Как называются литейные алюминиевые сплавы кратко

Обновлено: 02.07.2024

Ниже представлена международная классификация алюминиевых сплавов, а также системы их обозначения – международная и европейская.

Классификация

Алюминиевые сплавы классифицируют, идентифицируют и различают по нескольким направлениям:

по категориям – по методам обработки, деформируемые и литейные;
по классам – упрочняемые термической обработке или нагартовкой;
по сериям – по главным легирующим элементам (медь, марганец, кремний, магний, магний-кремний, цинк, железо, олово и другие);
по системам легирования – по сочетаниям главных легирующих элементов с другими легирующими элементами;
по химическому составу – по содержанию легирующих элементов и примесей внутри серий и систем.

Категории: деформируемые и литейные

Алюминиевые сплавы подразделяют на две основные категории:

Деформируемые

Деформируемые сплавы предназначены для различных видов обработки давлением в горячем и, реже, в холодном состояниях:

прокаткой
экструзией (прессованием)
ковкой
штамповкой
вытяжкой
волочением.

Для каждого вида обработки давлением разрабатывают сплавы, которые являются оптимальными для этих обработок.

Литейные

Основное отличие литейных сплавов от деформируемых заключается в том, что они имеют значительно более высокое содержание легирующих элементов. Особенно высокое содержание имеет кремний – номинальное содержание от 4 до 17 %.

Литейные сплавы применяются для изготовления алюминиевых отливок с помощью различных методов литья, в том числе:

литья в песчаные формы;
литья в кокиль;
литья под низким давлением;
литья под давлением.

Классы: по способу упрочнения

Каждая категория – деформируемые сплавы и литейные сплавы – подразделяется далее по главному механизму их упрочнения – повышения механических свойств, а также других полезных свойств.

Термически упрочняемые

Многие сплавы реагируют на упрочняющую термическую обработку, которая основана на зависимости растворимости фаз от температуры. Эти термическая обработка включает следующие операции:

обработка на твердый раствор (нагрев под закалку)
закалка
выделение упрочняющих фаз (старение)

Сплавы с таким механизмом упрочнения, как деформируемые, так и литейные, называются термически упрочняемыми.

Нагартовываемые

Большое количество других деформируемых сплавов полагаются вместо термического упрочнения на деформационное упрочнение. Деформационное упрочнение достигается за счет упрочняющего наклепа, который возникает при холодной пластической деформации – нагартовке – алюминиевого изделия, обычно в комбинации с различными режимами отжига.

Термически неупрочняемые литейные сплавы

Литейные сплавы, как правило, не подвергаются деформационной обработке из-за пониженных пластических свойств. Кроме того, некоторые из них не относятся также и термически упрочняемым. Их применяют в литом состоянии без термической обработки или в термически модифицированных состояниях, которые не связаны с явлениями растворения и выделения упрочняющих фаз.

Серии: по главным легирующим элементам

Серии – это группы сплавов, деформируемых и литейных, которые объединяются по главным легирующим элементам. На этом разделении основана широко признанная в мире американская система обозначений алюминиевых сплавов.

Деформируемые сплавы и их обозначения

Международная система обозначений деформируемых сплавов основана на американской системе обозначений, которая была разработана еще в 1950-е годы.

1ххх – Технически чистый алюминий с контролируемым химическим составом. Например, алюминий 1050.
2ххх – Главным легирующим элементом является медь, хотя другие элементы, такие как магний, также могут присутствовать. Широко применяются в самолетостроении, благодаря их высокой прочности (предел текучести до 455 МПа). Примеры – 2014 и 2024.
3ххх – Марганец, является главным легирующим элементом. Применяются как сплавы общего назначения для строительства и различной потребительской продукции, в том числе алюминиевых банок для прохладительных напитков и пива. Пример – 3105.
4ххх – Главным легирующим элементом является кремний. Применяются в сварочных прутках и проволоке, а также листов для пайки.
5ххх – Главным легирующим элементом является магний. Применяется в корпусах судов, трапах и других изделиях, которые подвержены воздействию морской атмосферы. Пример – 5252.
6ххх – Главными легирующими элементами являются магний и кремний. Обычно применяются для строительных профилей и деталей автомобилей. Примеры – 6060 и 6063.
7ххх – Главным легирующим элементом является цинк, хотя другие элементы, такие как медь, магний, хром и цирконий, также могут присутствовать. Применяются в несущих элементах самолетов и других высокопрочных конструкциях и изделиях. К этой серии относятся самые прочные алюминиевые сплавы с пределом текучести более 500 МПа. Пример – 7075.
8ххх – Различные главные легирующие элементы. Сплавы серии 8ххх могут содержать заметные количества олова, лития и/или железа.
9ххх: Зарезервировано для будущих применений.

Деформируемые сплавы, которые являются термически упрочняемыми, включают сплавы серий 2xxx, 6xxx, 7xxx и некоторые сплавы серии 8xxx. Различные комбинации легирующих элементов и механизмы упрочнения, которые применяются для деформируемых сплавов, показаны в таблице 1.

Таблица 1 – Классификация деформируемых алюминиевых сплавов
по механизму их упрочнения [1]

Уровни прочности, которые достигаются в различных классах деформируемых сплавов, показаны в таблице 2.

Таблица 2 – Уровни прочности различных деформируемых алюминиевых сплавов [1]

Литейные сплавы и их обозначения

1хх.х – Технически чистый алюминий с контролируемым химическим составом, в том числе по примесям. Применяется для изготовления роторов электродвигателей.
2хх.х – Главным легирующим элементом является медь. Другие легирующие элементы также могут присутствовать.
3хх.х – Главным легирующим элементом является кремний. Дополнительными легирующими элементами могут быть медь и магний. Сплавы серии 3хх.х составляют около 90 % всех фасонных алюминиевых отливок.
4хх.х – Главным легирующим элементом является кремний.
5хх.х – Главным легирующим элементом является магний.
6хх.х – Не применяется.
7хх.х – Главным легирующим элементом является цинк. Дополнительными легирующими элементами являются медь и магний.
8хх.х – Главным легирующим элементом является олово.
9хх.х – Не применяется.

К термически упрочняемым сплавам относятся литейные сплавы серий 2хх, 3хх и 7хх.

Уровни прочности, которые достигаются в различных классах литейных сплавов, показаны в таблице 3.

Таблица 3 – Уровни прочности различных литейных сплавов [1]

Системы легирования

Как можно было увидеть выше, некоторые серии алюминиевых сплавов, деформируемых и литейных, включают одну, две или три различных системы легирования.

Эти системы легирования могут включать только главные легирующие элементы или дополнительные один или более легирующих элементов.

Системы легирования деформируемых сплавов

2ххх – Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Si, Al-Cu-Li
3xxx – Al-Mn
4xxx – Al-Si
5xxx – Al-Mg
6xxx – Al-Mg-Si
7xxx – Al-Zn, Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu
8xxx – Al-Fe, Al-Fe-Ni, Al-Li-Cu-Mg

Системы легирования литейных сплавов

2xx – Al-Cu, Al-Cu-Ni-Mg, Al-Cu-Si,
3xx – Al-Si-Cu, Al-Si-Cu-Mg, Al-Si-Mg
4xx – Al-Si
5xx – Al-Mg
7xx – Al-Zn
8xx – Al-Sn

Химический состав

Внутри серий и систем легирования алюминиевые сплавы различаются по своему химическому составу, то есть по содержанию тех или иных легирующих элементов, а также примесей.

Номинальные химические составы характерных деформируемых сплавов – деформируемых и литейных представлены в таблицах 4 и 5. Необходимо отметить, что в этих таблицах представлена только малая доля из общего количества алюминиевых сплавов. В перечне международной регистрации их насчитывается более 500.

Деформируемые сплавы

Таблица 4 – Виды продукции и номинальный химический состав
термически упрочняемых деформируемых алюминиевых сплавов [1]

Таблица 5 – Виды продукции и номинальный химический состав
нагартовываемых деформируемых алюминиевых сплавов

Литейные сплавы

Таблица 6 – Методы литья и номинальный химический состав
термически упрочняемых литейных алюминиевых сплавов

Таблица 7 – Методы литья и номинальный химический состав
термически неупрочняемых литейных алюминиевых сплавов

Европейская система обозначения

Деформируемые сплавы

Литейные сплавы

Европейская система обозначений литейных алюминиевых сплавов имеет следующий вид:
EN AC-xxxxx, где:

EN – европейский стандарт;
А – алюминий;
С – литейный;
ххххх – пять цифр или химические символы.

Пример: EN AC-42000 или EN AC-Al 7SiMg

Цифровое обозначение

Первая цифра обозначает одну из четырех групп (серий) по главным легирующим элементам:

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.

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.

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.

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.

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

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.

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
ГОСТ	ISO 209-1-89	Кремний (Si)	Железо (Fe)	Медь (Cu)	Марганец (Mn)	Магний (Mg)	Хром (Cr)	Цинк (Zn)	Титан (Ti)	Каждый	Сумма	Алюминий не менее
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.

Алюминиевые литейные сплавы сплавы, предназначенные для изготовления фасонных отливок и получаемые переплавом алюминиевых литейных сплавов в чушках или из первичного алюминия и силумина с подшихтовкой лигатурами. Алюминиевые литейные сплавы подразделяют на пять гp.: I группа на основе системы Al + Si — АЛ2, АЛ4, АЛ4-1, АЛ9, АЛ9-1, АЛ34 (ВАЛ5), АК9 (АЛ4В), АК7 (АЛ9В); II группа на основе системы Al+Si + Cu АЛЗ, АЛ5, АЛ5-1, АЛ6, АЛ32, АК5М2 (АЛЗВ), АК5М7 (АЛ 10В), АК.7М2 (АЛ 14В), АК4М4 (АЛ 15В); III группа на основе системы Al+Cu — АЛ7, АЛ 19, АЛЗЗ (ВАЛ-1); IV группа на основе системы Al+Mg — АЛ8, АЛ13, АЛ22, АЛ23, АЛ23-1, АЛ27, АЛ27-1, АЛ28, АЛ29; V группа на основе системы Al+другие компоненты — АЛ1, АЛ11, АЛ21, АЛ24, АЛ25, АЛЗО, АК21М2, 5H2.5 (ВКЖЛС-2), АК4М2Ц6 (АЛ 17В). В соответствии с ГОСТ 2685 — 75 марки Алюминиевыех литейных сплавов должны иметь определённый химический состав и механические свойства (σ_B,δ, НВ). В зависимости от способов литья и вида термической обработки.

Энциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг . Главный редактор Н.П. Лякишев . 2000 .

Полезное

Смотреть что такое "Алюминиевые литейные сплавы" в других словарях:

АЛЮМИНИЕВЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ СПЛАВЫ — сплавы, предназначены для изготовления фасонных отливок и получаемые переплавом алюминиевых литейных сплавов в чушках или из первичного алюминия и силумина с подшихтовкой лигатурами. Алюминиевые литейные сплавы подразделяют на пять групп: I… … Металлургический словарь

Алюминиевые литейные сплавы в чушках — литейные рафинированные сплавы в чушках массой не более 16 кг, предназначенные для произодства фасонного литья, а также для подшихтовки при изготовлении других алюминиевых литейных сплавов. Существуют следующие марки: на основе системы Al+Si АК7 … Энциклопедический словарь по металлургии

литейные сплавы — [cast alloys] металлические сплавы для фасонного литья, сохраняющие особенности литой структуры в готовых деталях; имеют хорошую жидкотекучесть, малую склонность к горячим трещинам, ликвации, усадочной пористости. Лучшим комплексом литейных… … Энциклопедический словарь по металлургии

ГОСТ 1583-93: Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия — Терминология ГОСТ 1583 93: Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия оригинал документа: 5. Газовая пористость Дефект в виде мелких пор, образовавшихся в результате выделения газов из металла при его затвердении Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ — сплавы на основе алюминия с добавками Cu, Mg, Zn, Si, Mn, Li, Cd, Zr, Cr и других элементов. Алюминиевые сплавы обладают высокой электро и теплопроводностью, хорошей коррозионной стойкостью. Применяются во многих отраслях машиностроения. По… … Металлургический словарь

алюминиевые сплавы — [aluminium alloys] сплавы на основе алюминия (Al) с добавками Сu, Mg, Zn, Si, Mn, Li, Cd, Zr, Cr и других элементов; характеризуется малой плотностью (от 2,5 до 2,9 г/см3), высокой удельной прочнению при достаточно удовлетворяющей пластичности,… … Энциклопедический словарь по металлургии

сплавы щелочных металлов — [alkali metal alloys] сплавы на основе Na, К, Li, Cs или содержащие их в значительном количестве; применяются в современной технике как материалы с особыми химическими или физическими свойствами. Например, сплавы, содержащие Li, используют в… … Энциклопедический словарь по металлургии

сплавы щелочноземельных металлов — [alkali earth metal alloys] сплавы на основе Са, Sr, Ba или содержащие их в значительном количестве; применяются в основном как материалы с высокой химической активностью, например, сплавы АL с 50 60 % Ва используют в качестве геттеров в… … Энциклопедический словарь по металлургии

сплавы с заданными упругими свойствами — [alloys with preset elastic properties] сплавы, обладающие высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и релаксационной стойкостью в условиях статического и циклического нагружения; применяются в качестве пружин и пружинных элементов,… … Энциклопедический словарь по металлургии

сплавы с заданным ТКЛР — [alloys with preset thermal expansion] ферромагнитные и немагнитные сплавы преимущественно на основе Fe и Ni, основные свойства которых заданная величина ТКЛР. Эти сплавы подразделяют на три группы: 1 я сплавы с низким ( Энциклопедический словарь по металлургии

В последнее время достаточно большое распространение получили алюминиевые сплавы. Это связано с тем, что они обладают исключительными эксплуатационными качествами. Существует просто огромное количество различных видов алюминия, классификация зависит от химического состава и многих других показателей. Довольно большое распространение получили литейные алюминиевые сплавы. Они могут применяться для изготовления самых различных деталей, в большинстве случаев, корпусов. Рассмотрим особенности литейных алюминиевых сплавов подробнее.

Литейные алюминиевые сплавы

Общая характеристика и свойства

Существует довольно большое количество разновидностей литейных алюминиевых сплавов, каждый из которых обладает своими особенностями. Алюминиевый литейный сплав характеризуется следующими эксплуатационными качествами:

Высокие литейные качества. Подобный металл довольно часто применяется для литья по форме. Высокие литейные качества позволяют создавать детали сложной формы.
Плотность. Химический состав алюминиевых литейных сплавов определяет то, что их плотность относительно невелика. За счет этого вес получаемой конструкции относительно небольшой.
Коррозионная стойкость также высокая. Она может снижаться за счет добавления различных легирующих элементов.
Рассматривая свойства сплавов следует отметить и повышенную прочность, а также твердость. Эти качества достигаются путем добавления самых различных веществ.
Высокая степень обрабатываемости. Путем литья достаточно часто получают заготовки, которые в дальнейшем доводят до готового состояния путем механической обработки на фрезерном или другом оборудовании.

Подобные материалы обладают хорошими литейными свойствами, что позволяет получать детали со сложными поверхностями. Сплавы с высоким содержанием магния или других легирующих элементов могут подвергаться дополнительной термообработке.

В большинстве случаев к данному материалу предъявляют следующие требования:

Хорошие литейные свойства. Именно они считаются наиболее важными при рассмотрении алюминиевых сплавов данной группы. Чем менее выражены литейные качества, тем хуже раствор заполняет созданную форму. Литейные свойства могут определяться самыми различными методами.
Небольшая усадка. Процесс усадки практически неизбежен при литье по форме. Однако некоторые составы более склонны к образованию раковин и других дефектов при литье, другие меньше. Чем меньше усадка, тем более качественным получается изделие.
Высокая жидкотекучесть. Если созданная форма для литья имеет большое количество сложных поверхностей, то для их заполнения состав должен обладать повышенным показателем жидкотекучести.
Малая склонность к образованию горячих трещин. При выполнении литейных операций возникает вероятность появления трещин, которые снижают прочность структуры и эксплуатационные качества материала.
Низкая склонность к пористости. Пористая структура обладает менее привлекательными эксплуатационными качествами, так как она имеет меньшею прочность, впитывает влагу и может быть подвержена воздействию коррозии.
Оптимальные механические и химические свойства. Современные методы легирования позволяют сделать легкий материал более прочным. Для этого проводится добавление самых различных компонентов. Оптимальные механические свойства представлены сочетанием легкости и прочности, а также другими качествами.
Мелкозернистая однородная структура. При рассмотрении особенностей структуры получаемых изделий следует отметить, что однородная лучше воспринимает оказываемые нагрузки и вероятность появления дефектов существенно снижается. Неоднородную структуру можно охарактеризовать тем, что изделие может иметь разный показатель твердости поверхности, на одной части может появляться коррозия, другая может оказаться быть более устойчивой к подобному воздействию.

Исключить вероятность образования многих дефектов можно путем соблюдения технологии отливки и обработки полученного сплава. Кроме этого, используемый состав также в той или иной степени определяет вероятность образования дефектов.

Литейные алюминиевые сплавы в чушках

Наиболее важным качеством можно назвать жидкотекучесть. Она определяет способность заполнения литейной формы. Кроме этого уделяют внимание тому, какова склонность состава к образованию газовых и усадочных пустот. Измеряется показатель жидкотекучести тем, какая емкость и за какое время может заполниться. Стоит учитывать, что повышенное содержание оксидов становится причиной снижения показателя жидкотекучести.

Процесс литья также определяет высокую вероятность образования усадочных раковин. При охлаждении расплав уменьшается в объеме. Выделяют два основных типа образующейся раковины:

Для определения степени усадки используются различные методы.

При литье также часто встречается деформация, которая становится причиной образования трещин. Она связана с процессом, который определяется сжимающим напряжением между уже затвердевшим и кашеобразным составом.

Различают несколько разновидностей алюминиевых литейных сплавов, о которых далее поговорим подробнее.

Виды литейных алюминиевых сплавов

Все литейные сплавы алюминия можно условно разделить на несколько основных групп:

Высокопрочные и жаропрочные сплавы. Наиболее распространенным материалом из этой группы можно назвать алюминиевый сплав АЛ19. Его легируют путем добавления титана, за счет чего придаются более высокие механические свойства. Добавление легирующих элементов может проводится при низких или комнатных температурах. Жаропрочность определяет то, что механические свойства и линейные размеры остаются неизменными даже при нагреве состава до температуры 350 градусов Цельсия. Сплавы этой группы хорошо свариваются, а также обладают высокой обрабатываемостью. Стоит учитывать, что за счет легирования коррозионная стойкость относительно невысокая. Существенно повысить прочность можно путем закалки или старения. Подобные марки литейных алюминиевых сплавов широко используются при литье крупногабаритных отливок по песчаной форме.
Конструкционные герметичные алюминиевый сплав обладают более высокими литейными свойствами. Распространенные марки: АЛ4 и АЛ9. Также следует отметить достаточно высокую коррозионную стойкость. Стоит учитывать тот момент, что термическая обработка в этом случае не проводится. При закалке или старении эксплуатационные качества не улучшаются. Хороший комплекс технологических свойств определяет популярность алюминиевого сплава.
Коррозионностойкие металлы. К данной группе относится маркировка АЛ27 и АЛ8. Следует учитывать, что подобный тип металла обладает высокой стойкостью к воздействию повышенной влажности. Высокая коррозионная стойкость во многих агрессивных средствах существенно расширяет область применения металла. Кроме этого, структура определяет хорошую свариваемость и обрабатываемость резанием. Однако отметим, что металл обладает низкой жаропрочностью – структура не может выдержать воздействие температуры выше 80 градусов Цельсия. За счет легирования снижаются и литейные свойства. Исключением можно назвать сплав АЛ24, основные свойства которого сохраняются при температуре до 150 градусов Цельсия.

Последняя группа сплавов получила достаточно широкое распространение при изготовлении корпусов и деталей, на которые оказывается воздействие морской воды. Из-за высокой концентрации соли на поверхности довольно часто образуется коррозия.

К литейным сплавам принято относить составы, в которых есть от 10 до 13% кремния. Довольно часто в состав добавляются магний, медь и другие присадки, способные существенно повысить прочность. Также в состав добавляют титан и цирконий. В свою очередь, марганец может существенно повысить антикоррозионные свойства.

Несмотря на то, что в большинстве случаев железо и никель считаются вредными примесями, в данном случае они добавляются для существенного повышения жаропрочности.

Рассматривая маркировку отметим, что для этого применяется обозначение от АЛ2 до АЛ20. Эти материалы сегодня еще называют силуминами. Их химический состав, от которого зависят механические качества, может существенно отличаться. Именно поэтому следует подробно рассматривать состав каждой марки.

Применение

Алюминиевый литейный сплав сегодня применяется при производстве фасонных отливок. Отметим, что разделают как чистый алюминий, так и полученный после вторичной переработки. В химической и пищевой промышленности может использоваться чистый алюминий. Этот материал применим и в электротехнике. Важным моментом является то, что на алюминий приходится более 20% литейных сплавов.

Детали из литейных алюминиевых сплавов

Рассматривая особенности производства отметим, что первичный металл производится в чушках на специализированных алюминиевых заводах. Есть и вторичная цветная металлургия, которая предусматривает применение вторичного лома или отходов. За счет применения менее дорого сырья существенно снижается стоимость материалов.

В России только 50% заводов проводит использование лома в качестве основы. В более развитых странах мира, к примеру, США, Японии, Германии сегодня при производстве алюминиевых сплавов вторичное сырье применяется не менее чем в 90%. За счет этого существенно снижается стоимость различных изделий, а также повышается экологическая чистота.

Применение литейного алюминия весьма обширно:

Изготовление корпусных деталей. Именно при производстве корпусных деталей чаще всего применяют литейные алюминиевые сплавы. Это связано с тем, что подобным образом существенно снижается их стоимость. Для получения сложных изделий из стандартной заготовки применяют современное фрезерное оборудование, которое стоит дорого и требует соответствующей оснастки.
Получение различных заготовок в сфере кораблестроения и авиастроения. На протяжение нескольких столетий алюминий используется для изготовления деталей, которые применяются при сборе самолетов и различных летательных аппаратов.
Изготовление деталей сложной формы и различных размеров. Детали, представленные телами вращения и плоскими поверхностями сложны в изготовлении при применении оборудования по механической обработке.
Получение элементов, которые применяются для осуществления подачи электричества. При добавлении легирующих элементов получаются сплавы, обладающие хорошими токопроводящими способностями.

Очень большое количество деталей в моторостроении получается также путем литья. Данный метод изготовления позволяет получить детали с высокоточными размерами и качественной поверхностью.

В заключение отметим, что сегодня данный тип металла получил широкое применение в самых различных областях промышленности. Это также можно связать с тем, что стоимость производства подобного металла относительно невысока. Сочетание высоких эксплуатационных качеств с низкой стоимостью и определяют широкое распространение металла в самых различных отраслях промышленности.

* Здесь и далее в скобках приведены старые обозначения алюминиевых литейных сплавов.

По химическому составу в зависимости от основного легирующего компонента алюминиевые литейные сплавы подразделяют на пять групп:
I - на основе системы Аl-Si-Mg;
II - на основе системы Аl-Si-Cu;
III - на основе системы Аl-Cu;
IV - на основе системы Аl-Mg;
V - на основе системы Аl - прочие компоненты.

Алюминиевые литейные сплавы по стандарту обозначаются буквой А в начале марки, затем приводятся обозначения основных элементов следующими буквами: К кремний, Мг - магний, М - медь, Мц - марганец, Ц - цинк, Кд - кадмий, Н - никель.

Цифры после букв указывают среднее содержание элемента в процентах. Буквы в конце марки обозначают:

ч - чистый;
ич - повышенной чистоты;
оч - особой чистоты;
л -литейные сплавы;
с - селективный.

Рафинированные сплавы в чушках обозначают буквой р, которую ставят после обозначения марки сплава. Сплавы, предназначенные для изготовления изделий пищевого назначения, обозначают буквой П, которую также ставят после обозначения марки сплава.

Алюминиевые литейные сплавы в чушках (металлошихта) и в отливках изготовляют для нужд народного хозяйства и на экспорт по ГОСТ 1583-93.

Для изготовления изделий пищевого назначения применяют сплавы АК7, АК5М2, АК9, АК12.

Применение других марок сплавов для изготовления изделий и оборудования, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами и средами, в каждом отдельном случае должно быть разрешено органами здравоохранения.

В алюминиевых сплавах, предназначенных для изготовления изделий пищевого назначения, массовая доля свинца должна быть не более 0,15 %, мышьяка - не более 0,015 %, цинка - не более 0,3 %, бериллия - не более 0,0005 %.

Аналоги алюминиевых литейных сплавов по ГОСТ 1583-93, стандартам США, Германии, Японии и Франции (табл. 97) подобраны путем сравнения массовой доли основных компонентов.

При этом учтено следующее: наличие примесей, способы литья, режимы термической обработки, механические свойства и области применения.

97. Алюминиевые литейные сплавы-аналоги по стандартам разных стран

319.0
SG 64D
326

328.0
SG 82A
327

Механические свойства алюминиевых литейных сплавов по ГОСТ 1583-93 должны соответствовать приведенным в табл. 98. Механические свойства сплавов-аналогов даны в табл. 98а.

98. Механические свойства некоторых алюминиевых литейных сплавов по ГОСТ 1583-93

Условные обозначения способов литья:
- 3 - литье в песчаные формы;
- В - литье по выплавляемым моделям;
- К - литье в кокиль;
- Д - литье под давлением;
- ПД - литье с кристаллизацией под давлением (жидкая штамповка);
- О - литье в оболочковые формы;
- М - сплав подвергается модифицированию.
Условные обозначения видов термической обработки:
- T1 - искусственное старение без предварительной закалки;
- Т2 - отжиг;
- Т4 - закалка;
- Т5 - закалка и кратковременное (неполное) искусственное старение;
- Т6 - закалка и полное искусственное старение;
- Т7 - закалка и стабилизирующий отпуск;
- Т8 - закалка и смягчающий отпуск.
Механические свойства, указанные для способа литья В, распространяются также на литье в оболочковые формы.

98а. Механические свойства алюминиевых литейных сплавов-аналогов

Обозначение способов литья см. примечание к табл. 98.
Обозначения режимов термической обработки приведены в табл.99

99. Обозначения и рекомендуемые режимы термической обработки алюминиевых литейных сплавов-аналогов

Старение 300 °С, 2 ч

Закалка с 535 °С, 9 - 16 ч, вода (20 - 100 °С)

Закалка с 545 °С, 10 - 14 ч, вода (20 - 100 °С)

Старение 170 °С, 6 - 10 ч

Закалка с 535 °С, 10 - 16 ч, вода (20 - 100 °С)

Старение 175 °С, 5 - 17 ч

Закалка с 545 °С, 10 - 14 ч, вода (80 - 100 °С)

Старение 250 °С, 3 - 10 ч

Двухступенчатый нагрев: 505 °С, 4 - 6 ч; 515 °С, 4 - 8 ч, вода (200 - 100 °С)

Старение 230 °С, 3 - 5 ч

Без термической обработки

По стандартам США состояние без термообработки обозначается буквой F, в стандарте Франции - Y-30.

В стандарте Франции приняты следующие обозначения видов термообработки:

Y-33 - закалка и искусственное старение (соответствует Т6);
Y-35 - стабилизирующий отпуск (соответствует Т7).

Особенности маркировки алюминиевых литейных сплавов в стандартах США, Японии, Германии и Франции приведены ниже.

США (ASTM В 85, В 26, В 108)

В общегосударственных и оборонных спецификациях для алюминиевых литейных сплавов наиболее широко используется система обозначений Алюминиевой Ассоциации (АА).

В этой системе сплавы имеют трехзначное обозначение. Сплавы сгруппированы в серии, которые относятся к определенным системам легирования. Первая цифра каждой серии указывает основную систему сплава.

Серия	Основная система сплавов
2ХХ	Al-Cu
3ХХ	Al-Si-Mg, Al-Si-Cu
4ХХ	Al-Si
5ХХ	Al-Mg
7ХХ	Al-Zn
8ХХ	Al-Sn

Промышленных литейных сплавов серий 6ХХ и 9ХХ не существует. В маркировке, принятой АА, обозначение XXX.0 используется для отливок, т.е. для всех литейных сплавов.

В некоторых обозначениях сплавов, принятых АА, цифрам предшествует буква. Буквы используют для того, чтобы различить сплавы с одинаковым химическим составом по основным легирующим элементам, но отличающимся друг от друга только содержанием примесей или малых добавок, например сплав 356.0 и А 356.0.

SAE-система Общества инженеров автомобильной промышленности. Марки сплавов имеют цифровое трехзначное обозначение. Например, сплав марки АК7ч (АЛ9) (ГОСТ 1583) имеет аналог по стандартам США: 356.0 (по АА), SG70A (по ASTM B26) и 323 (пo SAE).

ЯПОНИЯ (JIS H5202)

В обозначении марок всех литейных алюминиевых сплавов вначале стоит буквенное выражение АС (алюминиевый литейный сплав): последующие цифры 1, 2. . обозначают группу сплавов, относящихся к определенной системе легирования; буквы А, В, С, D, стоящие после цифр, - символ определенного сплава в данной группе.

Группа	Сплавы системы
1	Al-Cu
2	Al-Cu-Si
3	Al-Si
4А	Al-Si-Mg
4В	Al-Si-Cu
4С	Al-Si-Mg
4СН	Al-Si-Mg
4D	Al-Si-Cu
5А	Al-Cu-Ni-Mg
7В	Al-Mg
8В	Al-Si-Cu-Mg

ГЕРМАНИЯ (DIN 1725T.2)

Перед обозначением марок литейных алюминиевых сплавов указывают метод литья:

G - литье в землю или песчаные формы;
GK - литье в кокиль;
GD - литье под давлением.

Далее идут символы элементов и цифры, указывающие их среднее содержание. В конце обозначения марки сплава указывается его термическая обработка:

g - закалка, соответствует состоянию Т4;
wa - обработка на твердый раствор, закалка и искусственное старение - соответствует состоянию Т6.

Один и тот же сплав может маркироваться как с указанием метода литья и термообработки, так и без него. Обозначение марки сплава с указанием метода литья и термообработки ставится в скобках.

Для литейных сплавов с повышенным допустимым содержанием меди, которая не является легирующим элементом, краткое обозначение дополняется стоящим в скобках символом Cu, например GD-AlSi12(Cu).

ФРАНЦИЯ (А57-702)

Первой в обозначении всех литейных алюминиевых сплавов стоит буква А (алюминиевый сплав), далее через тире стоят символы легирующих элементов с цифрами, указывающими их среднее содержание, последним стоит символ основного легирующего элемента.

Например, A-S5U3G:
S5 - кремния 5 %; U3 -меди 3 %; G - магний - основной легирующий элемент.

Читайте также: