Классификация алюминиевых сплавов

Основными легирующими элементами в алюминиевых сплавах являются Cu, Zn, Mg, Mn, Zr. В условиях равновесия алюминиевые сплавы представляют собой равновесный твердый раствор с выделениями интерметаллидных фаз типа CuAl₂ (θ-фаза), Al₂CuMg (S-фаза), Al₆CuMg₄ (Т-фаза) и др. Помимо основных элементов в сплавы вводят малые добавки Cr, Zr, Ti, Sc, V, Be и некоторые редкоземельные элементы, которые существенно влияют на кинетику распада пересыщенного твердого раствора, на процесс рекристаллизации и размер зерна, на коррозионные и технологические свойства.

Для техники ответственного назначения, в том числе для авиакосмической, разработаны сплавы с жестким ограничением по примесям, которые в марке имеют обозначение «ч» – чистые; «пч» – повышенной чистоты; «оч» – особой чистоты.

Составы промышленных сплавов, структура и свойства изделий из них в значительной степени определяются способом производства. По способу производства алюминиевые сплавы делятся на две основные группы: деформируемые и литейные.

По способности к упрочнению термической обработкой алюминиевые сплавы подразделяются на неупрочняемые термообработкой и упрочняемые термообработкой (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Типовая диаграмма состояния сплавов Al – легирующий элемент (схема): Д – деформируемые сплавы; Л – литейные сплавы; I – сплавы, не упрочняемые термической обработкой; II – сплавы, упрочняемые термической обработкой

В зависимости от уровня прочности, технологических свойств и назначения алюминиевые сплавы разделяют на сплавы высокой, средней и пониженной прочности; ковочные, заклепочные, свариваемые; коррозионностойкие, жаропрочные, криогенные, со специальными физическими свойствами (например, пониженной плотности) и др.

Для отечественных алюминиевых сплавов используются буквенно-цифровая и цифровая системы обозначений. В буквенно-цифровой маркировке (хотя этим сплавам позднее была присвоена цифровая маркировка, но она не прижилась) не заложено какой-либо системы. Буквы могут символизировать алюминий и основной легирующий компонент – АМц (Al – Mn), АМг1 (Al – Mg), АМг2 (Al – Mg), назначение сплава (АК6, АК4–1 – алюминий ковочный), название сплава (АВ – авиаль, Д16 – дуралюминий), могут быть связаны с названием института, разработавшего сплав (ВАД1, ВАД23 – ВИАМ, алюминиевый, деформируемый) и т.д.

В конце шестидесятых годов ХХ в. была введена четырехзначная цифровая маркировка (табл. 3.2). Первая цифра обозначает основу сплава. Алюминий и сплавы на его основе маркируют цифрой «1». Вторая цифра обозначает основной легирующий компонент или основные легирующие компоненты. Цифрой «0» обозначаются различные марки алюминия, спеченные алюминиевые сплавы (САС), различные сорта пеноалюминия. Цифрой «1» обозначают сплавы на основе системы Al – Сu – Мg; цифрой «2» – сплавы на основе системы Al – Сu; цифрой «3» – сплавы на основе системы Al – Mg – Si; цифрой «4» – сплавы на основе системы Аl – Li, а также сплавы, легированные малорастворимыми компонентами, например переходными металлами (марганец, хром, цирконий); сплавы, замаркированные цифрой «5», базируются на системе Al – Mg и называются магналиями; сплавы на основе систем Аl – Zn – Мg или Аl – Zn – Мg – Сu обозначаются цифрой «9». Цифры 6, 7 и 8 – резервные.

Последние две цифры в цифровом обозначении алюминиевого сплава – это его порядковый номер. Последняя цифра несет дополнительную информацию: сплавы, оканчивающиеся на нечетную цифру – деформируемые, на четную – литейные.

Если сплав опытный и не используется в серийном производстве, то перед маркой ставят цифру «0» (01570, 01970) и маркировка становится пятизначной.

При производстве деформируемых полуфабрикатов из А85, А8, А7, А6, А5 и А0 алюминий выплавляется в чушках с соотношением Al:Si не менее 1:1. В этом случае к маркировке добавляется буква П (полуфабрикат), например, А6П. Если в алюминии, предназначенном для производства деформируемых Al – Mg сплавов, содержание Na <0,0015 %, то к маркировке добавляется буква Р (рафинированный).

Для указания состояния деформированных полуфабрикатов, изготавливаемых из алюминиевых сплавов, используется буквенно-цифровая система обозначений после марки сплава. Без обозначения значит без термической обработки.

М – мягкий отожженный;

Н – нагартованный;

Н3 – нагартованный на три четверти;

Н2 – нагартованный на одну вторую;

Н1 – нагартованный на одну четверть;

Т – закаленный и естественно состаренный;

Т1 – закаленный и искусственно состаренный на максимальную прочность;

Т2, Т3 – режимы искусственного старения, обеспечивающие перестаривание материала (режимы смягчающего искусственного старения);

Т5 – закалка полуфабрикатов с температуры окончания горячей обработки давлением и последующее искусственное старение на максимальную прочность;

T7 – закалка, усиленная правка растяжением (1,5…3 %) и искусственное старение на максимальную прочность.

Таблица 3.2

Цифровая маркировка деформируемых алюминиевых сплавов

В США принята единая цифровая, четырехзначная система обозначений деформируемых алюминиевых сплавов. Она является наиболее распространенной и используется в качестве международной. В её основе – система легирования алюминиевых сплавов, база – основной легирующий компонент. Первая цифра обозначения указывает на систему легирования.

Алюминий чистотой 99,0% и выше – 1ххх

Система Аl – Сu – 2ххх

Система Аl – Мn – 3ххх

Система Аl – Si – 4ххх

Система Аl – Мg – 5ххх

Система Al – Mg – Si – 6ххх

Система Аl – Zn – Мg и Аl – Zn – Мg – Сu – 7ххх

Прочие системы легирования – 8ххх

Вторая цифра обозначения указывает на порядковый номер модификации сплава относительно исходного сплава (в исходном - вторая цифра «0») или свидетельствует о чистоте сплава по примесям. Две последние цифры обозначают непосредственно сплав и дают информацию о его чистоте. Если сплав опытный, то ставят индекс «Х» и маркировка становится пятизначной.

Обозначение состояний следует за обозначением сплава.

Обозначение основных состояний:

F – после изготовления;

О – отожженное;

Н – нагартованное. За Н всегда следуют две или более цифры. Первая цифра указывает на конкретную последовательность основных операций;

Н1 – только нагартованное;

Н2 – нагартованное и частично отожженное;

Н3 – нагартованное и стабилизированное.

W – закалка;

Т – термическая обработка, приводящая к стабильному состоянию, отличному от F, О или Н.

Цифры от 1 до 10 после Т показывают конкретную последовательность основных термических обработок: