термические и термоуправляемые отжиги (-T)

Добавление «-T» после сплавов 2xxx, 6xxx, 7xxx и некоторых 4xxx указывает, что сплав был термически обработан, быстро охлажден или закален, или выпадо-упручен. Номер следующий за T указывает какой термический процесс он прошел.

• T1 — Охлажден из повышенной температуры и естественно отстарился
• T2 — Охлажден из повышенной температуры, холодно-деформирован и естественно отстарился
• T3 — Термическая обработка раствора, холодно-деформирован и естественно отстарился
• T4 — Термическая обработка раствора и естественно отстарился
• T5 — Охлажден из повышенной температуры и искусственно отстарился
• T6 — Термическая обработка раствора и искусственно отстарился
• T7 — Термическая обработка раствора и стабилизирован
• T8 — Термическая обработка раствора, холодно-деформирован и искусственно отстарился
• T9 — Термическая обработка раствора, искусственно отстарился и холодно-деформирован
• T10 — Охлажден из повышенной температуры, холодно-деформирован и искусственно отстарился

Выпадо-упрученные или термически обработанные сплавы иногда содержат дополнительную цифру, указывающую специфические конечные свойства такие как снятие напряжения растяжением (-T51) или сжатием (-T52).

Чтение деформируемой серии алюминия с Fast Radius

Пока важно быть знакомым с системой нумерации алюминиевых сплавов, мы не ожидаем, что вы знаете все алюминиевые сплавы наизусть. Для обеспечения того, что вы выбираете правильный алюминиевый сплав для применения вашего проекта, привлеките помощь опытного производственного партнера.

Fast Radius может помочь вам понять деформируемую серию алюминиевых сплавов и определить лучший возможный алюминиевый сплав для данной детали. Наша команда экспертных производителей имеет глубокие промышленные знания и опыт, которые мы посвятим успеху вашего следующего проекта. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать ваше путешествие с алюминиевыми сплавами.

Чтобы узнать больше алюминиевых сплавов для ЧПУ-обработки и открыть различия между алюминиевым vs стальным оснащением, посетите ресурсный центр Fast Radius.

Готовы сделать свои детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости