Что такое нелегированный алюминий

28.10.202318.04.2022 admin 0 Comments

Марки алюминия

Вопросы, рассмотренные в материале:

Современную промышленность трудно представить без алюминия и его сплавов. И потому так важно знать, какие марки этого металла используются для тех или иных целей. К примеру, виды, применяемые для строительства фюзеляжа космического корабля, не подойдут для производства пищевой посуды и т. д.

Маркировка алюминия используется для обозначения процентного содержания различных примесей, а также технологии получения или обогащения. Давайте же разберемся, какими физико-химическими свойствами обладают те или иные марки этого металла и где они применяются.

Какие различают марки алюминия

Придание металлу определенных свойств, усиление его характеристик возможно за счет легирования его различными химическими элементами, такими как магний, медь, цинк, кремний, марганец.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Существуют разные марки алюминия, отвечающие определенным стандартам, к примеру, «АД0» по ГОСТу 4784-97. Во избежание путаницы классификация включает высокочастотные металлы.

Алюминий может быть следующих марок:

Помимо перечисленных марок алюминия, отдельно выделяют его соединения, с помощью которых создают сплавы с золотом, серебром, платиной, прочими драгоценными металлами. Такие соединения называют лигатурами.

Марки первичного алюминия

Примером этой группы можно назвать первичный алюминий марки «А5». Для его получения используется обогащенный глинозем. Встретить металл в чистом виде в природе невозможно, поскольку он обладает высокой химической активностью.

При взаимодействии с другими элементами металл образует бокситы, нефелины и алуниты. Впоследствии эти руды используются для получения глинозема, а затем путем определенных химико-физических реакций – чистого алюминия.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Требования, которым должны соответствовать марки первичного алюминия, установлены в ГОСТе 11069. Отметки об отнесении металла к определенному классу представляют собой вертикальные и горизонтальные полосы, наносимые на заготовки несмываемой краской определенных цветов. Первичный алюминий используется в ведущих промышленных областях, по большей части в тех, где необходимы повышенные технические характеристики сырья.

Марки технического алюминия

В марках технического (нелегированного) алюминия содержание посторонних примесей составляет не более 1 %.

По ГОСТу 4784-97 марки технического алюминия должны обладать повышенной антикоррозионной стойкостью. При этом их прочность не очень высока. Отсутствие в составе металла легирующих элементов приводит к образованию на его поверхности устойчивой защитной оксидной пленки.

Отличительными чертами марок технического алюминия являются высокая тепло- и электропроводность. Молекулярная решетка отличается почти полным отсутствием примесей, рассеивающих поток электронов. Подобные свойства позволяют применять металл в таких сферах, как приборостроение, изготовление оборудования для нагревания и теплообмена, освещения.

Марки деформируемого алюминия

Различные марки алюминия обрабатываются в горячем и холодном виде путем прокатки, прессования, волочения и т. п. Пластические деформации позволяют получать заготовки с разным продольным профилем: алюминиевые прутки, листы, ленты, плиты, профили и пр.

Требования, предъявляемые к деформируемым маркам алюминия, закреплены в ГОСТе 4784, OCT1 92014-90, OCT1 90048 и OCT1 90026. Отличительная черта металла заключается в твердой структуре раствора, в котором содержится большой процент эвтектики – жидкой фазы, находящейся в равновесии с двумя и более твердыми состояниями вещества.

Марки деформируемого металла широко применяются в таких отраслях, как самолето- и кораблестроение, строительство (для сварочных работ), т. е. в сферах, в которых требуются повышенные технические характеристики материалов.

Марки литейного алюминия

Фасонные изделия производятся из марок алюминия для литья, характерными свойствами которых является высокая удельная прочность, сочетающаяся с низкой плотностью. Благодаря этим особенностям возможно изготовление (отлив) деталей различной конфигурации без появления трещин.

Существует деление литейных марок металла на группы в соответствии с предназначением. Они бывают:

Для повышения свойств деталей из этих видов алюминия используют различные способы термической обработки.

Марки алюминия для раскисления

Физические свойства материала изготовления влияют на итоговые характеристики товара. Алюминий низкого качества не подходит для производства продукции, однако одним из вариантов его использования является раскисление стали. В процессе раскисления из расплавленного железа удаляется растворенный в нем кислород. За счет этого улучшаются механические свойства металла. Процесс выполняется с алюминием марок «АВ86» и «АВ97Ф».

Марки алюминия и его сплавов

Существует деление алюминиевых сплавов на:

Требования к их химическому составу определены в ГОСТах 1131 и 4784-97.

В зависимости от типа упрочнения сплавы могут быть:

Более распространенной является другая классификация, в основе которой лежат характеристики сплавов. Согласно ей термоупрочненные сплавы делятся на:

Термически неупрочняемые стали с повышенной коррозионной устойчивостью и свариваемостью делятся на:

При изготовлении листов должны соблюдаться требования ГОСТа 21631–76. Классифицируется продукция в зависимости от области применения и свойств:

Готовый прокат может быть как листами, толщиной от 0,3–2 мм, так и плитами, толщиной до 10,5 мм. Ширина проката составляет 0,5-2 м, длина – 2–7,2 м.

Отдельно отметим гофрированные алюминиевые листы (профилированные), используемые для кровельных работ. Их отличительными чертами являются долговечность и высокие эксплуатационные характеристики.

Профилированные изделия изготавливаются из марок алюминия, подходящих для гибки, и обладают следующими достоинствами:

Кроме того, выпускаются также алюминиевые анодированные листы с матовой, зеркальной или полуматовой поверхностью. Бытовые приборы, оконные жалюзи, осветительные приборы, декоративные элементы, солнечные батареи производятся из аланода – листа алюминия, имеющего зеркальную поверхность. Сфера его использования напрямую связана со светоотражающими способностями.

Таблица основных марок алюминия и его сплавов

Ниже приведены марки стали алюминия в соответствии с классами, к которым они относятся:

Источник

Марки алюминия

Термины и определения

Марки алюминия

Нелегированный алюминий – это алюминий без легирующих элементов при содержании алюминия не менее 99,00%, остальное – примеси. Примесь – металлический или неметаллический элемент, присутствующий в металле, минимальное содержание которого не контролируется.

Рафинированный алюминий – нелегированный алюминий высокой чистоты (содержание алюминия не менее 99,950%), который получают в результате специальных металлургических обработок.

Первичный алюминий – нелегированный алюминий:

Нелегированный алюминий подразделяется на марки в зависимости от содержания в нем примесей.

Русскому термину “марка” соответствует английский термин “grade” [1].

Алюминиевые сплавы

Алюминиевый сплав – это алюминий:

Легирующий элемент – это металлический или неметаллический элемент, содержание которого контролируется в заданном интервале, чтобы обеспечивать сплаву заданные специфические свойства. Обычно легирующие элементы преднамеренно добавляют в расплав алюминия.

Легированный алюминий подразделяется на сплавы.

Каждый алюминиевый сплав имеет свое обозначение, например, сплав АД31 или сплав 2017. Это обозначение сплава однозначно определяет его химический состав, в том числе, интервалы содержания легирующих элементов и допуски на максимальное содержание примесей. Необходимо отметить, что иногда, в том числе, в стандартах, применяется выражение “марка сплава”. Однако, чем отличается смысл выражений “марка сплава” и “сплав” совершенно не понятно.

Русскому термину “сплав” соответствует английский термин “alloy” [1].

Классификация марок алюминия

Среди марок алюминия различают по способу выплавки и назначению:

Марки первичного алюминия

Первичный алюминий подразделяются на:

Марки первичного алюминия применяют, главным образом, для переплавки при изготовлении алюминиевых сплавов, деформируемых и литейных. При этом для сплавов общего назначения применяются марки алюминия технической чистоты. Для изготовления специальных сплавов применяют марки алюминия высокой чистоты, например, для авиации и космонавтики. Кроме того, марки высокой чистоты и особо высокой чистоты применяют в различных высокотехничных технологиях, например, при производстве полупроводников.

Марки деформируемого алюминия

Основные марки деформируемого алюминия имеют чистоту от 99,00 до 99,85%. Они предназначены для изготовления продукции методом горячей и холодной обработки металлов давлением, то есть – прокаткой, экструзией, волочением, штамповкой и т. п.

Марки литейного алюминия

Марки литейного алюминия имеют очень ограниченное применение, в основном для изготовления литых роторов электрических двигателей. Они имеют чистоту от 99,00 до 99,70 %.

Первичный алюминий

Марки алюминия в ГОСТ 11069

Главным показателем чистоты первичного алюминия является содержание железа и кремния (таблица 1):

Особо чистый алюминий получают путем применения сложных методов очистки, например, зонной очистки. Он имеет чистоту не менее 99,999% (общее содержание всех примесей не превышает 0,001%).

Таблица 1 – Химический состав марок первичного алюминия по ГОСТ 11069

Для первичного алюминия, который применяется для производства сплавов, кроме общего содержания примесей важную роль часто играет также соотношение содержания железа и кремния. Это соотношение примесей влияет, в частности, на склонность к горячему растрескиванию первичного алюминия, а также марок и сплавов, изготовленных на его основе. Отношение содержания железа и кремния зависит от исходного сырья и технологии производства первичного алюминия.

Два способа способа обозначения первичного алюминия

Известно, что все производство первичного алюминия основано на процессе Холла-Эру. Главными примесями выплавленного первичного алюминия являются железо и кремний. Кроме того, в первичном алюминии обычно присутствуют второстепенные примеси, такие как, цинк, галлий, титан и ванадий. Обычно в международной практике главным критерием, который характеризует химический состав и ценность первичного алюминия, является минимальное содержание в нем чистого алюминия. Однако в Соединенных Штатах более важным критерием, который отражает ценность первичного алюминия, считается содержание в нем железа и кремния. Этот подход установила американская Алюминиевая Ассоциация.

Поэтому марки нелегированного алюминия могут обозначаться двумя способами:

За буквой Р следуют цифры, которые указывают на максимальное содержание кремния и железа, например:

Марки алюминия в EN 576 и ISO 115

Эти два различных подхода к оценке свойств первичного алюминия отражены в европейском стандарте EN 576:2004. Этот стандарт устанавливает требования к химическому составу различных марок первичного алюминия как в соответствии с международным подходом, так и – с американским подходом. Положения стандарта EN 576 в целом совпадают с положениями аналогичного международного стандарта ISO 115:2003.

Таблица 2 отражает международный подход, таблица 3 – подход американской Алюминиевой Ассоциации.

Таблица 2 – Нелегированный алюминий с установленным минимальным содержанием алюминия –
Химический состав: максимальное содержание в процентах по массе

Таблица 3– Нелегированный алюминий без установленного минимального содержания алюминия –
Химический состав: максимальное содержание в процентах по массе

Обозначение марок алюминия в таблице 2 имеет “американский” вид: состоит из четырех цифр, перед которыми стоит буква Р, а после них – буква, обозначающая серию, например, Р1020А:

Вариации базовых марок алюминия, то есть имеющие такие же пределы содержания для кремния и железа, но различные пределы содержания для других элементов, обозначаются путем замены буквы А на другую букву, начиная с В, но кроме I, О и Q.

Марки алюминия на LME

Металл с более низким содержанием алюминия, например, 99,50%, считается продукцией более низкого качества и обычно продается со скидкой. Этот металл может быть переплавлен и смешан на литейном производстве с более высокосортным металлом, чтобы получить слитки, которые соответствуют требованиям LME или готовую литейную продукцию. Основными примесями при получении более высокосортного металла являются железо и кремний. Повышение содержания алюминия выше 99,70% означает в основном пропорциональное снижение содержания железа и кремния, тогда как содержание других примесей остается практически неизменным [3].

Деформируемый алюминий

Марки алюминия в ГОСТ 4784

ГОСТ 4784-97 включает алюминий, которые применяется при изготовлении продукции методами обработки металлов давлением. Здесь цифры говорят мало полезного:

Модификации с буквой Е (электротехнические) содержат пониженное содержание кремния для улучшения электрической проводимости. В отличие от ГОСТ 11069 стандарт ГОСТ 4784 не исключает и вторичный алюминий, то есть алюминий, полученный из лома.

Таблица 4 – Марки деформируемого алюминия по ГОСТ 4784-97

Марки алюминия в EN 573-3

Таблица 5 – Марки деформируемого алюминия по EN 573-3

Литейный алюминий

Литейные марки алюминия относятся к серии 1хх литейных сплавов по международной классификации алюминия и его сплавов. Хотя часто их называют сплавами (alloys), нет оснований относить их полноправным сплавам: они содержат не менее 99,00 % алюминия и формально не имеют легирующих элементов, однако, в отличие от марок первичного алюминия в них контролируют отношение содержания железа и кремния.

Эти марки-сплавы литейной серии 1хх применяются для отливки роторов электрических двигателей (таблица 6). Роторы обычно отливаются на машинах литья под высоким давлением, которые специально разработаны для этой цели. Типичный алюминиевый ротор показан на рисунке 1. Эти марки литейного алюминия серии 1хх применяются также в некоторых других случаях, которые не требуют сложных форм отливок.

Таблица 6 – “Роторные” марки литейного алюминия [4]

Рисунок 1 – Типичный алюминиевый ротор электрического двигателя [4]

В этих роторные “сплавах” установлены не только пределы чистоты алюминия, но и также отношение содержания железа и кремния. Это обеспечивает образование интерметаллических частиц, которые в меньшей степени, чем другие отрицательно влияют на литейные свойства этих “сплавов”, а также на их электрическую проводимость.

Поскольку нелегированный алюминий стоит дешевле, чем роторные сплавы, были попытки заменить их на марки первичного алюминия при изготовлении роторов. Например, слитки первичного алюминия Р1020 имеют ту же чистоту, как и “сплав” 170.2, но без контроля соотношения содержания железа и кремния, а также неконтролируемое содержание титана и ванадия. Опыт показал, что игнорирование этих различий ведет к разбросу характеристик электрической проводимости и низким литейным свойствам алюминия при отливке роторов [5].

Микроструктура нелегированного алюминия

Железо и кремний

Поскольку железо и кремний являются основными и обязательными примесными элементами, а также поскольку растворимость железа в твердом алюминии очень мала, то в микроструктуре всех марок алюминия – кроме рафинированного, особо чистого алюминия – видны фазы алюминий-железо и алюминий-железо-кремний. В литом равновесном состоянии в нелегированном алюминии могут присутствовать следующие фазы: FeAl _3, Fe ₃ SiAl _12, Fe ₂ Si ₂ Al _9.

Второстепенные примеси

Второстепенные примеси, например, медь и марганец, находятся в слишком малом количестве, чтобы образовывать собственные фазы, но могут участвовать в образовании других фаз. Чтобы их обнаружить требуется высокое разрешение микроскопа и сложные методики идентификации фаз [2].

Применение нелегированого алюминия

Марки рафинированного алюминия

Рафинированным алюминием называют алюминий с чистотой от 99,99 % до 99,9999 %. За рубежом чистоту такого алюминия часто обозначают “4N to 6N” – по количеству девяток (Nine). Его получают специальными методами из первичного алюминия. Марки рафинированного алюминия находят применение в следующих областях:

Марки алюминия технической чистоты

Алюминий для раскисления стали

Марки алюминия в ГОСТ 295

Алюминий, который применяют для раскисления стали, а также производства ферросплавов и порошков для алюминотермии также подразделяется на марки. Требования к этим маркам алюминия устанавливает ГОСТ 295-98. Этот алюминий изготавливают как из первичного сырья, так и из лома и отходов алюминиевых сплавов. Производится в чушках и гранулах. Для этих марок алюминия характерно очень большое содержание примесей – в общем количестве до 13 %.

Таблица 7 – Марки алюминия для раскисления, производства ферросплавов и алюмотермии

Источник

Чем отличаются алюминий, дюралюминий и пищевой алюминий

Алюминий — цветной металл, имеющий низкую плотность. Поверхность сплава серебристо-белая, матовая. Весьма легок и мягок, за счет чего имеет низкую температуру плавления — примерно 650 градусов. Свое применение нашел во всех сферах человеческой жизни. Активно используется в пищевой промышленности, в том числе для изготовления различной посуды. По производству среди всех металлов занимает второе место в мире, после железа.

Алюминий восприимчив к агрессивному воздействию кислот. Способен раствориться в концентрированных растворах щелочей. Во избежание таких явлений, вся алюминиевая продукция покрывается защитными пленками. В измельченном пылеватом состоянии, находясь в кислородной среде, поддерживает активное горение.

ГОСТ 17151–81. п. 2.3.

Регламентирует изготовление хозяйственной посуды из листового алюминия Посуда должна изготовляться из листов и лент алюминия марок АД1, АД с химическим составом согласно Госстандарту 4784, алюминия марок А7. А6. А5, А0 с химическим составом согласно ГОСТ 11069 и биметаллических лент из алюминия марок АД1, АД (состав регламентирован Госстандартом 4784) и стальной ленты марок 12X18H10T и 08Х18Н10Т с химическим составом регламентированным ГОСТ 5632. При наличии в посуде внутреннего покрытия допускается делать ее из листов и лент из алюминиевого сплава марки АМц (состав соответствует Госстандарту 4784). Крепежные детали, имеющие контакт с пищевыми продуктами, должны изготовляться из таких же материалов как и посуда. Химический состав арматуры (ручки, дужки, ушки и т. п.) из алюминия должен соответствовать Госстандарту 11069, а из алюминиевых сплавов — Госстандарту 4784.