Алюминиево кремниевый сплав марки
В отличие от деформируемых алюминиевых сплавов, литейные сплавы имеют намного большее содержание легирующих элементов.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на алюминий и деформируемые алюминиевые сплавы, предназначенные для изготовления полуфабрикатов (лент в рулонах, листов, кругов-дисков, плит, полос, прутков, профилей, панелей, шин, труб, катанки, проволоки, поковок и штампованных поковок) методом горячей или холодной деформации, а также слябов и слитков.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на алюминиевые литейные сплавы в чушках (металлошихта) и в отливках, изготовляемых для нужд народного хозяйства и экспорта.
Требования 3.3, 4.3.5 и 4.3.6 настоящего стандарта являются обязательными.
Термины, применяемые в стандарте, и их определения приведены в приложении А.
(Поправка, ИУС 6-98).
2 Общие требования
2.1 Марки и химический состав алюминия должны соответствовать приведенным в таблице 1.
2.1.1 Отношение содержания железа к кремнию в марках алюминия должно быть не менее единицы.
2.1.2 Фактическое содержание алюминия в приведенных марках алюминия и алюминиевых сплавов определяют разностью между 100% и суммой всех определяемых элементов, выраженных с точностью до второго десятичного знака.
2.1.3 При определении марки алюминия содержание титана, введенного в качестве модификатора, не учитывают в сумме примесей.
2.2 Марки и химический состав алюминиевых сплавов систем алюминий-медь-магний (Al-Cu-Mg) и алюминий-медь-марганец (Al-Cu-Mn) должны соответствовать приведенным в таблице 2.
2.3 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-марганец (Al-Mn) должны соответствовать приведенным в таблице 3.
2.4 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-кремний (Al-Si) должны соответствовать приведенным в таблице 4.
2.5 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-магний (Al-Mg) должны соответствовать приведенным в таблице 5.
2.6 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-кремний (AI-Mg-Si) должны соответствовать приведенным в таблице 6.
2.7 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-цинк-магний (Al-Zn-Mg) должны соответствовать приведенным в таблице 7.
2.8 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-железо (Al-Fe) должны соответствовать приведенным в таблице 8.
2.9 Марки и химический состав алюминиевых сплавов системы алюминий-литий (Al-Li) должны соответствовать приведенным в таблице 9.
2.10 В алюминии и алюминиевых сплавах, указанных в таблицах 1-9, допускается частичная или полная замена титана бором или другими модифицирующими добавками, обеспечивающими мелкозернистую литую структуру.
2.11 В марках алюминия и алюминиевых сплавах, изделия из которых контактируют с пищевыми продуктами, массовая доля свинца должна быть не более 0,15%, массовая доля мышьяка - не более 0,015%, массовая доля цинка - не более 0,3%, массовая доля бериллия - не более 0,0005%.
2.12 Химические составы сплавов, предназначенных для изготовления проволоки для холодной высадки, должны соответствовать приведенным в таблице 10.
2.13 Марки и химический состав алюминия и алюминиевых сплавов, предназначенных для изготовления сварочной проволоки, должны соответствовать приведенным в таблицах 11 и 12.
2.14 Содержание элементов в таблицах 1-12 максимальное, если не указаны пределы.
Содержание алюминия задано как минимум для марок алюминия, и как остаток для марок алюминиевых сплавов.
2.15 Химический состав марок алюминия и алюминиевых сплавов в таблицах 1-12 приведен в процентах по массе. Расчетное значение или значение, полученное из анализа, округляют в соответствии с правилами округления, приведенными в приложении А.
2.16 В графу "Прочие элементы" входят элементы, содержание которых не представлено, а также элементы, не указанные в таблицах.
2.17 Содержание прочих элементов обеспечивается технологией изготовления. Определение содержания прочих элементов, не указанных в таблицах 1-12, проводят по согласованию между изготовителем и потребителем.
2.18 Массовые доли бериллия, бора и церия устанавливают по расчету шихты, их содержание химическим анализом не контролируют, а обеспечивают технологией изготовления. В протоколах химического анализа указывают расчетное значение. При наличии технической возможности контроль содержания бериллия, бора и церия в химическом составе осуществляют в пределах, указанных в таблицах 1-12.
2.19 Марки алюминия и алюминиевых сплавов, в зависимости от назначения, должны содержать следующую дополнительную маркировку:
- буква "Е" - марки алюминия и алюминиевых сплавов с гарантированными электрическими характеристиками;
- буква "Ш" - марки алюминия и алюминиевых сплавов, предназначенных для изделий, контактирующих с пищевыми продуктами;
- буква "П" - марки алюминиевых сплавов, предназначенных для изготовления проволоки для холодной высадки;
- буква "У" - дополнительная маркировка для сплава СвАК5 с содержанием железа не более 0,3% (СвАК5У).
2.20 Обозначения марок алюминия и алюминиевых сплавов в таблицах по [1] и [2] приведены в соответствии с требованиями этих стандартов. Международная цифровая система обозначения для марок алюминия и алюминиевых сплавов по [1] и [2] является предпочтительной. Обозначения, основанные на химических символах легирующих компонентов, указаны только для справки.
2.20.1 Химические составы марок алюминия и алюминиевых сплавов, внесенных в настоящий стандарт по [1] и [2] идентичны тем, которые приведены в [3] для соответствующих марок сплавов.
2.20.2 Химические составы марок деформируемого алюминия и деформируемых алюминиевых сплавов, имеющих международную регистрацию, не приведенных в настоящем стандарте, можно найти в [3].
2.21 Ближайшие аналоги отечественных марок алюминия и алюминиевых сплавов приведены в приложении Б.
2.22 Таблицы химических составов марок алюминия и алюминиевых сплавов приведены в следующем порядке:
- таблица 1 - Алюминий;
- таблица 2 - Алюминиевые сплавы систем алюминий-медь-магний (Al-Cu-Mg) и алюминий-медь-марганец (Al-Cu-Mn);
- таблица 3 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-марганец (AI-Mn);
- таблица 4 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-кремний (AI-Si);
- таблица 5 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-магний (Al-Mg);
- таблица 6 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-магний-кремний (Al-Mg-Si);
- таблица 7 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-цинк-магний (Al-Zn-Mg);
- таблица 8 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-железо (Al-Fe);
- таблица 9 - Алюминиевые сплавы системы алюминий-литий (Al-Li);
- таблица 10 - Алюминиевые сплавы, предназначенные для изготовления проволоки для холодной высадки;
- таблица 11 - Алюминиевые сплавы, предназначенные для изготовления сварочной проволоки;
- таблица 12 - Алюминиевые сплавы, предназначенные для изготовления сварочной проволоки (продолжение).
Алюминиево-кремниевые сплавы
Для литья алюминия обычно используется три вида сплавов:
- Алюминий-Медь
- Алюминий-Магний
- Алюминий-Кремний
Исключая первые два сплава по причинам, упомянутым ранее, перейдем непосредственно к алюминиево-кремниевым сплавам. Данная категория включает алюминиевые сплавы для литья, используемые в различных сферах. Для этих сплавов характерно содержание кремния от 7% до 14%, и они используются без меди, что гарантирует хорошую жидкотекучесть, среднюю механическую устойчивость и устойчивость против коррозии. Добавление небольшого количества магния в сплав для улучшения термообработки приводит к ухудшению его антикоррозионных свойств.
Сплавы Al Si являются одними из лучших сплавов, которые используются при литье алюминия, так как они обладают ценными качествами, необходимыми для литья:
- Довольно высокая механическая устойчивость
- Хорошая ковкость
- Хорошая плотность
- Устойчивость против коррозии
Некоторые данные свойства лишь потенциально содержатся в сплавах Al-Si. Чтобы повысить эффективность данных свойств, необходима специальная обработка.
3 Марки
3.1 Марки и химический состав алюминиевых литейных сплавов должны соответствовать приведенным в таблице 1.
примесей, не более
сумма учитываемых примесей
(Сплавы на основе системы алюминий-
(Сплавы на основе системы алюминий- кремний-
Свинца + олова + сурьмы 0,3
АК12М2
(АК11М2, АК12М2, АК12М2р)
(Сплавы на основе системы алюминий-
(Сплавы на основе системы алюминий-
(Сплавы на основе системы алюминий- прочие компо-
1 Обозначение марок сплавов:
пч - повышенной чистоты;
оч - особой чистоты;
л - литейные сплавы;
2 Обозначение способов литья:
З - литье в песчаные формы;
В - литье по выплавляемым моделям;
К - литье в кокиль;
Д - литье под давлением.
Сумма учитываемых примесей для литья по выплавляемым моделям распространяется также на литье в оболочковые формы.
3 Допускается не определять массовую долю примесей в сплавах при производстве отливок из металлошихты известного химсостава (за исключением примеси железа).
4 При применении сплавов марок АК12 (АЛ2) и АМг5Мц и (АЛ28) для деталей, работающих в морской воде, массовая доля меди не должна превышать: в сплаве марки АК12 (АЛ2) - 0,30%, в сплаве марки АМг5Мц (АЛ28) - 0,1%
6 Сплавы марок АК5М7 (А5М7), АМг5К (АЛ13), АМг10 (АЛ27), АМг10ч (АЛ27-1) не рекомендуются к использованию в новых конструкциях.
7 В сплаве АК8М3ч (ВАЛ8) допускается отсутствие бора при условии обеспечения уровня механических характеристик, предусмотренных настоящим стандартом. При изготовлении деталей из сплава АК8М3ч (ВАЛ8) методом жидкой штамповки массовая доля железа должна быть не более 0,4%.
8 При литье под давлением в сплаве АК8л (АЛ34) допускается снижение предела массовой доли бериллия до 0,06%, повышение допустимой массовой доли железа до 1,0% при суммарной массовой доле примесей не более 1,2% и отсутствие титана.
9 Для модифицирования структуры в сплавы АК9ч (АЛ4), АК9пч (АЛ4-1), АК7ч (АЛ9), АК7пч (АЛ9-1) допускается введение стронция до 0,08%.
10 Примеси, обозначенные прочерком, учитываются в общей сумме примесей, при этом содержание каждого из элементов не превышает 0,020%.
11 Рафинированные сплавы в чушках обозначают буквой "р", которая ставится после обозначения марки сплава.
12 В заказе, в конструкторской документации, при маркировке отливок допускается указывать марку сплава без дополнительного обозначения марки в скобках или марку, обозначенную в скобках.
13 По соглашению с потребителем допускается изготавливать чушки, состав которых по массовым долям отдельных элементов (основных компонентов и примесей) отличается от указанного в таблице 1.
14 При применении сплавов для литья под давлением допускается в сплаве АМг7 (АЛ29) содержание примесей бериллия до 0,03% и кремния до 1,5%.
15 В сплаве марки АМг11 (АЛ22) допускается отсутствие титана.
16 Сплавы, предназначенные для изготовления изделий пищевого назначения, обозначаются буквой "П", которая ставится после обозначения марки сплава.
Модификация алюминиево-кремниевых сплавов
Так же необходимо уделить внимание обработке алюминиевого кремниевого сплава - технологии литья. Ряд компаний в рекламных целях пишут, что используют для изготовления своих изделий литье под давлением и сплав АК12 (AЛ2). Надо заметить, что такой сплав довольно хрупок, если не использовать специальную технологию , иначе изделие получается хрупкое и не может использоваться для взрывобезопасного оборудования. Поэтому OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» (ранее ООО «КОРТЕМ-ГОРЭЛТЕХ») применяет специальную технологию литья (сложная система охлаждения и газации изделия ) получая коррозионностойкий модифицированный алюминиевый сплав, что позволяет использовать изделия в морской среде.
Чтобы правильно понять смысл модификации на физическом и механическом уровнях, достаточно проанализировать разницу структуры на микрографии до и после обработки. Если посмотреть на микрографии, можно увидеть улучшенное качество измененной структуры сплава снизу, в сравнении с грубой структурой неизмененного сплава сверху.
Не модифицированный алюминиевый сплав в изделиях других производителей
Коррозионностойкий модифицированный алюминиево-кремниевый сплав, устойчивый к солевому туману и другим химическим веществам, в том числе устойчивый к парам сероводорода и соляной кислоты, к солевым и кислым рудничным водам, в изделиях OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» (ранее ООО «КОРТЕМ-ГОРЭЛТЕХ»)
Модификация - изменение наноструктуры сплава. Особенность данной модификации - получение сплавов без добавления модификаторов и примесей: железа, магния или меди, по специальной технологии литья OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» (ранее ООО «КОРТЕМ-ГОРЭЛТЕХ»). Позволяет отказаться от нержавеющей стали (кроме марки 03Х17Н13М2 по ГОСТ 5632-72 (AISI 316L))
В неизмененной структуре можно увидеть большие многогранные первичные кремниевые кристаллы в окружении улучшенных, но меньших по размеру игольчатых образований Al-Si эвтектики. На фоне виден грубый матрикс фазы а (твердый раствор Кремния в Алюминии). Структура выглядит неровной, и ее составляющие расположены хаотично. Можно сделать вывод, что большие размеры и острые концы данных образований приводят к непредсказуемым анизотропным характеристикам.
Измененная наноструктура не имеет больших кристаллов кремния, в то время как твердая структура представлена в виде дендритов, смешанных в массе мелких эвтектических образований, которые имеют шаровидную форму при увеличении под микроскопом. Следовательно, мы можем прийти к выводу, что обработка модификацией влияет на структуру Al-Si сплава и придает эвтектическим образованиям улучшенную шаровидную структуру.
Выбор вида модификации в отливке алюминия остается самым спорным вопросом. Это зависит от ряда причин: от технологии, которую требует данный вид модификации до его воздействия на характеристики литья, также как и от экономических факторов и влияний окружающей среды.
Доэвтектические сплавы с процентным содержанием кремния менее 13% могут изменяться с добавлением точного количества натрия или стронция, они оба улучшают эвтектику. Добавление кальция и сурьмы в некоторых случаях может оказаться очень полезным. В доэвтектических сплавах структура отливки улучшается посредством изменения неэвтектических кремниевых кристаллов и с добавлением фосфора.
Измененная наноструктура не имеет больших кристаллов кремния, в то время как твердая структура представлена в виде дендритов, смешанных в массе мелких эвтектических образований, которые имеют шаровидную форму при увеличении под микроскопом. Следовательно, мы можем прийти к выводу, что обработка модификацией влияет на структуру Al-Si сплава и придает эвтектическим образованиям улучшенную шаровидную структуру.
Существуют так же коррозионно стойкоие алюминиево-кремниевые сплавы с добавлением титана, например GAS 7. Данный тип сплава по механическим свойствам имеет малую чувствительность к влиянию внешних концентраторов напряжений при циклических нагрузках, и высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях деталей а так же хорошую равномерную теплопроводность.
Технологические свойства:
- температура плавления: от 650 до 760 ºС;
- температура разливки: от 635 до 705 ºС;
- температура отжига для повышения пластичности: 260-370 ºС,
выдержка – 8 часов, охлаждение с печью или на спокойном воздухе; - температура отпуска для снятия внутренних напряжений: 175-260 ºС,
выдержка – 4-6 часов, охлаждение на спокойном воздухе.
Алюминиево кремниевый сплав марки
СПЛАВЫ АЛЮМИНИЕВЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ
Aluminium casting alloys. Specifications
Дата введения 1997-01-01
1 РАЗРАБОТАН Донецким государственным институтом цветных металлов
ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации
2 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации протокол N 4 от 21 октября 1993 г.
За принятие проголосовали:
Наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Казахстан
Главная государственная инспекция Туркменистана
3 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 19 июня 1996 г. N 402 межгосударственный стандарт ГОСТ 1583-93 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1997 г.
5 ИЗДАНИЕ с Поправками (ИУС 6-98, 3-2000, 7-2004)
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 9, 2020 год
Поправка внесена изготовителем базы данных
Химический состав алюминиевых сплавов
| Алюминиевые сплавы | |||||||||||||
| Марка | Массовая доля элементов, % | Плотность, кг/дм³ | |||||||||||
| ГОСТ | ISO 209-1-89 | Кремний (Si) | Железо (Fe) | Медь (Cu) | Марганец (Mn) | Магний (Mg) | Хром (Cr) | Цинк (Zn) | Титан (Ti) | Другие | Алюминий не менее | ||
| Каждый | Сумма | ||||||||||||
| АД000 | A199,8 1080A | 0,15 | 0,15 | 0,03 | 0,02 | 0,02 | 0,06 | 0,02 | 0,02 | 99,8 | 2,7 | ||
| АД00 1010 | A199,7 1070A | 0,2 | 0,25 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,07 | 0,03 | 0,03 | 99,7 | 2,7 | ||
| АД00Е 1010Е | ЕА199,7 1370 | 0,1 | 0,25 | 0,02 | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,04 | Бор:0,02 Ванадий+титан:0,02 | 0,1 | 99,7 | 2,7 | |
Применение алюминия
Ювелирные изделия
В далеком прошлом из-за высокой стоимости алюминия его использовали для изготовления ювелирных изделий. Так, весы с алюминиевыми и золотыми чашами были подарены Д. И. Менделееву в 1889 г.
Когда себестоимость алюминия снизилась, мода на ювелирные изделия из этого металла прошла. Но и в наши дни его используют для изготовления бижутерии. В Японии, например, алюминием заменяют серебро при производстве национальных украшений.
Столовые приборы
По-прежнему пользуются популярностью столовые приборы и посуда из алюминия. В частности, в армии широко распространены алюминиевые фляжки, котелки и ложки.
Стекловарение
Алюминий широко применяют в стекловарении. Высокий коэффициент отражения и низкая стоимость вакуумного напыления — основные причины использования алюминия при изготовления зеркал.
Пищевая промышленность
Военная промышленность
Из-за небольшого веса и низкой стоимости алюминий широко применяют при изготовлении ручного стрелкового оружия — автоматов и пистолетов.
Ракетная техника
Алюминий и его соединения используют в качестве ракетного горючего в двухкомпонентных ракетных топливах и в качестве горючего компонента в твердых ракетных топливах.
Алюмоэнергетика
В алюмоэнергетике алюминий используют для производства водорода и тепловой энергии, а также выработки электроэнергии в воздушно-алюминиевых электрохимических генераторах.
Влияние магния
Многие сплавы системы Al-Si-Cu содержат также магний: АЛ3, АЛ4М, АК5М2, АЛ5, АЛ5-1, АЛ6, АК7М2, Ак4М4, АЛ32. Это дает им высокую жаростойкость с рабочими температурами 250-275 ºС. Эти сплавы уступают сплавам Al-Si и Al-Si-Mg по литейным свойствам, коррозионной стойкости и герметичности. Не требуют модифицирования и кристаллизации под давлением.
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:
- Прокаткой, если необходимо получить листы и фольгу.
- Прессованием, если нужно получить профили, трубы и прутки.
- Формовкой, чтобы получить сложные формы полуфабрикатов.
- Ковкой, если требуется получить сложные формы с повышенными механическими свойствами.
Фазовые диаграммы алюминий-кремний и алюминий-медь
Фазовая диаграмма алюминий-кремний
Фазовая диаграмма алюминий-медь
Источник: Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1996
Литейный алюминиевый сплав 380.0
- медь: 3,0-4,0 %;
- магний: 0,10 % макс.;
- марганец: 0,50 % макс.;
- кремний: 7,5-9,5 %;
- железо: 2,0 % макс.$
- никель: 0,50 % макс;
- цинк: 3,0 % макс.;
- олово: 3,5 % макс.;
- другие: 0,50 % макс.;
- алюминий: остальное.
Виды и свойства алюминиевых сплавов
Алюминиево-магниевые сплавы
Эти пластичные сплавы обладают хорошей свариваемостью, коррозийной стойкостью и высоким уровнем усталостной прочности.
В алюминиево-магниевых сплавах содержится до 6% магния. Чем выше его содержание, тем прочнее сплав. Повышение концентрации магния на каждый процент увеличивает предел прочности примерно на 30 МПа, а предел текучести — примерно на 20 МПа. При подобных условиях уменьшается относительное удлинение, но незначительно, оставаясь в пределах 30–35%. Однако при содержании магния свыше 6% механическая структура сплава в нагартованном состоянии приобретает нестабильных характер, ухудшается коррозийная стойкость.
Для улучшения прочности в сплавы добавляют хром, марганец, титан, кремний или ванадий. Примеси меди и железа, напротив, негативно влияют на сплавы этого вида — снижают свариваемость и коррозионную стойкость.
Алюминиево-марганцевые сплавы
Это прочные и пластичные сплавы, которые обладают высоким уровнем коррозионной стойкости и хорошей свариваемостью.
Для получения мелкозернистой структуры сплавы этого вида легируют титаном, а для сохранения стабильности в нагартованном состоянии добавляют марганец. Основные примеси в сплавах вида Al-Mn — железо и кремний.
Сплавы алюминий-медь-кремний
Сплавы этого вида также называют алькусинами. Из-за высоких технических свойств их используют во втулочных подшипниках, а также при изготовлении блоков цилиндров. Обладают высокой твердостью поверхности, поэтому плохо прирабатываются.
Алюминиево-медные сплавы
Механические свойства сплавов этого вида в термоупрочненном состоянии порой превышают даже механические свойства некоторых низкоуглеродистых сталей. Их главный недостаток — невысокая коррозионная стойкость, потому эти сплавы обрабатывают поверхностными защитными покрытиями.
Алюминиево-медные сплавы легируют марганцем, кремнием, железом и магнием. Последний оказывает наибольшее влияние на свойства сплава: легирование магнием значительно повышает предел текучести и прочности. Добавление железа и никеля в сплав повышает его жаропрочность, кремния — способность к искусственному старению.
Алюминий-кремниевые сплавы
Сплавы этого вида иначе называют силуминами. Некоторые из них модифицируют добавками натрия или лития: наличие буквально 0,05% лития или 0,1% натрия увеличивает содержание кремния в эвтектическом сплаве с 12% до 14%. Сплавы применяются для декоративного литья, изготовления корпусов механизмов и элементов бытовых приборов, поскольку обладают хорошими литейными свойствами.
Сплавы алюминий-цинк-магний
Прочные и хорошо обрабатываемые. Типичный пример высокопрочного сплава этого вида — В95. Подобная прочность объясняется высокой растворимостью цинка и магния при температуре плавления до 70% и до 17,4% соответственно. При охлаждении растворимость элементов заметно снижается.
Основной недостаток этих сплавов — низкую коррозионную стойкость во время механического напряжения — исправляет легирование медью.
Авиаль
Авиаль — группа сплавов системы алюминий-магний-кремний с незначительными добавлениями иных элементов (Mn, Cr, Cu). Название образовано от сокращения словосочетания «авиационный алюминий».
Применять авиаль стали после открытия Д. Хансоном и М. Гейлером эффекта искусственного состаривания и термического упрочнения этой группы сплавов за счет выделения Mg2Si.
Эти сплавы отличаются высокой пластичностью и удовлетворительной коррозионной стойкостью. Из авиаля изготавливают кованые и штампованные детали сложной формы. Например, лонжероны лопастей винтов вертолетов. Для повышения коррозионной стойкости содержание меди иногда снижают до 0,1%.
Также сплав активно используют для замены нержавеющей стали в корпусах мобильных телефонов.
Предисловие
Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС"), Межгосударственным техническим комитетом МТК 297 "Материалы и полуфабрикаты из легких и специальных сплавов", Ассоциацией "Объединение производителей, поставщиков и потребителей алюминия" (Алюминиевая Ассоциация)
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 июня 2019 г. N 55)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 июля 2019 г. N 435-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 4784-2019 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2019 г.
5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих европейского и международного стандартов:
- EN 573-3:2013* "Алюминий и алюминиевые сплавы. Химический состав и форма деформируемых изделий. Часть 3. Химический состав и форма изделий" ("Aluminium and aluminium alloys - Chemical composition and form of wrought products - Part 3: Chemical composition and form of products", NEQ);
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
- ISO 209:2007 "Алюминий и алюминиевые сплавы. Химический состав" ("Aluminium and aluminium alloys - Chemical composition", NEQ)
7 Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"
Производство алюминия
Для производства алюминия используют бокситы — это горная порода, которая содержит гидраты оксида алюминия. Мировые запасы бокситов почти не ограничены и несоизмеримы с динамикой спроса.
Боксит дробят, измельчают и сушат. Получившуюся массу сначала нагревают паром, а затем обрабатывают щелочью — в щелочной раствор переходит большая часть оксида алюминия. После этого раствор длительно перемешивают. На этапе электролиза глинозем подвергают воздействию электрического тока силой до 400 кА. Это позволяет разрушить связь между атомами кислорода и алюминия, в результате чего остается только жидкий металл. После этого алюминий отливают в слитки или добавляют к нему различные элементы для создания алюминиевых сплавов.
Алюминий и его сплавы: характеристика, свойства, применение
Алюминий — серебристо-белый легкий парамагнитный металл. Впервые получен физиком из Дании Гансом Эрстедом в 1825 году. В периодической системе Д. И. Менделеева имеет номер 13 и символ Al, атомная масса равна 26,98.
Медь и кремний в алюминии
Из всех литейных алюминиевых сплавов сплавы системы алюминий-медь-кремний имеют самое широкое применение. Эти сплавы обладают хорошими литейными свойствами. Сочетание кремния и меди позволяет применять термическую обработку для повышения механических свойств.
Количество в этих сплавах как меди, так и кремния изменяется очень широко. Поэтому в одних сплавах алюминий-медь-кремний преобладает медь, а в других – кремний.
- медь обеспечивает прочность, а
- кремний повышает литейные свойства и снижает горячее растрескивание.
Сплавы алюминий-медь-кремний с содержанием меди более чем 3-4 % являются термически упрочняемыми. Однако обычно термическую обработку применяют только, если эти сплавы содержат также магний, который повышает их восприимчивость к термической обработке.
Сплавы с большим содержанием кремния (более 10 %) имеют низкое термическое расширение, что является преимуществом для изделий, работающих при повышенных температурах. Когда содержание кремния превышает 12-13 %, вплоть до 22 %, в сплаве присутствуют кристаллы первичного кремния. Когда эти кристаллы должным образом распределены, они обеспечивают сплаву высокую износостойкость. Из этих заэвтектических сплавов изготавливают, например, автомобильные блоки цилиндров двигателей.
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.
- Прокаткой, если необходимо получить листы и фольгу.
- Прессованием, если нужно получить профили, трубы и прутки.
- Формовкой, чтобы получить сложные формы полуфабрикатов.
- Ковкой, если требуется получить сложные формы с повышенными механическими свойствами.
Влияние примесей
Высокое содержание железа снижает пластичность. Содержание примесей может достигать относительно высоких значений прежде чем начнет проявляться их серьезное влияние.
Марки алюминиевых сплавов
- 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.
- М — сплав после отжига (мягкий);
- Т — после закалки и естественного старения;
- А — плакированный (нанесен чистый слой алюминия);
- Н — нагартованный;
- П — полунагартованный.
Применение алюминия
Ювелирные изделия
В далеком прошлом из-за высокой стоимости алюминия его использовали для изготовления ювелирных изделий. Так, весы с алюминиевыми и золотыми чашами были подарены Д. И. Менделееву в 1889 г.
Когда себестоимость алюминия снизилась, мода на ювелирные изделия из этого металла прошла. Но и в наши дни его используют для изготовления бижутерии. В Японии, например, алюминием заменяют серебро при производстве национальных украшений.
Столовые приборы
По-прежнему пользуются популярностью столовые приборы и посуда из алюминия. В частности, в армии широко распространены алюминиевые фляжки, котелки и ложки.
Стекловарение
Алюминий широко применяют в стекловарении. Высокий коэффициент отражения и низкая стоимость вакуумного напыления — основные причины использования алюминия при изготовления зеркал.
Пищевая промышленность
Военная промышленность
Из-за небольшого веса и низкой стоимости алюминий широко применяют при изготовлении ручного стрелкового оружия — автоматов и пистолетов.
Ракетная техника
Алюминий и его соединения используют в качестве ракетного горючего в двухкомпонентных ракетных топливах и в качестве горючего компонента в твердых ракетных топливах.
Алюмоэнергетика
В алюмоэнергетике алюминий используют для производства водорода и тепловой энергии, а также выработки электроэнергии в воздушно-алюминиевых электрохимических генераторах.
Типичные механические свойства:
- прочность на растяжение: 330 МПа;
- предел текучести: 165 МПа;
- относительное удлинение: 3 %;
- коэффициент Пуассона: 0,33;
- модуль упругости: 71,0 ГПа.
Алюминиево кремниевый сплав марки
АЛЮМИНИЙ И СПЛАВЫ АЛЮМИНИЕВЫЕ ДЕФОРМИРУЕМЫЕ
Aluminium and wrought aluminium alloys. Grades
Дата введения 2019-09-01
Марки алюминиевых сплавов
Для маркировки алюминиевых сплавов согласно ГОСТ 4784-97 пользуются буквенно-цифровой системой, в которой:
- 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.
После первого набора символов указывается номер марки сплава, а следом за номером — буква, которая обозначает его состояние:
- М — сплав после отжига (мягкий);
- Т — после закалки и естественного старения;
- А — плакированный (нанесен чистый слой алюминия);
- Н — нагартованный;
- П — полунагартованный.
Физические свойства:
Устойчивость к коррозии
Алюминий и его сплавы характеризуются хорошей устойчивостью к коррозии в различной окружающей среде.Несмотря на то, что алюминий – химически активный металл, он остается устойчивым благодаря образованию защитной оксидной пленки на поверхности. Если эта пленка разрушается, то она мгновенно самовоспроизводится, и ее толщина составляет от 50 до 100 мкм. Пленка становится толще, если она находится в чрезвычайно коррозийной атмосфере или подвергается искусственным методам воздействия, как например, анодирование. При случайных повреждениях поверхности пленка автоматически восстанавливается. Коррозия алюминия и его сплавов вызвана условиями, которые способствуют механическим повреждениям защитной пленки или химическими условиями, которые повреждают определенную область пленки и сокращают количество кислорода, необходимого для самовосстановления пленки. Эта защитная оксидная пленка обычно устойчива в водных растворах с уровнем рН от 4.5 до 8.5 и не разрушается под воздействием кислот и щелочных растворов, таких как азотная кислота, уксусная кислота, силикат натрия или гидроксид аммония.
Как и в случае с другими металлами, явление коррозии связано с прохождением тока между анодной и катодной зонами, то есть с разным потенциалом между зонами. Структура и размер коррозии зависят от различных факторов, таких как структура микрокомпонентов, их локализация и качество. Чистый алюминий обладает самой лучшей устойчивостью к коррозии. Присутствие примесей на поверхности или внутри металла может значительно снизить устойчивость к коррозии.
Алюминий и его сплавы: характеристика, свойства, применение
Алюминий — серебристо-белый легкий парамагнитный металл. Впервые получен физиком из Дании Гансом Эрстедом в 1825 году. В периодической системе Д. И. Менделеева имеет номер 13 и символ Al, атомная масса равна 26,98.
Виды и свойства алюминиевых сплавов
Алюминиево-магниевые сплавы
Эти пластичные сплавы обладают хорошей свариваемостью, коррозийной стойкостью и высоким уровнем усталостной прочности.
В алюминиево-магниевых сплавах содержится до 6% магния. Чем выше его содержание, тем прочнее сплав. Повышение концентрации магния на каждый процент увеличивает предел прочности примерно на 30 МПа, а предел текучести — примерно на 20 МПа. При подобных условиях уменьшается относительное удлинение, но незначительно, оставаясь в пределах 30–35%. Однако при содержании магния свыше 6% механическая структура сплава в нагартованном состоянии приобретает нестабильных характер, ухудшается коррозийная стойкость.
Для улучшения прочности в сплавы добавляют хром, марганец, титан, кремний или ванадий. Примеси меди и железа, напротив, негативно влияют на сплавы этого вида — снижают свариваемость и коррозионную стойкость.
Алюминиево-марганцевые сплавы
Это прочные и пластичные сплавы, которые обладают высоким уровнем коррозионной стойкости и хорошей свариваемостью.
Для получения мелкозернистой структуры сплавы этого вида легируют титаном, а для сохранения стабильности в нагартованном состоянии добавляют марганец. Основные примеси в сплавах вида Al-Mn — железо и кремний.
Сплавы алюминий-медь-кремний
Сплавы этого вида также называют алькусинами. Из-за высоких технических свойств их используют во втулочных подшипниках, а также при изготовлении блоков цилиндров. Обладают высокой твердостью поверхности, поэтому плохо прирабатываются.
Алюминиево-медные сплавы
Механические свойства сплавов этого вида в термоупрочненном состоянии порой превышают даже механические свойства некоторых низкоуглеродистых сталей. Их главный недостаток — невысокая коррозионная стойкость, потому эти сплавы обрабатывают поверхностными защитными покрытиями.
Алюминиево-медные сплавы легируют марганцем, кремнием, железом и магнием. Последний оказывает наибольшее влияние на свойства сплава: легирование магнием значительно повышает предел текучести и прочности. Добавление железа и никеля в сплав повышает его жаропрочность, кремния — способность к искусственному старению.
Алюминий-кремниевые сплавы
Сплавы этого вида иначе называют силуминами. Некоторые из них модифицируют добавками натрия или лития: наличие буквально 0,05% лития или 0,1% натрия увеличивает содержание кремния в эвтектическом сплаве с 12% до 14%. Сплавы применяются для декоративного литья, изготовления корпусов механизмов и элементов бытовых приборов, поскольку обладают хорошими литейными свойствами.
Сплавы алюминий-цинк-магний
Прочные и хорошо обрабатываемые. Типичный пример высокопрочного сплава этого вида — В95. Подобная прочность объясняется высокой растворимостью цинка и магния при температуре плавления до 70% и до 17,4% соответственно. При охлаждении растворимость элементов заметно снижается.
Основной недостаток этих сплавов — низкую коррозионную стойкость во время механического напряжения — исправляет легирование медью.
Авиаль
Авиаль — группа сплавов системы алюминий-магний-кремний с незначительными добавлениями иных элементов (Mn, Cr, Cu). Название образовано от сокращения словосочетания «авиационный алюминий».
Применять авиаль стали после открытия Д. Хансоном и М. Гейлером эффекта искусственного состаривания и термического упрочнения этой группы сплавов за счет выделения Mg2Si.
Эти сплавы отличаются высокой пластичностью и удовлетворительной коррозионной стойкостью. Из авиаля изготавливают кованые и штампованные детали сложной формы. Например, лонжероны лопастей винтов вертолетов. Для повышения коррозионной стойкости содержание меди иногда снижают до 0,1%.
Также сплав активно используют для замены нержавеющей стали в корпусах мобильных телефонов.
Коррозионностойкий модифицированный алюминиевый сплав нового поколения
Алюминий является одним из наиболее широко используемых материалов в производстве взрывозащищенного оборудования.
OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» (ранее ООО «КОРТЕМ-ГОРЭЛТЕХ») приложил огромные усилия в исследовании алюминиевых сплавов и технологических методов их обработки. Алюминий обладает высокой устойчивостью к коррозии, поэтому известен как наиболее эффективный и универсальный материал во многих областях применения. Он намного легче чугуна, вследствие чего удобнее размещать электрооборудование. Алюминий устойчив к коррозии и не нуждается в защите своей поверхности, в отличие от чугуна, требующего оцинковки и окрашивания. Также алюминий намного дешевле, чем нержавеющая сталь. Механические свойства литых алюминиевых сплавов являются более чем удовлетворительными для обеспечения взрывозащиты электрооборудования.
После долгих лет исследования стало известно, что именно содержание меди в сплаве вызывает коррозию в присутствии электролита.
Алюминиево-магниевые сплавы обладают самой лучшей устойчивостью к коррозии, поэтому их чаще всего используют в кораблестроении. Однако, данные сплавы непригодны для взрывозащищенных коробок или деталей, используемых в потенциально взрывоопасных зонах. Причиной этого является то, что алюминиево-магниевые сплавы вызывают искру при трении о металлические предметы инструменты. Фактически, магний легко воспламеним, и его присутствие в сплаве создает риск, что неприемлемо на взрывоопасных предприятиях с взрывоопасными зонами. Cтандарты по взрывозащите допускают содержание магния в алюминиевых сплавах до 6%. Этот допуск достаточно высок, потому что даже небольшое процентное содержание магния может вызвать искру при трении о поверхность коробки.
В настоящее время OOO «ЗАВОД ГОРЭЛТЕХ» (ранее ООО «КОРТЕМ-ГОРЭЛТЕХ») использует коррозионностойкий модифицированный алюминиево-кремниевый сплав с процентным содержанием кремния от 7% до 14%, в зависимости от технологии литья. Медь присутствует только в качестве примеси и первичные сплавы могут содержать максимум 0,05% меди в слитках и 0,1% в отливке. Железо присутствует только в качестве примеси и первичные сплавы могут содержать максимум 0,15% железа в слитках и 0,4% в отливке. Данные сплавы гарантируют полную защиту от коррозии в любой окружающей среде.
Физические свойства
- Плотность — 2712 кг/м 3 .
- Температура плавления — от 658°C до 660°C.
- Удельная теплота плавления — 390 кДж/кг.
- Температура кипения — 2500 °C.
- Удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг.
- Удельная теплоемкость — 897 Дж/кг·K.
- Электропроводность — 37·10 6 См/м.
- Теплопроводность — 203,5 Вт/(м·К).
Физические свойства
- Плотность — 2712 кг/м 3 .
- Температура плавления — от 658°C до 660°C.
- Удельная теплота плавления — 390 кДж/кг.
- Температура кипения — 2500 °C.
- Удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг.
- Удельная теплоемкость — 897 Дж/кг·K.
- Электропроводность — 37·10 6 См/м.
- Теплопроводность — 203,5 Вт/(м·К).
Химический состав алюминиевых сплавов
| Алюминиевые сплавы | |||||||||||||
| Марка | Массовая доля элементов, % | Плотность, кг/дм³ | |||||||||||
| ГОСТ | ISO 209-1-89 | Кремний (Si) | Железо (Fe) | Медь (Cu) | Марганец (Mn) | Магний (Mg) | Хром (Cr) | Цинк (Zn) | Титан (Ti) | Другие | Алюминий не менее | ||
| Каждый | Сумма | ||||||||||||
| АД000 | A199,8 1080A | 0,15 | 0,15 | 0,03 | 0,02 | 0,02 | 0,06 | 0,02 | 0,02 | 99,8 | 2,7 | ||
| АД00 1010 | A199,7 1070A | 0,2 | 0,25 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,07 | 0,03 | 0,03 | 99,7 | 2,7 | ||
| АД00Е 1010Е | ЕА199,7 1370 | 0,1 | 0,25 | 0,02 | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,04 | Бор:0,02 Ванадий+титан:0,02 | 0,1 | 99,7 | 2,7 | |
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.4.013-85* Система стандартов безопасности труда. Очки защитные. Общие технические условия
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 12.4.013-97**.
** С 1 июля 2008 года на территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 12.4.230.1-2007. - Примечание изготовителя базы данных.
Производство алюминия
Для производства алюминия используют бокситы — это горная порода, которая содержит гидраты оксида алюминия. Мировые запасы бокситов почти не ограничены и несоизмеримы с динамикой спроса.
Боксит дробят, измельчают и сушат. Получившуюся массу сначала нагревают паром, а затем обрабатывают щелочью — в щелочной раствор переходит большая часть оксида алюминия. После этого раствор длительно перемешивают. На этапе электролиза глинозем подвергают воздействию электрического тока силой до 400 кА. Это позволяет разрушить связь между атомами кислорода и алюминия, в результате чего остается только жидкий металл. После этого алюминий отливают в слитки или добавляют к нему различные элементы для создания алюминиевых сплавов.
Читайте также: