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.
Основа (А1) Порядковый номер сплава Основные легирующие элементы | Обозначение | Материал | ||||||||||
| 0 или нечетная цифра | Деформируемый | |||||||||||
| Четная цифра | Литейный | |||||||||||
| Металлокерамический | ||||||||||||
| 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 | Cu Mg Mn Si | АК6 АК8 | ||
| Mn | АМц | Cu Mg Fe Ni Si | АК4 АК4-1 | ||
| Mg-Mn | Амг1 Амг5 | Zn-Mg | - | ||
| Mg-Si | АВ | Zn-Mg-Cu | В95 В96Ц1 | ||
| Cu-Mg | Д1 Д16 ВАД1 Д18 | Cu-Mn | Д20 |
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 | |
| 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 |
| 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.
3.3. Классификация и маркировка сплавов титана.
В промышленности титан используется как в чистом виде, так и в виде различных сплавов. Маркируют технический титан буквами ВТ, за которыми сразу стоит цифра 1 (ВТ1). Далее через черточку ставится цифра, характеризующая чистоту технического титана. Контролируемыми примесями в титане являются следующие элементы: Fe, Si, C, Cl, N2 и O2. Если содержание примесей в сумме менее 0,10 %, то такой титан относят к самому чистому (иодидному) и маркируют ВТ1-00. Далее по степени чистоты (по убывающей) выделяют следующие сорта технического титана ВТ1-0, ВТ1-1 и ВТ1-2 [18].
Классификация основных сплавов титана приведена на рис.3.4. Как любая классификация, она не может считаться полной, так как титановые
сплавы классифицируют часто по структуре, по составу, по склонности к упрочнению, по прочности и т.д. В ряде случаев применяют классификацию по элементам - стабилизаторам соответствующих фаз. Однако все эти классификации весьма сложные и имеют ограниченное ведомственное применение.
Рис.3.4. Классификация сплавов на основе титана
В маркировке сплавов титана какие-либо специальные системообразующие символы отсутствуют. Все промышленные деформируемые сплавы титана маркируют двумя буквами ВТ, ОТ, ПТ и АТ за которыми сразу без пропуска следует цифра, обозначающая порядковый номер сплава и не дающая о нем никакой полезной информации. Примеры записи марок деформируемых титановых сплавов выглядят следующим образом: ВТ3, ВТ6,ПТ7,ОТ4,АТ6,ВТ22,ВТ35.
Литейные сплавы титана по составу аналогичные деформируемым. Для них в конце марки сплава пишется буква Л, например: ВТ1Л,ВТ5Л, ВТ21Л.
Для того, чтобы узнать химический состав титанового сплава и определить его структурную принадлежность, необходимо обратиться к специальной справочной литературе, где приводятся данные обо всех известных сплавах титана.