Марки алюминия: какие и где используются

СОДЕРЖАНИЕ

• Способы получения алюминия
• Классификация марок алюминия
• Марки листов алюминия
• Маркировка алюминия
• 2 основных способа обозначения первичного алюминия
• Марки алюминия в EN 576 и ISO 115
• Марки алюминия в ГОСТ 4784
• Литейный алюминий

Марки алюминия показывают состав сплава и, следовательно, его свойства и сферу применения. Такие сплавы могут использоваться для изготовления легких и сверхлегких конструкций, пищевой упаковки, проводов и так далее.

Исключительные восстановительные свойства металла позволяют применять его в металлургической промышленности для получения высококачественных изделий. Подробнее о марках алюминия в различных измерительных системах и об их свойствах читайте в нашем материале.

Способы получения алюминия

Само название металла «серебро из глины» определяет способы его изготовления. В чистом виде Al не добывается из недр земли, поскольку отличается большой химической активностью. Как важный компонент любого глинозема оксид алюминия содержится во многих натуральных минералах, таких как изумруд, рубин и прочие.

В химии существует такое понятие, как сродство элементов. Именно это качество наблюдается между алюминием и кислородом в оксиде, что не позволяет восстанавливать данный металл из Al?О? посредством углерода, как это делают в сталеплавильном производстве.

Технология, применяемая в наше время, была создана еще в 1886 г. Она включает следующие этапы:

1. Изготовление алюминиевой руды – боксита (дробленый горный глинозем высушивают и обдувают паром для очищения от примесей).
2. Растворение Al?О? в расплавленном гексафтороалюминате натрия (криолите) при температуре 950 ?С.
3. Электролиз криолитоглиноземного расплава Na?AIF? для разрыва химической связи с кислородом.

Чтобы очистить элемент от примесей, используется масса разных способов, таких как:

• электролитическое рафинирование – позволяет получить алюминий листовой высокой чистоты (марка А995-А95);
• продувка хлором – уменьшает концентрацию железа, кремния, неметаллических соединений и щелочноземельных (кальций, барий, магний, радий, стронций) металлов;
• фракционная кристаллизация – рафинирование веществ (сплав жидкого металла окунается в расплав теплообменника, играющего роль кристаллизатора, либо остужается инертным газом);
• прецизионные методики – точные технологи, позволяющие выплавлять марки алюминия высокой чистоты (до 99,99 %);
• химические способы, которые основаны на получении соединений-интерметаллидов, таких как, например, бориды.

Читайте также: «Сварочный позиционер»

Чтобы придать металлу дополнительные качества, сплавы, как правило, легируют с использованием титана, хрома, цинка, никеля, марганца и прочих компонентов. С учетом концентрации чистого Al, легирующих металлов и добавок алюминий делится на марки по ГОСТ № 4784-2019.

Классификация марок алюминия

Металл технической чистоты (первичный Al) выпускается согласно госстандартам 11069-2001 или Р 55375-2012. Степень чистоты определяет его свойства, благодаря которым эти сплавы и применяются в различных отраслях.

Какие марки чистого алюминия сегодня популярны:

• Особо чистый Al (extreme purity) 99,996–99,999 % обозначается А999. Его используют для производства полупроводников и лабораторных испытаний.
• Высокочистый Al (high purity) 99,95–99,995 % имеет марки А95, А995, А97, А99. Применяется в изготовлении электрооборудования и радиоэлектронике.
• Технически чистый Al (commercial purity) 99,50–99,79 % маркируется как А0, А5, А6, А7, А85, А8. Идет на провода, прокладки, сплавы.

Поскольку доля чистого металла в любом случае превышает 99 %, процент на маркировке уточняется до сотых. Промышленный вид алюминия используют во многих сферах, включая производство упаковочных материалов и металлической посуды.

В описании свойств, присущих каждой марке технического алюминия, используется ряд обозначений:

• Первичный Al – Ч (чистый), ОЧ (особой чистоты), ПЧ (повышенной очистки).
• Технический (промышленный Al) всегда содержит 0,15–1 % разных примесей.
• Литейный Al обычно применяют в технологии отливок.
• АД – все марки деформируемого алюминия используются в производстве полуфабрикатов по методике проката.
• Металл для раскисления стали – слабо очищенные расходные материалы.

Как говорилось выше, деформируемый Al обозначают маркировкой АД (допустим, АД00, АД000). Буква Е указывает на электрические свойства, АД1пл – сырье для плакировки тонкого прокатного листа.

Дополнительно используются цифровые символы. Например, АД0 (технический Al, обработанный давлением) трактуется как бывший 1011, а АД1 — как прежний 1013.

Марки листов алюминия

Листовой прокат в России производится по ГОСТ 21631-76. Продукция содержит алюминий марки АД0 (1), А0 (5, 6, 7), а также сплавы с добавлением Mg, Mn и Zn. Сам по себе металл достаточно пластичен, но иногда ему не достает необходимых механических характеристик, что затрудняет выполнение отдельных производственных задач.

Чтобы улучшить свойства листового алюминия, используют:

• Плакирование – равномерное покрытие алюминиевого листа тонким слоем другого металла (сплава) термомеханическим путем. Толщина покрытия бывает разной – утолщенной (У), технологической (Б) или нормальной (А).
• Нагартовку (наклеп) – производится путем холодной деформации металла (за счет размеренного нанесения микродефектов специально создаются уплотнения). Листы по виду обработки подразделяются на Н (нагартованный) и Н2 ((полунагартованный металл).
• Термообработка – отжиг и закалка для повышения прочности листа.

После закаливания литейные марки алюминия подвергаются старению. При естественном старении нагретый сплав выдерживают при температуре 28–35 ?С несколько суток, а при искусственном – 10–24 часа в нагретых средах (100–150 ?С).

В то время как металл лежит в печи после нагрева, меняется структура его кристаллической решетки и происходит выпадение избыточной фазы. Кристаллы, пересыщенные элементами легирования, распадаются с выделением атомов, располагающихся на границах зерен. Эти частицы повышают прочность сплава.

Читайте также: «Сварочный стол своими руками»

Режимы термообработки маркируют так:

• М – листы отожженные либо имеющие те же механические свойства;
• Т – закаленный и естественно состаренный металл;
• Т1 – закаленный и искусственно состаренный Al;
• ТН – нагартованный лист, естественно состаренный после закалки.

Алюминий и сплавы алюминиевые, включая деформируемые марки, проходят один из трех видов отделки – высокую (В), обычную или повышенную (П). Такие символы должны стоять в конце обозначений. Буква «П», введенная в размеры (допустим, 1000П х 2000), указывает на повышенную точность.

Читайте также: «Стыковое сварное соединение»

Вот самые распространенные примеры маркировки:

• АД1Н 2,0 × 1200 × 3000 – алюминий деформируемый, нагартованный;
• А5 М 1,5 × 1000 × 2500 – лист отожженный 1,5 мм толщиной (ходовая марка алюминия);
• Д16АТ 5,0 × 1200 × 3000 – листовой дюралюминий Д16 с нормальной (А) толщиной плакирования, закалкой и естественным старением (Т).

Прокатный алюминиевый лист часто используется в машиностроении, строительстве, при выпуске фольги или штамповок.

Маркировка алюминия

Государственным стандартом (ГОСТ) 4784-2019 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки» утверждена классификация использования числовой и буквенной системы маркировки, состоящая из 9 таблиц. В нескольких из них есть Al марки АД, поскольку это образцы с различными системами.

При этом для обозначения некоторых сплавов применяется химический состав. Как трактовать классификацию из ГОСТа, рассмотрим далее.

Буквенная маркировка алюминия:

• А – технический Аl;
• Д – дюраль;
• В – высокопрочный;
• АД – сплав деформируемый;
• АВ – авиаль (группа сплавов системы Al-Mg-Si), сюда же входят АД31, АД35, АВ;
• АМ – алюминиевый сплав с медью;
• АМг – алюминий марки АМг содержит магний;
• АК – в сплаве Al есть кремний;
• САП – спеченная алюминиевая пудра;
• СИЛ – силумины (Al+Si);
• САС – спеченные алюминиевые сплавы;
• Св – сырье для производства сварочной проволоки.

Необходимо уточнить, что силумины — сплавы на основе алюминия и кремния, которые маркируют по-разному: СИЛ1, АК9, СИЛ2, АК10М2Н. Дюралюмины (или дюрали) — общее название категории высокопрочных (В) сплавов на основе Al, обозначаемые как В65, Д16, Д18, ВАД1.

Читайте также: «Оборудование для сварочных работ»

Система чисел:

• 1000–1018 — технически чистый алюминий;
• 1019, 1029, 1039, др. — спеченная алюминиевая пудра (САП);
• 1020–1025 — пенометалл;
• 1100–1190 — сплавы на основе Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Fe-Ni;
• 1200–1290 — основа Al-Cu-Mn, Al-Cu-Li-Mn-Cd;
• 1300–1390 – соединения Al-Mg-Si, A-Mg-S-Cu;
• 1319, 1329, 1339, др. — спеченные алюминиевые сплавы (САС);
• 1400–1419 – основа Al-Mn или Al-Be-Mg;
• 1420–1490 – соединения Al-Li (с литием);
• 1500–1590 – сплав Al-Mg (с магнием);
• 1900–1990 – основа Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu.

Весь перечень литейных сплавов указан в нормативе ГОСТ 1583-93. При этом многие из них обозначают двумя способами. Несмотря на то что старая маркировка АЛ уже не актуальна, она все так же попадается в технологической документации.

Сегодня существует 600 сплавов алюминия, 400 из которых – деформируемые, а остальные являются литейными. Все эти вещества классифицированы по легирующим элементам либо по свойствам.

2 основных способа обозначения первичного алюминия

В основе производства технического Al заложен электролиз Холла – Эру, а основными примесями считают кремний (Si) и железо (Fe). К тому же в этих сплавах имеются второстепенные добавки – цинк (Zn), титан (Ti), галлий (Ga) и ванадий (V).

В мире принято считать, что главный признак чистоты и химсостава, которые имеет первичный алюминий, – минимум чистого металла, входящего в его структуру. Однако в США для этого оценивают долю Si и Fe в том или ином соединении. Такая процедура принята The Aluminum Association – Алюминиевой ассоциацией страны.

По этой же причине марки нелегированного алюминия, определяющие свойства и их промышленное применение, обозначаются двояко:

• по минимальному количеству чистого металла (допустим, Al99, 70 %);
• по наибольшей доле кремния/железа – как P***.

После «Р» идут проценты максимального содержимого указанных добавок, следующим образом:

• Р1020 – первичный нелегированный Al с содержанием 0,10 % Si и 0,20 % Fe, не более.
• Р0506 – технический металл, включающий до 0,05 % Si и до 0,06 % Fe.

Марки алюминия в EN 576 и ISO 115

Два этих принципа определения свойств первичного Al изложены в евростандарте DIN EN 576:2004. Он регулирует международные требования к химическому составу всех марок технического алюминия с учетом правил США. В основном текст норматива повторяет положения всемирного стандарта ISO 115:2003.

Химический состав нелегированного металла с минимальным содержанием Al:

Химический состав нелегированного металла без минимальной доли алюминия:

В таблице выше представлена американская маркировка Al: это буква Р, 4 цифры и буквенное обозначение серии, к примеру Р1020А.

Две первых цифры отражают сотые доли процента в наибольшем содержании Si – 0,ХХ. Вторая пара цифр – также два знака после запятой, которые обозначают максимальное количество Fe, – 0,YY. В основных марках дальше указывают букву А.

Читайте также: «Оборудование для СТО»

Варианты базисных марок с аналогичными пределами вхождения кремния с железом и разным содержанием иных добавок маркируются другими буквами вместо А (за исключением I, О, Q).

Марки алюминия в ГОСТ 4784

Межгосударственный стандарт 4784-2019 касается конкретно алюминия, применяемого в производстве изделий путем металообработки с помощью давления. Эти цифры по большому счету бесполезны:

• Большее число нулей говорит о том, что метал чище.
• Маркировка без цифр (к примеру, марка алюминия АД31) отражает более «грязный» сплав.

Электротехнические варианты, обозначенные буквой Е, имеют меньше Si в составе, что повышает степень электропроводности. ГОСТ 4784-2019 допускает содержание вторичного Al, произведенного из лома, в отличие от госстандарта № 11069.

Марки деформируемого алюминия согласно ГОСТ 4784-2019:

Марки Al в евростандарте DIN EN 573-3-2013:

Литейный алюминий

В соответствии с международной классификацией металлов данные марки входят в группу сплавов для литья 1хх. Вопреки названию, это неполноценные сплавы, поскольку в их составе содержится 99,00 % Al и почти нет легирующих примесей.

И тем не менее там фиксируют определенное количество железа с кремнием в отличие от видов технического алюминия.

Читайте также: «Автомобильный ножничный подъемник»

Такие роторные вещества имеют и границы чистоты металла, и соотношение Fe/Si. Это становится причиной появления интерметаллических частиц. Последние, хотя и слабо, но все же отрицательно воздействуют на электропроводность и литейные характеристики подобных марок алюминия.

Из-за того что нелегированный Al дешевле роторных составов, их попытались заменить техническими марками металла в процессе производства роторов. Допустим, сплавы Р1020 не менее чисты, чем марка 170.2, однако без фиксации соотношения Fe/Si в составе.

Кроме этого, не уделяется внимание количеству V и Ti. Практика показала, что пренебрежение такими нюансами может ухудшить электропроводность и литейные параметры металла при отливании роторов.

Сегодня алюминий разных марок используется во всех отраслях. Он давно вошел в топ-5 самых распространенных металлов мира. Как говорилось выше, в чистом виде его не добывают, и в природе Al содержится в составах разных руд.

Читайте также: «Верстак металлический»

С помощью легирующих добавок выпускают алюминиевые сплавы разных марок, которые обладают улучшенными свойствами, такими как прочность, термостойкость, устойчивость к коррозии.