Tyto hliníkové slitiny pro tvářené jsou slitiny z hliníku určené pro většinu, které mají být zpracovány pomocí kování techniky ( válcování , protlačování , pěchování , kování , atd.).
V souladu s pokyny Aluminiové asociace (Washington DC 2006, USA) jsou hliníkové slitiny označovány číselným systémem se čtyřmi číslicemi. Ty identifikují chemické složení slitiny. Za touto skupinou čtyř číslic někdy následuje písmeno označující národní variantu.
Evropská norma EN 573-1 ukazuje, že tato sada 4 číslice musí předcházet pro slitiny určené k tepané předponou EN písmena „A“ (hliník), „W“ (pro tvářených výrobků, kované v angličtině) a pomlčka „-“.
Příklad: EN AW-4007.
Úplná notace se používá jen zřídka. Pro zjednodušení bude ve zbytku článku použito pouze čtyřmístné označení. Toto je nejpoužívanější notace.
Série | Označení | Hlavní legovací prvek | Hlavní fáze přítomná ve slitině |
---|---|---|---|
Řada 1000 | 1XXX | Minimálně 99% hliníku | - |
Série 2000 | 2XXX | Měď (Cu) | Al 2 Cu - Al 2 CuMg |
Řada 3000 | 3XXX | Mangan (Mn) | Al 6 Mn |
Řada 4000 | 4XXX | Křemík (Si) | - |
Řada 5000 | 5XXX | Hořčík (Mg) | Al 3 Mg 2 |
Řada 6000 | 6XXX | Hořčík (Mg) a křemík (Si) | Mg 2 Si |
Řada 7000 | 7XXX | Zinek (Zn) | MgZn 2 |
Řada 8000 | 8XXX | Další prvky | - |
Řada 9000 | / | Nepoužívá | - |
Příklad: obsah železa (Fe) ve slitinách 7075 (maximálně 0,50%) a 7175 (maximálně 0,20%).
Slitiny hliníku určené k tváření lze rozdělit do dvou skupin podle typu transformace nebo úpravy, která umožní získat mechanické a korozní vlastnosti :
/ | Popouštění nebo stárnutí nebo tepelně zpracované slitiny |
Zpevňování nebo bez rušivého vlivu zpevnění slitiny nebo bez tepelného zpracování |
---|---|---|
Série | 2000 6000 |
1000 3000 |
Označení slitin hliníku je uvedeno v evropské normě EN 515 (Hliník a slitiny hliníku - Tvářené výrobky - označení metalurgických stavů).
Díly z hliníkové slitiny získané deformací jsou klasifikovány jako metalurgické. Existuje 5 standardizovaných stavů klasifikovaných písmenem:
Za písmenem H následují 2 nebo v některých případech 3 číslice.
Příklady: 5086 H16, 5083 H112.
První číslo označuje typ termomechanického rozsahu. Druhý obrázek udává stupeň vytvrzení, a tedy stupeň mechanické charakteristiky. Tato druhá číslice má obvykle následující hodnoty:
Možná třetí číslice označuje variantu.
Stát | Omezeno na prasknutí ( MPa ) |
Mez kluzu ( MPa ) |
Prodloužení při přetržení (%) |
Brinellova tvrdost |
---|---|---|---|---|
H12 | 125 | 95 | 4 | 39 |
H14 | 145 | 120 | 2 | 48 |
H16 | 165 | 145 | 3 | 52 |
H18 | 185 | 165 | 2 | 58 |
Za písmenem T následuje sekvence 1 až 5 číslic.
První číslo označuje typ tepelného zpracování. Nejklasičtější jsou:
Následující čísla označují varianty. Pokud číselná řada končí:
Příklady: 2014 T651, 2014 T62.
Léčba T7, nadměrný příjemU států T7 druhá číslice označuje míru nadměrného příjmu. Tento údaj se pohybuje od 9 (nízký příjem) do 3 (maximální příjem).
Mechanické vlastnosti se snižují z 9 na 3. Naopak se zvyšuje odolnost proti korozi.
Zbývající část článku zmiňuje řadu příkladů slitin. Seznam není vyčerpávající.
Rovněž mechanické vlastnosti, které jsou uvedeny, jsou uvedeny pouze jako příklad za účelem lokalizace řádů. Režimy transformace a / nebo tepelného zpracování mohou tyto hodnoty významně upravit. Přesné hodnoty a odpovídající přesně danému případu je nutno odkázat na normy nebo na informace výrobce.
Přísně vzato nejde o slitinu, protože jde o nuance, v zásadě bez přidání prvků. Různé odstíny řady 1000 se však vyznačují přítomností více či méně významných nečistot. Třetí číslice často označuje stupeň čistoty udáním hodnoty prvního desetinného místa, které se má přidat na 99% (příklad: slitina 1050 obsahuje 99,5% hliníku).
Z těchto tříd je nejvíce zastoupena slitina 1050. Používá se v mnoha aplikacích a často pro aplikace s vysokou spotřebou: nádrž, výměník, opláštění budov, balení , vybavení domácnosti.
Takzvané rafinované slitiny obsahují více než 99,99% hliníku. Nacházejí hlavní uplatnění v elektronickém nebo optickém průmyslu: kondenzátory, mikroprocesory, ale také při výrobě odrazových dílů. V obou případech může přítomnost nečistot způsobit chyby nebo poruchy. Jedním ze zástupců této třídy slitin je 1199.
Slitina | - | Ano | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Nebo | Zn | Ti | Zr + Ti | Ostatní každý |
Ostatní celkem |
Al |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1050A | Min. | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,25 | 0,40 | 0,05 | 0,05 | / | / | / | 0,07 | 0,05 | / | 0,03 | / | ||
1199 | Min. | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,006 | 0,006 | 0,006 | 0,002 | 0,006 | / | / | 0,006 | 0,003 | / | 0,002 | / |
Tyto koncentrace jsou v hmotnostních procentech.
1050 | |
---|---|
Hustota ( g / cm 3 ) | 2,70 |
Koeficient lineární roztažnosti ( 0 až 100 ° C ) (10 -6 K -1 ) | 23.6 |
Modul pružnosti ( MPa ) (1) | 69 000 |
Poissonův koeficient | 0,33 |
Tepelná vodivost ( 0 až 100 ° C ) ( W m -1 K 1 ) | Stav O / H18: 231 |
Elektrický odpor při 20 ° C ( µΩ cm ) | Stav O / H18: 2,8 |
Hmotnostní tepelná kapacita ( 0 až 100 ° C ) ( J kg -1 K −1 ) | 945 |
Omezená pružnost Rp0,2 ( MPa ) | 20 (2) |
Mezní limit Rm ( MPa ) | 60-95 (2) |
Prodloužení (%) | 25 (2) |
Legujícím prvkem rodiny 2000 je měď (Cu). Mechanické vlastnosti získávají strukturálním kalením. Vyznačují se dobrými mechanickými vlastnostmi, zejména v temperovaném, temperovaném nebo vyzrálém stavu. Právě díky těmto mechanickým vlastnostem byly vybrány pro letecké aplikace. Mají také dobrou tepelnou odolnost a jsou vhodné pro soustružení tyčí. Mají však nízkou korozní odolnost v korozivní atmosféře kvůli přítomnosti mědi.
Tyto slitiny mají mnoho aplikací v letectví a mechanice . Obecně se používají pro namáhané součásti.
2017 (nebo AU4G), dříve nazývaný dural ve Francii, se používá pro své dobré schopnosti obrábění. Byl objeven německým metalurgem Alfredem Wilmem v roce 1906 díky stárnutí slitiny hliníku a mědi. Krátce po první světové válce nahradil tvrzené plátno lakem z acetátu celulózy nebo nitrocelulózy, který zakrýval křídla a trup raných letadel. Jeho mechanické vlastnosti jsou však průměrné.
Slitina 2024 má lepší mechanické vlastnosti díky vyšší hladině hořčíku . Vykazuje dobrou odolnost proti houževnatosti a šíření trhlin (praskliny). 2024 je široce používán v konstrukci letadel .
Slitina | - | Ano | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Nebo | Zn | Ti | Zr + Ti | Ostatní každý |
Ostatní celkem |
Al |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2017A | Min. | 0,20 | / | 3,50 | 0,40 | 0,40 | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,80 | 0,70 | 4,50 | 1,00 | 1,00 | 0,10 | / | 0,25 | / | 0,25 | 0,05 | 0,15 | ||
2024 | Min. | / | / | 3,80 | 0,30 | 1.20 | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,50 | 0,50 | 4,90 | 0,90 | 1,80 | 0,10 | / | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,15 |
Koncentrace jsou v hmotnostních procentech.
/ | 2017 | 2024 |
---|---|---|
Hustota ( g / cm 3 ) | 2,79 | 2.77 |
Interval tání | 510-640 | 500-638 |
Koeficient lineární roztažnosti ( 0 až 100 ° C ) (10 -6 K -1 ) | 23.0 | 22.9 |
Modul pružnosti (M Pa ) (1) | 74 000 | 73 000 |
Poissonův koeficient | 0,33 | 0,33 |
Tepelná vodivost ( 0 až 100 ° C ) ( W m -1 K 1 ) | Stav Q4: 134 | Stav T3: 120 |
Odpor při 20 ° C ( µΩ cm ) | Stav T4: 5.1 | Stav T3: 5.7 |
Hmotnostní tepelná kapacita ( 0 až 100 ° C ) ( J kg -1 K −1 ) | 920 | 920 |
Mez kluzu RP0,2 ( MPa ) | 260 (2) | 300 (3) |
Mezní limit Rm ( MPa ) | 390 (2) | 440 (3) |
Prodloužení (%) | 9 (2) | 9 (3) |
Legujícím prvkem této řady je mangan (Mn). U některých slitin této rodiny je hladina hořčíku (Mg) relativně vysoká, můžeme hovořit o slitině hliníku a manganu a hořčíku (Al-Mn-Mg). Mangan má za následek zvýšení mechanických vlastností. Pro zvýšení mechanických vlastností je také možné upravit rychlost mědi (až 0,20%). Jsou to slitiny pro kalení. Jejich mechanické vlastnosti se nezískávají tepelným zpracováním, ale deformací za studena.
Tyto slitiny se vyznačují relativně nízkými mechanickými vlastnostmi, velmi dobrou tvářitelností, dobrou svařitelností a dobrou odolností proti korozi.
Nejreprezentativnější slitinou této řady je 3003. Slitina 3004 má lepší mechanickou odolnost díky přidání hořčíku. Některé slitiny v této řadě byly vyvinuty pro smaltování (například 3009).
Aplikace těchto slitin jsou obaly (3004: plechovky na nápoje, plechovky ), výroba kotle díky dobrým vlastnostem při lisování, domácí spotřebiče, konstrukce.
Slitina | / | Ano | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Nebo | Zn | Ti | Zr + Ti | Ostatní každý |
Ostatní celkem |
Al |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
3003 | Min. | / | / | 0,05 | 1,00 | / | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,60 | 0,70 | 0,20 | 1,50 | / | / | / | 0,10 | / | / | 0,05 | 0,15 | ||
3004 | Min. | / | / | / | 1,00 | 0,80 | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,30 | 0,70 | 0,25 | 1,50 | 1.30 | / | / | 0,25 | / | / | 0,05 | 0,15 |
/ | 3003 | 3004 |
---|---|---|
Hustota ( g / cm 3 ) | 2.73 | 2.72 |
Interval tání | 640-655 | 630-655 |
Koeficient délkové roztažnosti ( 0 až 100 ° C ) (10 -6 K -1 ) | 23.2 | 23.8 |
Modul pružnosti ( MPa ) (1) | 69 000 | 69 000 |
Poissonův koeficient | 0,33 | 0,33 |
Tepelná vodivost ( 0 až 100 ° C ) ( W m -1 K 1 ) | Stav O / H18: 180 | Stav O / H38: 163 |
Odpor při 20 ° C ( µΩ cm ) | Stav H18: 4.2 | Stav O / H38: 4.1 |
Hmotnostní tepelná kapacita ( 0 až 100 ° C ) ( J kg -1 K -1 ) | 935 | 935 |
Mez kluzu RP0,2 ( MPa ) | 120 (2) | 180 (2) |
Omezeno na rupturu Rm ( MPa ) | 140 - 180 (2) | 220-265 (2) |
Prodloužení (%) | 5 (2) | 2 (2) |
Legujícím prvkem této řady je křemík (Si). Slitiny řady 4000 jsou mnohem méně používané než slitiny ostatních sérií. Slitiny hliníku a křemíku jsou hlavně slévárenské slitiny .
Můžeme rozlišit:
Slitina | - | Ano | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Nebo | Zn | Ti | Zr + Ti | Ostatní každý |
Ostatní celkem |
Al |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
4006 | Min. | 0,80 | 0,50 | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 1.20 | 0,80 | 0,10 | 0,05 | 0,01 | 0,20 | / | 0,05 | / | / | 0,05 | 0,15 | ||
4043 | Min. | 4,50 | / | / | / | / | / | / | / | / | (*) | / | / | zbytek |
Max. | 6,00 | 0,60 | 0,30 | 0,15 | 0,20 | / | / | 0,10 | / | / | 0,05 | 0,15 |
(*) Rychlost berýlia je u svařovacích elektrod omezena maximálně na 0,0008.
Koncentrace jsou v hmotnostních procentech.Legujícím prvkem je hořčík (až 5%). Jedná se o slitiny tvrzením.
Tyto slitiny mají průměrné mechanické vlastnosti, které se zvyšují s hladinou hořčíku. Tyto vlastnosti se také zvyšují s rychlostí vytvrzování deformací.
Mají dobrou deformační schopnost. Tato schopnost klesá, pokud se zvyšuje hladina hořčíku. Mají vynikající svařovací chování a jako takové se používají při svařování kotlů. Mají také dobré chování při nízkých teplotách. Mají dobré korozní chování, což ospravedlňuje jejich použití v námořních aplikacích.
Používají se při stavbě lodí, dopravě, chemickém průmyslu.
Slitina | - | Ano | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Nebo | Zn | Ti | Zr + Ti | Ostatní každý |
Ostatní celkem |
Al |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
5005 | Min. | / | / | / | / | 0,50 | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,30 | 0,70 | 0,20 | 0,20 | 1.10 | 0,10 | / | 0,25 | / | / | 0,05 | 0,15 | ||
5086 | Min. | / | / | / | 0,20 | 3,50 | 0,05 | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,40 | 0,50 | 0,10 | 0,70 | 4,50 | 0,25 | / | 0,25 | 0,15 | / | 0,05 | 0,15 |
Koncentrace jsou v hmotnostních procentech.
/ | 5005 | 5086 |
---|---|---|
Hustota ( g / cm 3 ) | 2,70 | 2.66 |
Interval tání | 630-655 | 585-642 |
Koeficient délkové roztažnosti ( 0 až 100 ° C ) (10 -6 K -1 ) | 23.7 | 23.9 |
Modul pružnosti ( MPa ) (1) | 69 000 | 71 000 |
Poissonův koeficient | 0,33 | 0,33 |
Tepelná vodivost ( 0 až 100 ° C ) ( W m -1 K 1 ) | Stav O: 205 | Stav O: 126 |
Odpor při 20 ° C ( µΩ cm ) | Stav O: 3.3 | Stav O: 5.6 |
Hmotnostní tepelná kapacita ( 0 až 100 ° C ) ( J kg -1 K -1 ) | 945 | 945 |
Mez kluzu RP0,2 ( MPa ) | 135 (2) | 190 (3) |
Omezeno na rupturu Rm ( MPa ) | 160-222 (2) | 275-330 (3) |
Prodloužení (%) | 3 (2) | 11 (3) |
Legujícími prvky této řady jsou hořčík (Mg) a křemík (Si). Tato rodina slitin má velký průmyslový význam. Je široce používán pro profily.
Mají velmi dobré předpoklady pro deformace (zejména pro předení, ražení) a pro tváření za studena v žíhaném stavu. Jejich mechanické vlastnosti jsou průměrné a jsou nižší než u slitin 2000 a 7000. Tyto vlastnosti je možno zvýšit přidáním křemíku, které umožní vytvrzení sraženiny Mg 2 Si. Mají vynikající odolnost proti korozi, zejména atmosférické korozi. Svařují velmi dobře (obloukové svařování nebo tvrdé pájení).
Lze je rozdělit do dvou skupin:
Je třeba také poznamenat existenci 6101 dříve nazývaných Almelec . Tato slitina byla značně používána pro svou schopnost elektrického vodiče. Používá se zejména k výrobě vedení vysokého a vysokého napětí ve Francii.
Slitina | - | Ano | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Nebo | Zn | Ti | Zr + Ti | Ostatní každý |
Ostatní celkem |
Al |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
6060 | Min. | 0,03 | 0,10 | / | / | 0,35 | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,60 | 0,30 | 0,10 | 0,10 | 0,60 | 0,05 | / | 0,15 | 0,10 | / | 0,05 | 0,15 | ||
6082 | Min. | 0,70 | / | / | 0,40 | 0,60 | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 1.30 | 0,50 | 0,10 | 1,00 | 1.20 | 0,25 | / | 0,20 | 0,10 | / | 0,05 | 0,15 | ||
6101 | Min. | 0,30 | / | / | / | 0,35 | / | / | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,70 | 0,50 | 0,10 | 0,03 | 0,80 | 0,30 | / | 0,10 | / | / | 0,05 | 0,15 |
Koncentrace jsou v hmotnostních procentech.
/ | 6060 | 6082 |
---|---|---|
Hustota ( g / cm 3 ) | 2,70 | 2.71 |
Interval tání | 615-655 | 570-645 |
Koeficient délkové roztažnosti ( 0 až 100 ° C ) (10 -6 K -1 ) | 23.4 | 23.5 |
Modul pružnosti ( MPa ) (1) | 69 500 | 69 500 |
Poissonův koeficient | 0,33 | 0,33 |
Tepelná vodivost ( 0 až 100 ° C ) ( W m -1 K 1 ) | Stav T5: 200 | Stav T6: 174 |
Odpor při 20 ° C ( µΩ cm ) | Stav T5: 3.3 | Stav T6: 4.2 |
Hmotnostní tepelná kapacita ( 0 až 100 ° C ) ( J kg -1 K -1 ) | 945 | 935 |
Mez kluzu RP0,2 ( MPa ) | 110 (2) | 240 (3) |
Omezeno na rupturu Rm ( MPa ) | 150 (2) | 300 (2) |
Prodloužení (%) | 14 odst.2 | 8 (3) |
Legujícím prvkem této řady je zinek (Zn). Celkově mají velmi dobré mechanické vlastnosti; jedná se o vysoce pevné hliníkové slitiny. Tyto velmi dobré mechanické vlastnosti se bohužel získávají na úkor korozní odolnosti .
Pro opětovné získání dobré korozní odolnosti je nutné provést tzv. Přehřátí nebo dvoustupňové temperování (T7). Toto ošetření je hrazeno poklesem mechanických vlastností.
Tyto slitiny jsou rozděleny do dvou skupin: 7000 s přídavkem mědi a 7000 bez přídavku mědi.
Slitiny 7000 s mědíJsou to ti, kteří mají nejlepší mechanickou odolnost (ve stavu T6). Přehřátí snižuje mechanické vlastnosti přibližně o 20%.
Nejznámější slitinou této skupiny je 7075 používaných v letectví , výzbroji a sportu.
7000 slitin bez mědiJejich porovnáním se slitinami s mědí mají horší mechanické vlastnosti, ale lepší odolnost proti korozi. Někteří jako 7020 mají také dobré pájecí schopnosti.
Slitina | - | Ano | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Nebo | Zn | Ti | Zr | Zr + Ti | Ostatní každý |
Ostatní celkem |
Al |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
7020 | Min. | / | / | / | 0,05 | 1,00 | 0,10 | / | 4,00 | / | 0,08 | 0,08 | / | / | zbytek |
Max. | 0,35 | 0,40 | 0,20 | 0,50 | 1,40 | 0,35 | / | 5,00 | / | 0,20 | 0,25 | 0,05 | 0,15 | ||
7075 | Min. | / | / | 1.20 | / | 2.10 | 0,18 | / | 5.10 | / | / | / | / | / | zbytek |
Max. | 0,40 | 0,50 | 2,00 | 0,30 | 2,90 | 0,28 | / | 6.10 | 0,20 | / | / | 0,05 | 0,15 |
Koncentrace jsou v hmotnostních procentech.
/ | 7020 | 7075 |
---|---|---|
Hustota ( g / cm 3 ) | 2.78 | 2,80 |
Interval tání | 605-645 | 475-630 |
Koeficient délkové roztažnosti ( 0 až 100 ° C ) (10 -6 K -1 ) | 23.0 | 23.5 |
Modul pružnosti ( MPa ) (1) | 71 500 | 72 000 |
Poissonův koeficient | 0,33 | 0,33 |
Tepelná vodivost ( 0 až 100 ° C ) ( W m -1 K 1 ) | Stav T5: 140 | Stav T6: 130 |
Odpor při 20 ° C ( µΩ cm ) | Stav T5: 4.9 | Stav T6: 5.2 |
Hmotnostní tepelná kapacita ( 0 až 100 ° C ) ( J kg -1 K -1 ) | 920 | 915 |
Mez kluzu RP0,2 ( MPa ) | 210 (2) | 470 (3) |
Omezeno na rupturu Rm ( MPa ) | 320 (2) | 535 (3) |
Prodloužení (%) | 14 odst.2 | 8 (3) |
Mez kluzu RP0,2 ( MPa ) | / | 390 (4) |
Omezeno na rupturu Rm ( MPa ) | / | 475 (4) |
Prodloužení (%) | / | 7 (4) |
Evropské normy ( CEN ).