Прочность алюминия незначительна, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных к восприятию внешних сил, применяют не чистый алюминий, а его сплавы, которых в настоящее время разработано достаточно много марок.
Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства. При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.
Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий делят на две группы: деформируемые и литейные. Такое деление отражает основные технологические свойства сплавов: деформируемые имеют высокую пластичность в нагретом состоянии, а литейные - хорошую жидкотекучесть. Для получения этих свойств в алюминий вводят разные легирующие элементы и в неодинаковом количестве.
Сырьем для получения сплавов обоего типа являются не только технически чистый алюминий, о котором речь шла выше, но также и двойные сплавы алюминия с кремнием, которые содержат 10-13 % Si, и несколько отличаются друг от друга количеством примесей железа, кальция, титана и марганца. Общей содержание примесей в них 0.5-1.7 %. Эти сплавы называют силуминами и маркируют у нас в стране СИЛ-00 (наиболее чистый по примесей), СИЛ-0, СИЛ-1 и СИЛ-2. Поставляют их в виде гладких чушек или чушек с пережимами массой 6 и 14 кг. Силумин в чушках тоже является товаром на мировом рынке.
Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. В них не должно эвтектики, которая легкоплавка и резко снижает пластичность.
Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наибольшую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хорошую обрабатываемость давлением.
Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно небольших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.
Деформируемые алюминиевые сплавы делят на упрочняемые и неупрочняемые. Это наименование отражает способность или неспособность сплава заметно повышать прочность при термической обработке.
Структурные превращения, происходящие в алюминиевых сплавах при их термической обработке, существенно отличается от таковых в стали потому, что алюминий не имеет аллотропического превращения. В них повышение прочности может происходить только за счет процессов, связанных с выделением из перенасыщенного в результате закалки твердого раствора каких-то упрочняющих фаз.
Характерными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии-сплавы алюминия с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них находится в пределах 2.2-7 %.
Название марок дюралюминия начинается буквой Д, затем идет цифра, которая не отражает химического состава, а представляет собой просто номер. В разное время было разработано много марок дюралюминия, но многие из них не нашли широкого применения. Сейчас промышленность выпускает пять основных марок дюралюминия, химический состав которых приведен в таблице.
5. Нормативно-технические документы по алюминию первичному, нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.
Основными нормативно-техническими документами, определяющими качество алюминия первичного, являются ГОСТ 11069 – 2001 «Алюминий первичный. Марки» и ГОСТ 11070 – 74 «Чушки первичного алюминия. Технические условия».
ГОСТ 11069 – 2001 устанавливает требования к маркам первичного алюминия высокой и технической чистоты, выпускаемого в жидком виде, в виде чушек, слитков, катанки, ленты и др.
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 3221–85 Алюминий первичный. Методы спектрального анализа.
ГОСТ 7229–76 Кабели, провода и шнуры. Метод определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников.
ГОСТ 11739.10–90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Метод определения лития.
ГОСТ 12697.1–77 Алюминий. Методы определения ванадия.
ГОСТ 12697.2–77 Алюминий. Методы определения магния.
ГОСТ 12697.3–77 Алюминий. Методы определения марганца.
ГОСТ 12697.4–77 Алюминий. Метод определения натрия.
ГОСТ 12697.5–77 Алюминий. Метод определения хрома.
ГОСТ 12697.6–77 Алюминий. Метод определения кремния.
ГОСТ 12697.7–77 Алюминий. Методы определения железа.
ГОСТ 12697.8–77 Алюминий. Методы определения меди.
ГОСТ 12697.9–77 Алюминий. Методы определения цинка.
ГОСТ 12697.10–77 Алюминий. Метод определения титана.
ГОСТ 12697.11–77 Алюминий. Метод определения свинца.
ГОСТ 12697.12–77 Алюминий. Методы определения мышьяка.
ГОСТ 12697.13–90 Алюминий. Методы определения галлия.
ГОСТ 12697.14–90 Алюминий. Метод определения кальция.
ГОСТ 13843–78 Катанка алюминиевая. Технические условия.
ГОСТ 23189–78 Алюминий первичный. Спектральный метод определения мышьяка и свинца.
ГОСТ 24231–80 Цветные металлы и сплавы. Общие требования к отбору и подготовке проб для химического анализа.
ГОСТ 25086–87 Цветные металлы и их сплавы. Общие требования к методам анализа.
EN 573-3-94* Алюминий и алюминиевые сплавы. Химический состав и форма деформируемых полуфабрикатов. Часть 3. Химический состав.
В зависимости от химического состава первичный алюминий подразделяется на алюминий высокой и технической чистоты.
В алюминии технической чистоты всех марок, используемом для изготовления пищевой посуды, массовая доля мышьяка должна быть не более 0,015%.
В алюминии высокой чистоты массовая доля магния не учитывается в сумме примесей при расчете марки алюминия.
По согласованию с потребителем производитель определяет массовую долю натрия и лития и указывает результат с точностью до третьего знака после запятой в документе о качестве на конкретный вид продукции.
Таблица – Химический состав
| Марка алю-миния | Химический состав, % | |||||||||||||||
| Алюми-ний, не более | Массовая доля примесей, % | Прочие примеси | ||||||||||||||
| Железо | Кремний | Медь | Цинк | Титан | Каждая в отдельности | сумма | ||||||||||
| Алюминий особой чистоты | ||||||||||||||||
| А999 | 99,999 | ____ | ____ | ____ | ____ | ____ | ____ | 0,001 | ||||||||
| Алюминий высокой чистоты | ||||||||||||||||
| А995 | 99,995 | 0,00015 | 0,0015 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,005 | ||||||||
| А99 | 99,990 | 0,0030 | 0,0030 | 0,003 | 0,003 | 0,002 | 0,001 | 0,010 | ||||||||
| А97 | 99,970 | 0,0150 | 0,0150 | 0,005 | 0,003 | 0,002 | 0,002 | 0,030 | ||||||||
| А95 | 99,950 | 0,0300 | 0,0300 | 0,0015 | 0,005 | 0,002 | 0,005 | 0,050 | ||||||||
| Алюминий технической чистоты | ||||||||||||||||
| А85 | 99,850 | 0,0800 | 0,0600 | 0,010 | 0,020 | 0,008 | 0,020 | 0,150 | ||||||||
| А8 | 99,800 | 0,1200 | 0,1000 | 0,010 | 0,040 | 0,010 | 0,020 | 0,200 | ||||||||
| А7 | 99,700 | 0,1600 | 0,1500 | 0,010 | 0,040 | 0,010 | 0,020 | 0,300 | ||||||||
| А7Е | 99,700 | 0,2000 | 0,0800 | 0,010 | 0,040 | 0,010 | 0,020 | 0,300 | ||||||||
| А6 | 99,600 | 0,2500 | 9,1800 | 0,010 | 0,060 | 0,020 | 0,030 | 0,400 | ||||||||
| А5Е | 99,500 | 0,3500 | 0,1200 | 0,020 | 0,040 | 0,015 | 0,020 | 0,500 | ||||||||
| А5 | 99,500 | 0,3000 | 0,2500 | 0,020 | 0,060 | 0,020 | 0,030 | 0,500 | ||||||||
| А0 | 99,000 | 0,5000 | 0,5000 | 0,020 | 0,080 | 0,020 | 0,030 | 1,000 | ||||||||
| Примечания 1 В алюминии марки А5Е, предназначенном для изготовления катанки марки АКЛП-ПТ по ГОСТ 13843, допускается массовая доля кремния не более 0,12%. 2 В алюминии марки А5Е при массовой доле примесей титана, ванадия, марганца и хрома не более 0,010% допускается массовая доля кремния до 0,15% при условии соответствия . | ||||||||||||||||
По согласованию потребителя с изготовителем перечень определяемых примесей, их предельные массовые доли, порядок расчета марки алюминия и содержание документа о качестве устанавливают в заказе.