Алюминиевые сплавы для профилей

Среднепрочные алюминиевые сплавы

Сплавы серии 6ххх являются так называемыми «среднепрочными» сплавами, которые способны упрочняться путем термической обработки за счет дисперсных выделений избыточной фазы. Главными легирующими элементами являются кремний и магний, в основном, в количестве от 0,3 до 1,5 %.

Эти сплавы обычно менее прочные, чем сплавы серий 2ххх и 7ххх, но имеют хорошую формуемость (например, при прессовании, ковке, гибке), хорошую свариваемость и высокую коррозионную стойкость.

Эта комбинация довольно высокой прочности, формуемости, коррозионной стойкости свариваемости обеспечивает этим сплавам широкое применение в виде профилей в транспортном машиностроении (автомобили, пассажирские вагоны), строительстве (окна, двери, лестницы), в конструкциях на морском берегу и в открытом море, а также во многих других областях.

5 популярных алюминиевых сплавов

Хотя в мире зарегистрировано более 70 сплавов серии 6ххх, основных типов сплавов, включенных в европейском стандарте EN 573-3, их   насчитывается только около 30. Остальные сплавы представляют собой, в основном, варианты базовых сплавов (у таких сплавов вторая цифра в обозначении всегда является нулем). Из этих тридцати сплавов наиболее широко применяются только 6005, 6060, 6063, 6061 и 6082.

Из этих пяти сплавов в мире изготавливается более 90 % всех прессованных алюминиевых профилей. При этом доля сплавов 6005, 6061 и 6082 составляет только малую долю из этого общего объема. Около 75 % из общего объема профилей изготавливают из сплавов 6063 или 6060.

ГОСТ 4784-97 и зарубежные стандарты EN и b

Химический состав популярных сплавов 6060, 6063, 6005А, 6061 и 6082, а также их аналогов по ГОСТ 4784-97, приведен в таблице. Рисунок показывает содержание магния и кремния в наиболее распространенных  сплавах. Он демонстрирует значительные «нахлесты» между сплавами, особенно между 6106 и 6063, отличия сплавов 6060 и 6063, а также полное совпадение «американского» сплава 6063 и «нашего» сплава АД31.

Сплав 6061 полностью совпадает с «нашим» сплавом АД33, а сплав 6082 — со сплавом АД35.

aljuminievye-splavy-6xxx(1)

aluminievye-splavy-6xxxРисунок — Содержание магния и кремния в алюминиевых сплавах 6ххх

Легирование алюминиевых сплавов 6ххх

Свойства сплавов серии 6ххх контролируются их химическим составом в целом, но при доминирующем влиянии магния и кремния. Другие элементы, такие как железо, медь, марганец и хром, также влияют на свойства этих сплавов, но в меньшей степени.

Магний и хром имеют самое большое влияние на прессуемость сплава, тогда как кремний, железо и  марганец оказывают на нее меньшее влияние.

Медь, в количествах, характерных для сплавов 6ххх, оказывает пренебрежимо малое влияние на прессуемость, однако она способствует мелкодисперсному и однородному выпадению частиц силицида магния Mg2Si, что положительно влияет на прочностные характеристики профилей и отражательные свойства анодно-окисного покрытия.

Закалка алюминиевых сплавов

Все легирующие элементы (кроме меди) повышают чувствительность сплавов 6ххх к закалке, причем магний оказывает самое большое влияние. Марганец и хром также повышают чувствительность к закалке, так как они при температуре гомогенизации вместе с алюминием, кремнием и железом участвуют в формировании мелких железосодержащих дисперсоидов. Эти дисперсоиды Al-Fe-Mn/Cr-Si действуют как гетерогенные центры зарождения для выделения частиц силицида магния в последующих термических обработках, что обеспечивает повышение прочностных свойств сплавов 6ххх.

Влияние легирования на прочность и пластичность

Все легирующие элементы повышают прочность сплавов 6ххх, но магний, кремний и медь имеют максимальное влияние.

Повышение содержания магния и кремния отрицательно влияет на пластические и вязкие свойства сплавов.

Марганец и хром оказывают положительное влияние на вязкие свойства, тогда как медь почти не оказывает на нее никакого влияния. Присутствие дисперсоидов в сплавах, содержащих марганец/хром, способствует выделению силицида магния внутри зерен и препятствует их выделению на границах зерен и образованию приграничных зон, в которых отсутствуют выделения избыточной фазы. Это предотвращает ослабление границ зерен и повышает вязкие свойства сплавов 6ххх.

Марганец и хром, кроме того, применяют для контроля рекристаллизационных процессов в профилях на выходе из пресса: их дисперсоиды «прокалывают» границы зерен и помогают в сохранении некристаллизованной, слоистой структуры, что благоприятно сказывается на свойствах прессованных профилей.

Ссылки:
1. aluMATTER
2. COMALCO — TECHNICAL REPORT, 2001