Корзина
149 отзывов
+78005001753
+73432885342
НПК "Специальная металлургия"

Алюминиевые сплавы: классификация и свойства

Алюминий - это очень мягкий, лёгкий и пластичный металл, поэтому его практически никогда не используют в чистом виде. Для придания ему необходимых свойств, например, прочности, используют легирующие элементы. Так образуются алюминиевые сплавы.

07.02.16

От чистого алюминия к алюминиевым сплавам

Чистый нелегированный алюминий имеет относительно небольшой предел прочности на растяжение ― около 90 МПа. Однако, небольшими добавками цинка (Zn), меди (Cu), магния (Mg), хрома (Cr), а также особой термической обработкой можно получить алюминиевый сплав с прочностью до 700 МПа. Подобными изменениями химического состава сплава, вариациями деформационных и термических обработок можно получить алюминиевые сплавы с необходимыми свойствами.

Алюминиевые сплавы принято делить на две основные категории:

  • деформируемые алюминиевые сплавы;
  • литейные алюминиевые сплавы.

Деформируемые алюминиевые сплавы

Деформируемые алюминиевые сплавы ― это сплавы, способ производства которых предполагает отливку в слитки (круглые или прямоугольные) и последующую обработку полученных слитков давлением в горячем или холодном состоянии до придания им нужной формы:

  • прокаткой – для получения листов и фольги;
  • прессованием – для получения профилей, труб и прутков;
  • формовкой – для получения более сложных форм из катанных или прессованных полуфабрикатов;
  • ковкой для получения сложных форм с повышенными механическими свойствами.

Алюминиевый деформируемый сплав

1201

1420

АВ

АД31

АД33

АД35

АК4

АК4-1

АК6

АК8

АМг1

АМг2

АМг3

АМг3С

АМг4

АМг4.5

АМг5

АМг5П

АМг6

АМц

АМцС

АЦпл

В65

В93

В94

В95

В95П

В96

В96ц

В96Ц1

ВД17

Д1

Д12

Д16

Д16П

Д18

Д19

Д1П

Д20

Д21

ММ

 

 

 

 

 

Литейные алюминиевые сплавы

Литейные алюминиевые сплавы – это сплавы, которые разливают непосредственно в их конечную форму. Это может быть один из методов: литье в песчаные формы, литье в кокили или литье под давлением. Литейные алюминиевые сплавы часто содержат большое количество кремния для улучшения их литейных свойств.

Алюминий литейный

АК21М2.5Н2.5

АК4М4

АК5М2

АК5М7

АК7

АК7М2

АК9

АЛ1

АЛ11

АЛ13

АЛ19

АЛ2

АЛ21

АЛ22

АЛ23

АЛ23-1

АЛ24

АЛ25

АЛ26

АЛ27

АЛ27-1

АЛ28

АЛ29

АЛ3

АЛ30

АЛ32

АЛ33

АЛ34

АЛ4

АЛ4-1

АЛ4М

АЛ5

АЛ5-1

АЛ6

АЛ7

АЛ7-4

АЛ8

АЛ9

АЛ9-1

В124

В2616

ВАЛ10

ВАЛ10М

ВАЛ11

ВАЛ12

ВАЛ8

 

 

 

 

 

Прочность и другие механические свойства как деформированных, так и литейных сплавов определяются в основном их химическим составом. Однако, путем дополнительной обработки возможно изменение этих свойств. Это может быть термическая или деформационная обработка. Упрочняющую термическую обработку применяют как к литейным, так и к деформированным сплавам, Они в этом случае называются сплавами, упрочняемыми термической обработкой.

Деформируемые сплавы, которые можно упрочнять только путем их холодной деформации (нагартовки) называют сплавами, не упрочняемыми термической обработкой или деформационно-упрочняемыми сплавами.

Легирование алюминиевых сплавов

Наиболее важные легирующие элементы, которые применяют для превращения алюминия в сплавы с особыми свойствами – деформируемые и литейные — это кремний (Si), магний (Mg), марганец (Mn), медь (Cu) и цинк (Zn).

Железо в алюминиевых сплавах

Деформируемые алюминиевые сплавы содержат около 0,1 – 0,4 % железа (Fe) по массе. Железо, как правило, считается нежелательно примесью. Содержание железа зависит от таких показателей, как качество исходной руды (бокситов) и технология электролитического восстановления. Изредка легирование железом применяют для получения особых свойств материала, например, для изготовления алюминиевой фольги.

Модифицирование алюминиевых сплавов

В комбинации с основными легирующими элементами часто применяют такие элементы, как висмут (Bi), бор (B), хром (Cr), свинец (Pb), никель (Ni), титан (Ti) и цирконий (Zr). Их обычно применяют в небольших количествах, чтобы придать сплавам особые свойства, модифицировать их для специальных целей, таких как литейные качества, обрабатываемость, теплостойкость, коррозионная стойкость, прочность и т.п.

Алюминий или сталь?

При выборе алюминиевого сплава как конструкционного материала главным фактором является обеспечение прочности изготавливаемой из него металлоконструкции. Однако, надо понимать, что на конструкционную прочность различных элементов влияют разные свойства одного и того же материала.

Например, прочность «толстой» колонны зависит в основном от такого показателя, как предел текучести металла, тогда как прочность «тонкой» — главным образом зависит от модуля упругости. Поскольку предел текучести алюминиевых сплавов часто сравним с пределами текучести рядовых конструкционных сталей, алюминий применим наряду с конструкционными сталями для таких «толстых» колонн. В то же время, модуль упругости алюминия и алюминиевых сплавов значительно меньше модуля упругости сталей, по этой причине алюминий вряд ли может соперничать со сталями при выборе материала для «тонких» колонн.

Кроме прочности при выборе конструкционного материала должны учитываться также следующие рабочие характеристики:

  • коррозионная стойкость;
  • легкость обработки (прессуемость или свариваемость);
  • жесткость (модуль упругости);
  • пластическое разрушение (относительное удлинение);
  • вес (плотность);
  • усталостная прочность;
  • стоимость.

Цена алюминия и стали

Часто критическим фактором при выборе материала является стоимость материала. Однако нельзя сравнивать алюминиевые сплавы и конструкционные стали на основе стоимости единицы массы или объема, поскольку они обладают разной прочностью, плотностью и другими свойствами. Считается, что в среднем по всем типам конструкций алюминиевые компоненты обычно весят около половины веса стальных элементов. С учетом этого и принимая стоимость углеродистой стали за единицу, получают, что индекс стоимости алюминия составляет около 2, а нержавеющей стали – где-то 4-5.

При выборе материала в рассмотрение должны приниматься и другие факторы, такие как стоимость эксплуатации и технического обслуживания. Кроме того, в некоторых специфических условиях «правило» о том, что алюминиевый элемент в два раза легче стального не всегда справедливо. Например, алюминиевая конструкция может весить значительно меньше, когда толщину стального элемента увеличивают из-за ее возможного истончения от воздействия агрессивной коррозии.

При изготовлении стального элемента со сложными поперечными сечениями, например, ограждающей фасадной конструкции, стальную заготовку необходимо механически обрабатывать, подвергать холодной штамповке или гибке, применять сварку. Тем временем изготовление такого же профиля из алюминиевого сплава не требует большого количества операций, занимает гораздо меньше времени и стоит дешевле.

Нержавеющие стали имеют высокую стоимость и применяются только в том случае, когда вес элемента или конструкции не имеет значения, а важны внешний вид и свариваемость. Причина применения нержавеющей стали вместо алюминиевого сплава, как правило, только одна – ограничения алюминиевых сплавов по сварке.

Алюминиевые сплавы обладают широким спектром характеристик, которые служат для обеспечения заданных свойств. Именно алюминиевые сплавы заслуживают внимания, когда существенные конструкционные параметры – это коррозионная стойкость, высокое отношение прочности к весу и легкость изготовления.

Наша компания предлагает широкий ассортимент изделий из алюминия и его сплавов. На наших складах в Екатеринбурге и Москве в наличии

НПК «Специальная металлургия» оказывает услуги по резке, гибке металла, литью, изготовлению по чертежам заказчика, химическому и ультразвуковому контролю. Любой интересующий Вас вопрос Вы можете задать нашим специалистам по телефону +7 (800) 500-17-53 (звонок по России бесплатный) или прислать заявку по адресу info@specstali.ru.

Предыдущие новости