3.2. Классификация и маркировка сплавов алюминия

.

В промышленности алюминий используется как в чистом виде, так и в виде различных сплавов. Маркировка алюминия начинается с буквы А, затем идет цифра, указывающая содержание алюминия в сотых долях процента. Например, алюминий марки А97 содержит алюминия 99,97 %, остальное – контролируемые примеси [14].

Постоянные примеси алюминия – Fe, Si, Cu, Zn и Ti. В зависимости от содержания примесей первичный алюминий подразделяют на три класса:

1. особой чистоты марки А999;

2. химически чистый марок А995, А99, А97, А95;

3. технически чистый марок А85, А8, А7, А6, А5, А0 и А.

В электротехнике применяют алюминий марок А7Е, А6Е, А5Е и АЕ, где буква Е указывает на его электротехническое назначение. Технический алюминий, выпускаемый в виде деформируемого полуфабриката (листы, профили, прутки и др.) маркируют АД0 и АД1. Алюминиевую проволоку, в зависимости от исходных механических свойств, выпускают нескольких сортов, которые маркируют АТП, АТ, АПТ и АМ – соответственно твердая повышенной прочности, твердая, полутвердая и мягкая.

Ввиду низкой прочности и незначительной упрочняемости при холодной пластической деформации чистый алюминий как конструкционный материал применяют сравнительно редко. Более широко используют сплавы алюминия, которые характеризуются высокой удельной прочностью, способностью сопротивляться статическим и динамическим нагрузкам, в том числе и при повышенных температурах, отличаются хорошей технологичностью. Классификация наиболее известных алюминиевых сплавов приведена на рис.3.2.

Рис.3.2. Классификация сплавов на основе алюминия

Основными легирующими элементами алюминиевых сплавов являются Cu, Mg, si, Mn, Zn, реже Li, Ni, Ti [15]. Такие элементы, как Cu, Zn, Mg, Ni, Fe и Mn участвуют в формировании прочностных свойств, причем Mn одновременно повышает коррозионную стойкость. Кремний является основным легирующим элементов в ряде литейных сплавов (силуминов), поскольку он участвует в образовании эвтектики. Подобные элементы, как Ni, Ti, Cr, Fe повышают жаропрочность сплавов, затормаживая процессы диффузии и образуя стабильные сложнолегированные упрочняющие фазы. Литий в сплавах способствует возрастанию их модуля упругости. Магний и марганец снижают тепло- и электропроводность алюминия, а железо – его коррозионную стойкость. Алюминиевые сплавы можно условно разделить на конструкционные и электротехнические.

Маркировка конструкционных алюминиевых сплавов. В настоящее время одновременно действуют две маркировки сплавов: старая буквенно-цифровая (табл 3.2.) и новая цифровая (рис.3.3.).

Таблица 3.2.

Буквенно-цифровая маркировка алюминиевых сплавов

Принцип классификации	Сплав
По химическому составу	-	Амг, АМц
По назначению сплава	Дуралюминий	Д1, Д6
По технологическому назначению	Ковочный	АК6, АК8
По свойствам	Высокопрочный	В95, в96
По методу получения полуфабрикатов и изделий	Спеченный литейный	САП, САС, АЛ2
По виду полуфабрикатов	Проволочный	Амг5П*

* Буква П, входящая в маркировку сплава, указывает на то, что сплав проволочный

Разные организации, присваивая буквенно-цифровые марки сплавам, руководствовались разными принципами. Есть марки, которые характеризуют состав сплава, например Амг2 (алюминий + 2% магния), Амц (алюминий + 1% марганца). Другие марки отражают технологию получения изделий: АЛ2, АЛ4, АЛ7, где буквы Ал показывают, что сплав алюминиевый литейный, а цифры после букв – порядковые номера сплавов, не несущие никакой полезной информации о сплаве; АК4, АК6 – алюминиевые сплавы для ковки. В марках многих сплавов отражена организация – разработчик: ВАЛ8, ВАЛ10, ВАЛ14 – литейные сплавы, разработанные в ВИАМе (Всесоюзный институт авиационных материалов), ВАД1, ВАД3 – деформируемые сплавы, разработанные в ВИАМе.

.начиная с 1970 г. для маркировки любых алюминиевых сплавов была введена единая цифровая система [13]. В соответствии с цифровой маркировкой первая цифра показывает основу сплава (для алюминия 1), вторая цифра обозначает систему легирования (показывает основные легирующие компоненты), третья и четвертая цифры – порядковый номер сплава и технологию получения изделий.

1160 Основа (А1) Порядковый номер сплава Основные легирующие элементы	Обозначение	Материал
	0 или нечетная цифра	Деформируемый
	Четная цифра	Литейный
	9	Металлокерамический
	7	Проволочный

Рис. 3.3. Принципы цифровой маркировки алюминиевых сплавов

При этом для деформируемых сплавов последняя цифра должна быть 0 или нечетная цифра, а для литейных – нечетная цифра. Таким образом, главная информация о составе сплава определяется второй цифрой марки. Для цифр, стоящих в марке на втором месте, приняты следующие обозначения:

• 0 – легирующих элементов нет, есть только примеси, т.е. обозначение разных сортов технического алюминия;

• 1 – сплавы систем Al-cu-Mg и al-Mg-Fe-Ni;

• 2 – сплавы систем Al-cu-Mn и al-Li-Cd-Mn;

• 3 – сплавы систем Al-Mg-Si и Al-Mg-Si-Cu;

• 4 – сплавы, легированные Li, а также малорастворимыми в алюминии компонентами Mn, Cr, Zr, Ni, Be и др;

• 5 – сплавы системы Al-Mg;

• 9 – сплавы системы Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu.

Цифры 6, 7 и 8 (на втором месте) для маркировки алюминиевых сплавов пока не используются. Примеры обозначения сплавов с помощью буквенно-цифровой и цифровой маркировок приведены в табл. 3.3. Цифровая маркировка всеобщего распространения не получила и используется преимущественно для обозначения деформируемых алюминиевых сплавов нового поколения. Для литейных алюминиевых сплавов цифровая маркировка вообще не нашла применение. Для них разработана и введена единая система буквено-цифровой маркировки [16]. Эта система аналогична применяемой для сталей, однако обозначения химических элементов имеет свои особенности (таблица 3.4.).

Таблица 3.3

Примеры маркировок алюминиевых сплавов

Легирующие элементы	Маркировка		Легирующие элементы	Маркировка
	Буквенно-цифровая	Цифровая		Буквенно-цифровая	Цифровая
Al	АД00	1010	Cu Mg Mn Si	АК6 АК8	1360 1380
Mn	АМц	1400	Cu Mg Fe Ni Si	АК4 АК4-1	1140 1141
Mg-Mn	Амг1 Амг5	1510 1550	Zn-Mg	-	1911
Mg-Si	АВ	1343	Zn-Mg-Cu	В95 В96Ц1	1950 1960
Cu-Mg	Д1 Д16 ВАД1 Д18	1100 1160 1191 1187	Cu-Mn	Д20	1200 1201

В результате марку сплава записывают следующим образом: первая буква, А, показывает алюминий, последующие буквы – основные легирующие элементы, а числа, стоящие после букв, показывают среднее содержание данного компонента в процентах по массе.

Таблица 3.4

Условные обозначения легирующих элементов

в марках алюминиевых сплавов

Химический символ	Наименование легирующего элемента	Условное обозначение в марке
Al	Алюминий	А
Si	Кремний	К
Cu	Медь	М
Mg	Магний	Мг
Mn	Марганец	Мц
Ni	Никель	Н
Zn	Цинк	Ц

Если содержание компонента меньше единицы, буква обозначающая данный компонент в марке обычно не указывается.

Примеры записи марок литейных алюминиевых сплавов выглядят следующим образом: АК5М, АК12М2МгН, АМг5Мц, Ац4Мг, АК21М2, 5Н2,5.

Буквы Ч (чистый) или ОЧ (особой чистоты) ставятся в конце маркировке и указывают на повышенную чистоту сплавов по примесям железа и кремния.

Наряду с рассмотренными системами маркировок алюминиевых сплавов имеется буквенно-цифровая маркировка технологической обработки полуфабрикатов и изделий, качественно отражающая механические, химические и другие свойства сплава (табл. 3.5).

Таблица 3.5

Буквенно-цифровая маркировка технологической обработки

деформируемых и литейных сплавов

Обозначение	Вид обработки, характеристика свойств материала
	Деформируемый сплав	Литейный сплав
1	2	3
М	Мягкий, отожженный	Модифицированный
Т	Закаленный и естественно состаренный	-
Т1-	Закаленный и искусственно состаренный на максимальную прочность	Состаренный-
Т2-	Закаленный и искусственно состаренный по смягчающему режиму для повышения вязкости разрушения	Отожженный-
Т3-	Закаленный и искусственно состаренный по смягчающему режиму для повышения сопротивления коррозии под напряжением	-
Т4	-	Закаленный
Т5-	-	Закаленный и частично состаренный
Т6-	-	Закаленный и полностью состаренный на максимальную твердость
Т7-	-	Закаленный с последующим стабилизирующим отпуском
Т8-	-	Закаленный с последующим смягчающим отпуском
1	2	3
Н	Нагартованный (5 – 7 %)	-
П	Полунагартованный	-
Н1	Усиленно нагартованный (20%)	-
ТН	Закаленный, естественно состаренный и нагартованный	-
Т1Н	Закаленный, нагартованный и искусственно состаренный	-
ТПП	Закаленный и естественно состаренный, повышенной прочности	-
ГК	Горячекатаные (листы, плиты)	-
А	Нормальная плакировка	-
У	Утолщенная плакировка (8% на сторону)	-

Маркировка электротехнических алюминиевых сплавов. Для этих сплавов действует буквенно-цифровая система маркировки [17].

Для изготовления холоднотянутой электротехнической проволоки используют алюминий марки АД1 и алюминиевые деформируемые сплавы марок Амц, Амг2, АМг5П, Д1П, Д16П, Д18 и в65, где А обозначает алюминий, Д – деформируемый сплав, Мц – Марганец, Мг – магний, П – сплав холодной высадки (разновидность обработки давлением), В – высокопрочный деформируемый сплав. Цифра, стоящая за обозначением элемента, показывает его содержание в процентах.

Из электротехнических сплавов системы Al-Mg-Si-Fe наиболее известен сплав альдрей (АВ), который используют для производства контактных проводов.