Сплав состав дюралюминий: состав, свойства, применение различных марок сплава

Дюралюминий сплав — состав, свойства, виды дюралюминия

В промышленности применяют множество конструкционных материалов и один из них дюралюминий. По сути — это собирательное название сплавов, изготовленных на базе алюминия и состава легирующих компонентов. Сплав получил своё название от слова Dural. Именно таково было название одного из первых сплавов, который подвергался термической обработке.

 

Немного истории

Дюралюминий разработан немецким ученым Вильмом в 1903-ем. Металлург попросту смешал алюминий, медь, кремний. С этого момента до начала серийного производства прошло всего 6 лет. В 1911 году дюралюминий стали применять строительства воздушных судов, в частности, дирижаблей и тяжелых бомбардировщиках. Малый вес конструкций при сопоставимой с прочностью стали позволил уменьшить массу летательных аппаратов в 2 — 3 раза. Это привело к резкому развитию авиационной промышленности.

Основные свойства этих сплавов

В базовый состав сплава входят следующие вещества:

• медь — до 0,5%;
• марганец до 0,5%;
• магний до 1,2%;
• кремний и многие другие.

Изменяя пропорции используемых веществ можно изменять и свойства дюралюминия.

Прочность дюралюминия достигает — до 500 МПа под действием временных нагрузок и 250 — 300 при стандартных нагружениях, (прочность чистого алюминия — 70-80 МПа). Этот параметр сделал дюрали материалом, используемым во многих областях промышленности в том числе и высокотехнологичных. Сплав алюминия с некоторыми элементами, в определенных пропорциях, изменяет полученного сплава.

Благодаря компонентам, применяемым в производстве дюралюминия он приобретает ниже приведенные свойства:

• прочность, которая сопоставима с определёнными марками стали;
• высокая стойкость к температурному воздействия. материал начинает плавиться при температуре 650 ºC.
• повышенная электропроводность. это происходит из-за наличия меди.
• дюраль хорошо переносит прокат как по горячей, так и по холодной технологии.

Высокие технологические свойства дюралюминия, привели к высокому спросу на него. В мире производят порядка 60 000 тысяч тонн, из которого почти половину (свыше 30 000 тысяч тонн) изготавливают на территории КНР. Россия занимает второе место об объёмам производства, металлургические заводы получают 3 580 тыс. тонн.

Особенности производства

Производства дюраля, как и большинства сплавов, сопряжено с рядом сложностей. Получение дюраля происходит последовательно. На первом этапе получают технический алюминий и только потом в него начинают вносить добавки, формирующие его свойства. На втором этапе, получений первичный дюраль проходит через термический отжиг, производимый при 500 ºC. Такой режим обработки обеспечивает гибкость и мягкость металла. Для повышения прочности дюраль проходит через операцию старения.

Отечественная и иностранная промышленность освоила выпуск следующих видов проката:

• листы и полосы разного типоразмера ГОСТ 21631-76;
• прутки круглые и многогранные по ГОСТ 21488-97;
• трубы разного диаметра и разной толщиной стенок ГОСТ 18475-82 и ГОСТ 18482-79;
• профили различной формы сечения.

 

 

 

Основные виды сплавов

Существует несколько видов сплавов, отличающихся своими характеристиками.

1. Алюминий + марганец или магний. Такой сплав называют «магналии». Материал отличает высокая стойкость к коррозии, хорошая сварка и пайка. Между тем — материал плохо поддаётся обработке на металлорежущем оборудовании. Кроме того при работе со сплавом магнолии никогда не используют промежуточную закалку.

Магнолии применяют для бензопроводных систем, радиаторов для автомобилей, ёмкостей различного назначения.

2. Сплав, состоящий из алюминия, магния и кремния, получил название — «авиаль». Сплав обладает такими свойствами как:

• Высокая стойкость к воздействию коррозии;
• Высокая прочность сварных и паянных швов.

Для получения данных технологических свойств авиаль проходит термообработку. Ее проводят при температуре, почти в 520 ºC. Последующее резкое охлаждение необходимо выполнить в воде, температура которой составляет 20 ºC.

После проведения такой обработки авиаль можно использовать для работы в условиях повышенной влажности, его широко применяют в самолетостроении. В последние годы, авиаль используют для замены стальных деталей из носимым устройств связи, например сотовых аппаратов и пр.

3. Еще один сплав — дюралюмин. В него, кроме алюминия входят медь и марганец. Пропорции компонентов изменяют, тем самым модифицируя качественные свойства сплава. Но несмотря ни на что, дюралюмин обладает не высокой стойкостью к коррозии. Поэтому на поверхность наносят слой чистого алюминия. Такая операция называется плакированием и с успехом предотвращает воздействие коррозии.

Дюралюмин применяют в транспортном машиностроении, в частности, детали из этого материала установлены в скоростном поезде «САПСАН».

 

Использование дюралюминия

Это семейство сплавов, по сути, базовый материал, применяемый в строительстве авиационной и космической техники. Это его использования началось в начале ХХ века при сооружении первых дирижаблей.

В наши дни на практике используется больше десяти марок этого сплава. При сооружении авиационной техники чаще используют материал под названием Д16т. В его состав состоит из девяти веществ — никель, титан, в качестве легирующих составляющих применяют медь, кремний и пр. Но при всем. Доля алюминия остаётся неизменной — 93%.

При выборе материала для деталей и узлов технолог должен помнить, что далеко не все дюрали хорошо свариваются или паяются. В таком случае для сборки деталей из него применяют заклепки. Такие операции широко распространения при сборке фюзеляжей и плоскостей при строительстве самолетов, водного транспорта всех типов. Так, небольшая лодка, применяемая для своих целей, может прослужить ее хозяину на 20 лет больше.

С другой стороны, некоторые марки дюралюминия хорошо свариваются при использовании аппаратов аргонной сварки.

Кстати, еще в ХХ веке велись опытные работы по использованию дюралей в автомобильной отрасли. Из него изготавливают кузова автобусов, некоторых марок легковых и спортивных автомобилей. Само собой дюрали применяют и в силовых узлах.

Некоторые марки этого сплава применяют для производства труб, которые устанавливают на судах, авиационной технике, автомобилях.

Свойства дюраля позволили его использовать и в пищевой промышленности, например, из дюралевой фольги производят фантики для конфет и шоколада.

Нельзя забывать и том, что многие домохозяйки применяют кухонную утварь, выполненную из этого материала.

Низкий вес дюраля позволяет его применение при выполнении буровых работ. Все дело в том, дюралюминий в 3 — 4 раза легче стали. Кроме этого трубы из дюралюминия проще переносят вибрацию, которая неизменно возникает при выполнении буровых работ.

Отдельного разговора требует применения дюраля в строительной отрасли. Его применяют для производства облицовочных материалов, различных ограждающих конструкций и пр.

 

Нормативная база

В нашей стране существует несколько ГОСТ, которые нормируют требования к алюминию и его сплавов. Один из них — это ГОСТ 4784-97 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки (с Изменениями N 1, 2, 3, с Поправками). Он распространяется на алюминий и сплавы из него, которые предназначены для получения полуфабрикатов различного типа и форм.

В частности, ГОСТ определяет соотношение алюминия и остальных компонентов. В этом же документе указаны требования.

Кстати, в этом же документе можно найти и наименование иностранных аналогов, например,

Д16 можно заменить на AlCu4Mg1, а Д16ч на сплав 2124.

В документах, которые предоставляет производитель, в обязательном порядке должны быть указаны не только марка готовой продукции но и ее химический состав.

 

Немного экономики 

Изделия из дюралюминиевого сплава не составит труда приобрести. Его производство развёрнуто почти на всех предприятия цветной металлургии. Цена на продукцию образовываются в зависимости от состава, сортамента, размеров отгрузки и, конечно, удалённостью производителя до места реализации.

Немного слов в заключении

Про дюралюминий, можно смело сказать, что его появление обеспечило технологические прорывы в самолетостроении, космической промышленности и без своевременного появления мы бы летали на самолетах из дерева.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Общие свойства и состав дюралюминия Д16 (Д16Т), Д19, Д1

Промышленные сплавы системы Al-Cu-Mg

Конструкционные дюралюминиевые сплавы (дюраль, дуралюмин) Д1, Д16, Д19, ВД17, 2024 и др. упрочняют термической обработкой, они обладают высокими характеристиками механических свойств. Упрочнение дуралюмина при термической обработке достигается в результате образования зон Гинье-Престона сложного состава или метастабильных фаз S’ и θ’.

Дюралюминий получают легированием алюминия медью и магнием. Система легирования Al-Cu-Mg была открыта А. Вильмом, когда он получил сплав Д1. Дюралюмины остаются важнейшим сплавом для машиностроения и авиации. Самые значимые для промышленности сплавы в группе дюралюминов Д16 или 2024 и его модификации Д16ч и 1163 используют в термически упрочненном состоянии. Стадия старения после закалки проходит в естественных условиях при комнатной температуре (20°С) и обозначается буквой «Т» после марки сплава — Д16Т, Д16чТ, 1163Т по ГОСТ или «Т4» (близкий «Т3511») в импортной маркировке — 2024Т4 (2024Т3511). Такая термообработка создает хорошее сочетание характеристик вязкости разрушения, выносливости и скорости роста усталостной трещины. Дюралюминий Д16 уступает по прочности и коррозионной стойкости сплавам системы Al-Zn-Mg-Cu (В95, В95пч, В95оч), но превосходит по сопротивлению трещинообразованию при одинаковых относительно прочности напряжениях. Плотность Д16 равна 2,78 г/см³, что ниже плотности В95 — 2,85г/см³. Сплавы 1163 и Д16ч применяются для деталей, от которых требуется повышенная выносливость в условиях растягивающих напряжений.

Сплавы типа дуралюмин упрочняются при термической обработке, состоящей из закалки с 490—525°С (в зависимости от со­става сплава) и естественного (зонного) или искусственного (фазового) старения.

В наиболее легированных сплавах (Д16, Д19, ВД17 и ВАД-1) содержание меди и магния превышает предельную растворимость этих элементов в твердом растворе или приближается к ней, что обусловли­вает гетерогенное состояние сплавов при температурах нагрева перед закалкой. Ограничение верхнего предела по содержанию легирующих элементов позволяет уменьшить количество растворимых избыточных фаз и повысить вязкость разрушения без снижения прочности.

Различие естественного и искусственного состаренных сплавов

Температура эксплуатации сплавов Д16, Д16ч, 1163 в естественно состаренном состоянии ограничена 80°С из-за снижения коррозионной стойкости в случае нагревов при более высоких температурах.

Эти сплавы в искусственно состаренном состоянии имеют улучшенную коррозионную стойкость, которая не снижается при нагревах, более высокие прочностные свойства, особенно предел текучести, однако более низкие значения относительного удлинения, вязкости разрушения, выносливости по сравнению с естественно состаренным состоянием.

Существенное улучшение вязкости разрушения в искусственно состаренном состоянии достигается в результате снижения содержания железа, кремния, а также легирующих элементов. Поэтому для деталей в искусственно состаренном состоянии используются улучшенные модификации сплава Д16 — Д16ч и 1163. Эти сплавы в искусственно состаренном состоянии могут применяться в температурно-временных областях, в которых не рекомендуется применять сплавы в естественно состаренном состоянии: при эксплуатационных нагревах при температурах выше 80°С или технологических нагревах выше 125°С, а также при повышенной опасности коррозии под напряжением. При изготовлении деталей из сплавов Д16ч и 1163 в искусственно состаренном состоянии необходимо выбирать конструктивные формы с минимальной концентрацией напряжений, отрабатывать плавность переходов при изменении сечения деталей, уменьшать эксцентриситеты. Кроме того, ограничиваются допустимые деформации при формообразовании и правке в зависимости от состояния термообработки, величины зазора перед сборкой, не рекомендуется ударная клепка.

Сплавы системы Аl-Сu-Mg превосходят по жаропрочности сплавы систем Аl-Mg, Аl-Mg-Si, Аl-Zn-Mg-Cu. Их преимущество перед высокопрочными алюминиевыми сплавами проявляется при температурах выше 100°С и особенно при длительных выдержках. Сплавы Д1, Д16 склонны к образованию кристаллизационных трещин и поэтому относятся к категории несваривающихся плавлением сплавов. Cвариваемым сплавом является сплав ВАД-1.

Возврат при старении

В естественно состаренных сплавах типа дуралюмин при быстром и кратковременном (2 мин) нагреве до 250—300°С происходит снижение прочности до значений, свойственных свежезакаленному состоянию. Это явление называется возвратом при старении. Искусственное старение уменьшает явление возврата.

Зависимость свойств дюралюминия от степени рекристаллизации

Механические свойства горячедеформированных полуфабрикатов из сплавов типа дуралюмин сильно зависят от степени рекристаллизации в процессе нагрева при деформации и термической обработке. Разница в прочности закаленного и состаренного рекристаллизованного и нерекристаллизованного материалов достигает 200 МПа.

Полуфабрикаты с нерекристаллизованной структурой по сравнению с рекристализованной при повышенных прочностных свойствах в долевом направлении имеют преимущество по вязкости разрушения, выносливости при одинаковом по абсолютной величине уровне напряжения, сопротивлению коррозии под напряжением, но обладают более низким относительным удлинением в долевом направлении; выигрыш по прочностным свойствам уменьшается на образце с отверстием.

Листовой материал, изготовленный методом горячей и последующей холодной прокатки, а также проволока и трубы, изготовленные холодной прокаткой и волочением, в закаленном состоянии имеют полностью рекристаллизованную структуру. Профили и прутки, полученные горячим прессованием, после термической обработки могут иметь структуру от полностью нерекристаллизованной до полностью рекристаллизованной. Возможно получение преимущественно нерекристаллизованной структуры и в плитах. Сохранению нерекристаллизованной структуры способствует повышение температуры и уменьшение степени горячей деформации изделий, понижение температуры и времени выдержки при нагреве под закалку, увеличение содержания элементов (Мn, Cr, Zr и др.), повышающих температуру рекристаллизации.

Химический состав по ГОСТ 4784–77 и ОСТ 190048–77

Сплавы данной группы содержат от 2 до 5 % Cu, 0,15–2,7 % Mg, 0–1,0 % Mn, до 0,7 % Fe, до 0,7 % Si и небольшие количества цинка и титана в виде примесей. В сплавы с повышенным содержанием магния (Д19, ВАД-1, Д19П) вводят небольшие количества бериллия для понижения окисления в процессе плавки, литья и термической обработки.

Химический состав (%) конструкционных сплавов типа дуралюмин (дюралюминий)

Сплав	Основные компоненты			Примеси (не более)
	Си	Mg	Мп	Fe	Si	Ni	Zn	Ti	Прочие
									Каждая	Сумма
Конструкционные сплавы
*  В сплавах Д19, Д19ч, Д19П, ВАД-1 содержится 0,0002—0,005%   Be.
Д1	3,8–4,8	0,4–0,8	0,4–0,8	0,7	0,7	0,1	0,3	0,1	0,05	0,1
Д1ч	3,8–4,8	0,4–0,8	0,4–0,8	0,4	0,5	0,1	0,3	0,1	0,05	0,1
Д16	3,8–4,9	1,2–1,8	0,3–0,9	0,5	0,5	0,1	0,3	0.1	0,05	0,1
Д16ч	3,8–4,9	1,2–1,8	0,3–0,9	0,3	0,2	0,05	0,1	0,1	0,05	0,1
1163	3,8–4,5	1,2–1,6	0,4–0,8	0,15	0,1	0,05	0,1	0,01–0,07	0,05	0,1
Д19*	3,8–4,3	1,7–2,3	0,5–1,0	0,5	0,5	—	0,1	0,1	0,05	0,1
Д19ч*	3,8–4,3	1,7–2,3	0,4–0,9	0,3	0,3	—	0,1	0,1	0,05	0,1
ВАД-1*	3,8–4,5	2,3–2,7	0,35–0,8	0,3	0,2	—	0,1	—	0,05	0,1
ВД17	2,6–3,2	2,0–2,4	0,45–0,7	0,3	0,3	—	0,1	0,1	0,05	0,1
Заклепочные сплавы
Д19П*	3,2–3,7	2,1–2,6	0,5–0,8	0,3	0,3	—	0,1	0,1	0,05	0,1
Д18	2,2–3,0	0,2–0,5	0,2	0,5	0,5	—	0,1	0,1	0,05	0,1
В65	3,9–4,5	0,15–0,3	0,3–0,5	0,2	0,25	0,1	0,1	0,1	0,05	0,1

Влияние примесей на механические свойства

Кроме основных легирующих элементов, в дюралюминии присутствуют небольшие количества примесей. Некоторые из них (железо и кремний) имеются в исходном первичном алюминии, другие (цинк и никель) попадают в сплавы при переплаве отходов, третьи (бериллий, титан и цирконий) вводят в сплавы специально в качестве технологических добавок.

В сплавах типа дуралюмин железо образует соединения, оказывающие охрупчивающее влияние. Железо соединяется с медью и уменьшает количество растворимой меди, которая упрочнеяет сплав при старении.

Кремний в этих сплавах увеличивает склонность к трещинообразованию при сварке (ВАД-1) и литье, особенно крупных слитков из сплавов Д16, Д19, понижает пластичность заклепок из всех сплавов. Для нейтрализации вредного влияния кремния при литье и сварке содержание железа в сплавах должно в 1,1–1,5 раза превышать содержание кремния.

Для получения высокой пластичности литого и деформированного материала, а также для повышения вязкости разрушения содержание железа и кремния должно быть минимальным.

Никель образует нерастворимые фазы с медью и железом, уменьшает пластичность и прочность термически обрабатываемых сплавов, улучшает твердость и прочность при повышенных температурах и понижает коэффициент линейного расширения.

Совместное присутствие железа и никеля в сплавах системы Al-Cu-Mg обеспечивает повышение механических свойств при комнатной и повышенных температурах по сравнению со сплавами, содержащими либо железо, либо только никель. Положительное влияние совместного содержания железа и никеля связано с образованием нерастворимой фазы FeNiAl9, в которой отсутствует медь.

В дюралюминах Д1, Д16 и др, содержащих железо и кремний в виде примесей, при введении никеля фаза FeNiAl9 не образуется. Небольшие количества цинка (0,1—0,5 %) не влияют на механические свойства рассматриваемых сплавов при комнатной температуре и значительно понижают их жаропрочность. Примесь цинка в количестве 0,1—0,3 % увеличивает склонность к трещинообразованию при литье и сварке.

Бериллий в небольших количествах (около 0,005 %) предохраняет сплавы с высоким содержанием магния (1,5 % и более) от окисления при литье и термической обработке, не оказывая влияния на механические свойства как при комнатной, так и при повышенных температурах.

Бериллий входит в состав окисной пленки, состоящей в этих сплавах главным образом из окиси магния, способствует ее упрочнению и, следовательно, уменьшает дальнейшее окисление сплава.

Более высокое содержание в сплавах бериллия (0,1— 0,5 %) требует особых мер предосторожности при плавке и литье из-за его токсичности.

Литий увеличивает прочность при комнатной и повышенных температурах, понижает плотность и увеличивает модуль упругости, но снижает пластичность.

Хром, как и марганец, повышает температуру рекристаллизации сплавов. Выделения частиц, содержащих хром, имеют игольчатую форму и в большей мере, чем марганцовистые, снижают характеристики разрушения. Хром в присутствии марганца, железа и титана может выпадать в виде грубых составляющих фазы СгAl₇. В промышленные сплавы типа дуралюмин хром не добавляют. Титан, в алюминиевых сплавах применяется в основном для измельчения зерна литого металла. Природу способности титана измельчать литое зерно объясняют образованием в расплаве зародышей, служащих центрами кристаллизации. По данным одних авторов, эти зародыши — алюминид титана, по данным других авторов,— карбид титана. В присутствии бора такими зародышами будут частички борида титана.

Цирконий в небольших количествах, так же как и титан, является модификатором. Добавка циркония практически не влияет на прочностные свойства холоднодеформированных полуфабрикатов из сплавов, содержащих марганец, и несколько повышает их у сплавов без марганца. Цирконий аналогично марганцу, но при значительно меньшем содержании повышает температуру рекристаллизации сплава, что способствует получению нерекристаллизованной структуры и высокой прочности горячепрессованных полуфабрикатов.

Влияние циркония как антирекристаллизатора в сплаве Д16 при содержании менее 0,1 % незначительно. При концентрации циркония более 0,15 % отмечается появление первичных интерметаллидов с цирконием, увеличивается количество дефектов, выявляемых ультразвуковым контролем. Цирконий снижает сопротивление коррозии под напряжением. Небольшие количества бора (0,005—0,01 %) измельчают зерно алюминия и его сплавов. Эффект модифицирования увеличивается в присутствии небольших количеств титана (0,01 %). Эти два элемента образуют соединение TiB₂.

Режимы термической обработки конструкционных сплавов типа дуралюмин

Сплав	Температура нагрева под закалку, °С	Старение
		Температура, °С	Время, ч
Д1	495—510	20	>96
Д16	495—505 (листы)	20	>96
		188—193	11-13
	485—503 (прессованные изделия)	20	>96
		185—195	6-8
Д19	500—510 (листы)	20	120—240
		185—195	12-14
	495—505 (прессованные изделия)	20	120—240
		185—195	8—10
ВД17	495—505	165—175	15—17

Технологические свойства дюрали

Плакированные листы отличаются высокой коррозионной стойкостью, прессованные изделия, штамповки и поковки — пониженной стойкостью. Прессованные изделия из дюралюминия Д1 и Д16 в закаленном и естественно состаренном состоянии при эксплуатационных нагревах выше 100°С склонны к межкристаллитной коррозии; искусственное старение повышает сопротивление коррозии. Неплакированные детали из дуралюминов следует подвергать анодированию и защищать лакокрасочными покрытиями.

Сплавы хорошо свариваются точечной сваркой и не свариваются плавлением из-за высокой склонности к трещинообразованию. Все дуралюмины удовлетворительно обрабатываются резанием (в закаленном и состаренном состоянии) и химическим фрезерованием (размерным травлением). Обрабатываемость резанием в отожженном состоянии плохая. Высокотемпературная пайка не применяется из-за опасности пережога.

Температура начала ковки Д16, Д16П — 460°C, конца — 380°C.
Дуралюмин широко применяют во всех областях народного хозяйства, особенно в авиации. Сплав Д16 в виде листов и прессованных полуфабрикатов — основной материал для силовых элементов конструкции самолетов (детали каркаса, обшивка, шпангоуты, нервюры, лонжероны, тяги управления) и других нагруженных конструкций.
Сплав Д19 применяют для тех же деталей, что и сплав Д16, работающих в условиях эксплуатационных нагревов до температуры 200—250°С, а также для изготовления заклепок. Сплав Д1 используют для штамповки лопастей воздушных винтов, а также различных узлов крепления. Сплав ВД17 применяют для изготовления лопаток компрессора двигателей.

Дюраль состав сплава в процентах

Алюминиевый сплав Д16 – дюралюминий повышенной прочности системы А1–Сu–Мg с легируемыми добавками марганца. По твердости и механической прочности он не уступает стали, но, в отличие от нее, обладает в 3 раза более легким удельным весом. В связи с этим, он активно используется во всех областях промышленности, особенно в авиастроении, при изготовлении силовых конструкционных элементов.

Однако, дюралюминий Д16 обладает одним главным недостатком – низкой коррозионной стойкостью и нуждается в специальных антикоррозийных средствах защиты. В большинстве своем сплав плакируют или анодируют, что существенно повышает его сопротивление коррозии.

Химический состав.

Дюралюминий Д16 относится к алюминиевым сплавам, содержащим до 94,7% алюминия. Остальное приходится на легируемые элементы – медь, магний, марганец, а также ряд примесей.

Примечание: Al – основа; процентное содержание Al дано приблизительно

Примеси железа и кремния негативно сказываются на прочности и пластичности сплава Д16, поэтому их содержание строго регламентируется стандартом – доля каждого из них не должна превышать 0,5-0,7%.
Марганец не входит в состав упрочняющих фаз, но его присутствие в дюралюминии повышает его антикоррозийность, улучшает механические свойства и увеличивает температуру рекристализации. В связи с этим, сплав Д16 удовлетворительно куется, режется и фрезеруется с помощью размерного травления, а также сваривается точечной сваркой.

Температурная обработка.

Для увеличения прочности, дюралюминий Д16 подвергают температурной закалке, нагревая до 495-505 градусов. Старение при более высоких температурах приводит к пережогу алюминия, его окислению и оплавлению, в результате чего понижается прочность и пластичность сплава.

Закалку проводят в холодной воде, что значительно увеличивает стойкость дюралюминия Д16 к кристаллизационной коррозии. Затем его подвергают естественно старению в течение 4-5 суток при комнатной температуре, обеспечивающему максимальные антикоррозийные свойства. В серийном производстве полуфабрикаты сплава Д16 подвергают ускоренному старению, повышая температуру до 100 градусов. Процесс заканчивается буквально через несколько часов, а изделия получают практически такие же прочностные характеристики, как и при естественном старении.

Антикоррозийная защита дюралюминия Д16.

Повышенной стойкостью к коррозии обладает дюралюминиевый сплав Д16, прошедший высокотемпературную закалку, плакировку чистым алюминием или анодирование. Первый способ применим только для листов, поскольку тонкий слой алюминия (не более 4% от толщины изделия) необходимо наносить с обеих сторон заготовки. Для этого отфрезерованные слитки дюралюминия, покрывают планшетами из чистого алюминия, а затем прокатывают. В результате получают листовые полуфабрикаты, устойчивые к коррозии, царапинам и другим механическим повреждениям. Правда, у них имеется недостаток – пониженная усталостная прочность.

Другие полуфабрикаты подвергают анодированию или электрохимическому оксидированию в серной кислоте. Таким образом, на их поверхности образуется плотная и толстая оксидная пленка, которая эффективно защищает дюралюминиевый сплав от коррозии.

Однако, коррозионная стойкость естественно состаренного дюралюминия, не имеющего защитного слоя, резко снижается при температуре более 100 градусов. Нагрев ведет к возникновению межкристаллитной коррозии и растрескиванию готового изделия.

Применение дюраля Д16.

Дюралюминий Д16 превосходно деформируется в горячем или холодном состоянии, позволяя получать трубы, прутки, профили, заклепки и листы.

Листы и прессованные заготовки нашли широкое применение в авиации. Из них изготавливают обшивку, детали каркасов, шпангоуты и тяги управления для самолетов. Трубы Д16, обладающие отличной пластичностью, используются во многих силовых конструкциях нефтяной, газовой, химической, энергетической и пищевой отраслях промышленности. Они превосходно подходят для возведения металлоконструкций, поскольку, в отличие от стальных труб, имеют множество достоинств – легкий вес, удобство при транспортировке, высокую пропускную способность, устойчивость к влаге и коррозии.

В последнее время легкосплавные трубы для бурения стали делать из плакированного или оксидированного дюралюминия Д16, так как он имеет меньшую чувствительность к надрезу, чем высокопрочные алюминиевые сплавы В95, а также обладает повышенной выносливостью в глинистом растворе.

Приобрести металлопрокат Д16: прутки, профили, трубы и листы Д16АТ в любом количестве можно у нас, сделав заказ на сайте или позвонив по телефону.

Дюраль (дюралюмин) представляет собой группу важных промышленных сплавов, сыгравших большую роль в развитии самолётостроения и других областей техники. Современные дюралюмины – это многокомпонентные сплавы на основе системы А1-Cu-Mg с добавками марганца и других элементов.

Все дюралюмины, применяющиеся в настоящее время в промышленности, можно разделить на четыре подгруппы:

1. классический дюралюмин (Д1), состав которого практически не изменился с 1908 года;

2. дюраль повышенной прочности (Д16), отличается от сплава Д1 более высоким содержанием магния;

3. дюраль повышенной жаропрочности (Д19 и ВД17), главным отличием которых является увеличенное отношение Mg/Сu;

4. дюраль повышенной пластичности (Д18), отличается пониженным содержанием меди и магния.

Помимо меди и магния в дюрали всегда содержатся марганец и примеси железа и кремния.

Медь и магний – основные компоненты, обеспечивающие упрочнение сплавов. Марганец является обязательной присадкой, измельчающей структуру, повышающей прочность и коррозионную стойкость.

Железо и кремний – неизбежные примеси. Железо является вредной примесью, снижающей прочность и пластичность дюралюмина. Кремний до некоторой степени устраняет вредное влияние железа, связывая его в более легко разрушаемую при деформации фазу.

Наибольшее применение среди дюралюминов нашли сплавы Д1 и Д16, которые широко используют в авиационной промышленности. Из сплава Д1 изготовляют листы, профили, трубы, проволоку, штамповки и поковки. Такие же полуфабрикаты, кроме поковок и штамповок, получают из сплава Д16.

Дюралюмины повышенной пластичности (Д18) имеют узкое назначение – из них изготовляют заклёпки для авиастроения. Из сплавов ВД17 и Д19 можно получать различные деформированные полуфабрикаты, предназначенные для работы при повышенных температурах.

Сплав Д16 при комнатной температуре обладает наиболее высокой прочностью по сравнению с другими дюралюминами.

Для обеспечения высокой прочности дюраль подвергают закалке и естественному или искусственному старению. Чтобы уяснить причины упрочнения сплавов при термической обработке, рассмотрим фазовый состав и превращения в двухкомпонентном сплаве, состоящем из алюминия и 4% меди (рис1.).

Рис. 1 .Часть диаграммы состояния Аl – Cu.

Равновесная структура сплава при комнатной температуре представляет собой – твёрдый раствор, содержащий около 0,5% меди, и включения интерметаллидов типа СuАl2, При такой структуре сплавы обладают низкой прочностью и хорошей пластичностью. Для максимального упрочнения сплавов термической обработкой необходимо решить две задачи:

1. Повысить прочность основной части структуры, т.е. кристаллов – твёрдого раствора;

2. Обеспечить образование вместо относительно крупных избыточных кристаллов интерметаллида СuАl2,большого количества мельчайших вторичных выделений, препятствующих движению дислокаций.

Известно, что напряжение, необходимое для «проталкивания» дислокации между частицами, разделёнными расстоянием L, равно:

G – модуль сдвига, в – вектор Бюргерса дислокации.

Следовательно, чем мельче частицы, тем больше их количество, меньшее расстояние L между ними и большее напряжение «проталкивания». Отсюда, чем мельче частицы, тем больше их упрочняющее воздействие.

Первой упрочняющей операцией для дюралюмина является закалка. Возможность применения закалки основана на наличии переменной растворимости меди в алюминии. Её цель – получить в сплаве неравновесную структуру пересыщенного твёрдого раствора с максимальной концентрацией меди. Закалка заключается в нагреве сплава несколько выше линии переменной растворимости (но не выше солидуса) с последующим резким охлаждением в холодной воде.

При нагреве происходит полное растворение вторичных кристаллов Си Аl2, и сплав приобретает однофазную структуру – твёрдого раствора с высокой концентрацией меди (около 4%). В результате быстрого охлаждения распад высокотемпературного твёрдого раствора не успевает происходить, несмотря на понижение растворимости меди. Таким образом, при комнатной температуре удается зафиксировать пересыщенный твёрдый раствор меди в алюминии с сильно искажённой кристаллической решёткой. Это искажение решётки твёрдого раствора способствует торможению дислокаций и вызывает повышение прочности сплава.

Так, например, отожжённый дюралюмин Д16 имеет предел прочности 220 Мпа, а непосредственно после закалки около 300 Мпа. Однако наибольшее упрочнение происходит при последующем старении.

Старение представляет собой выдержку закалённого сплава при сравнительно невысоких температурах, при которых начинается распад пересыщенного твёрдого раствора или подготовительные процессы, предшествующие его распаду.

Сильная пересыщенность твёрдого раствора после закалки обуславливает его высокую свободную энергию. Распад твёрдого раствора приближает структуру к равновесной, а следовательно, ведёт к уменьшению свободной энергии системы, т.е. является самопроизвольным процессом.

В закалённом дюралюмине подготовительные стадии распада проходят без специального нагрева, при вылёживании в естественных условиях в цехе, на складе или в другом помещении, где температура составляет от 0°С до 30°С. Такое вылёживание в естественных условиях приводит к некоторым изменениям структуры и сопровождается повышением твёрдости и прочности. Этот процесс длится около 5. 7 суток и называется естественным старением. Процесс старения, происходящий при повышенных температурах 100. 20 OC, называется искусственным старением.

При старении изменение структуры и свойств в зависимости от температуры и времени выдержки происходит в несколько этапов.

На первом этапе в решётке твёрдого раствора образуются субмикроскопические зоны с высокой концентрацией меди. Если в основном пересыщенном растворе содержится около 4% меди (в рассматриваемом сплаве Аl + 4% Cu), а в соединении CuАl2, которое должно выделиться в конечном счёте из раствора – 52% Cu, то в этих зонах концентрация меди промежуточная и возрастает по мере развития процесса. Эти зоны получили название зоны Гинье-Престона, или зон Г.П.. В сплавах типа дюралюмин они имеют пластинчатую форму, а их кристаллическая структура такая же, как и у твёрдого раствора, но с меньшим параметром решётки.

Сущность второго этапа процесса (деление на этапы весьма условно) заключается в некотором росте зон Г.П., обогащении их медью до концентрации, близкой к соединению СuAl2, и упорядочении их структуры.

Третий этап наблюдается при повышенных температурах старения (или при длительных выдержках), когда из пересыщенного раствора выделяются частицы промежуточной фазы . Этот этап является началом собственно распада пересыщенного твёрдого раствора. – фаза по составу соответствует стабильной фазе (CuAl2), но имеет свою особую кристаллическую решётку, отличающуюся от решётки твёрдого раствора и от решётки CuА12. Выделения – фазы не полностью отделены от твёрдого раствора, так как их кристаллические решётки когерентны и не отделены друг от друга поверхностью раздела.

Четвёртый этап характеризуется образованием стабильной фазы (CuAl2). Когерентность решёток твёрдого раствора и выделяющейся фазы полностью нарушается. В дальнейшем частицы CuAl2 коагулируют (укрупняются).

Рассмотренные выше этапы охватывают процесс распада пересыщенного раствора полностью, до получения равновесной структуры, соответствующей диаграмме состояния. При естественном старении обычно образуются зоны Г.П., при искусственном старении – фаза. Четвёртая стадия наблюдается лишь при отжиге, т.е. при нагреве до высоких температур 300. 400 OС.

Описанные выше превращения при старении закалённого дюралюмина сопровождаются изменением свойств. На рис.2. схематично показана типичная закономерность изменения твёрдости (прочности) закалённого сплава в зависимости от температуры нагрева при старении.

Рис.2 Изменение твёрдости закалённого дюралюмина в зависимости от температуры старения

Нагрев пересыщенного раствора первоначально сопровождается ростом твёрдости и прочности, а затем вызывает их снижение. Упрочнение связано с первыми этапами процесса распада, т.е. с образованием зон Г.П. или выделением

90000 Chemical Composition and Properties of Aluminum Alloys 90001 90002 DESIGNATIONS OF THE -H STRAIN HARDENED TEMPERS 90003 90004 90005 The First Digit 90006 90007 90004 There are three different methods used to achieve the final temper of strain hardened material. 90007 90004 — 90005 h2 Strain Hardened Only: 90006 Applies to products which are strain hardened to obtain the desired strength level without any subsequent thermal treatment. 90007 90004 — 90005 h3 Strain Hardened And Partially Annealed: 90006 Applies to products that are strain hardened to a higher strength level than desired, followed by a partial anneal (or «back anneal») which reduces the strength to the desired level.90007 90004 — 90005 h4 Strain Hardened And Stabilized: 90006 This designation only applies to magnesium-containing alloys which gradually age- soften at room temperature after strain hardening. A low temperature anneal is applied which stabilizes the properties. 90007 90004 90005 The Second Digit 90006 90007 90004 The amount of strain hardening, and hence the strength level, is indicated by a second digit. 90007 90028 90029 90030 90031 90004 -Hx2 90007 90034 90031 90004 Quarter hard 90007 90034 90039 90030 90031 90004 -Hx4 90007 90034 90031 90004 Half hard 90007 90034 90039 90030 90031 90004 -Hx6 90007 90034 90031 90004 Three quarter 90007 90034 90039 90030 90031 90004 -Hx8 90007 90034 90031 90004 Full hard 90007 90034 90039 90030 90031 90004 -Hx9 90007 90034 90031 90004 Extra hard (the minimum tensile strength exceeds that of the Hx8 temper by 2 ksi or more) 90007 90034 90039 90080 90081 90004 90005 Hx1, Hx3, Hx5 90006 and 90005 Hx7 90006 tempers are intermediate between those defined above.90007 90004 The mechanical property limits that correspond to each temper designation can be found by referring to an appropriate aluminum standard such as the Aluminum Association Standards and Data or ASTM B 209. 90007 90004 90005 The Third Digit 90006 90007 90004 A third digit is sometimes used to indicate a variation of the basic two-digit temper. 90007.90000 Understanding the Aluminum Alloy Designation System 90001 90002 Understanding the Aluminum Alloy Designation System 90003 90004 With the growth of aluminum within the welding fabrication industry, and its acceptance as an excellent alternative to steel for many applications, there are increasing requirements for those involved with developing aluminum projects to become more familiar with this group of materials. To fully understand aluminum, it is advisable to start by becoming acquainted with the aluminum identification / designation system, the many aluminum alloys available and their characteristics.90005 90004 90007 The Aluminum Alloy Temper and Designation System 90008 90005 90004 In North America, The Aluminum Association Inc. is responsible for the allocation and registration of aluminum alloys. Currently there are over 400 wrought aluminum and wrought aluminum alloys and over 200 aluminum alloys in the form of castings and ingots registered with the Aluminum Association. The alloy chemical composition limits for all of these registered alloys are contained in the Aluminum Association’s Teal Book entitled «International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys» and in their Pink Book entitled «Designations and Chemical Composition Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot.These publications can be extremely useful to the welding engineer when developing welding procedures, and when the consideration of chemistry and its association with crack sensitivity is of importance. 90005 90004 Aluminum alloys can be categorized into a number of groups based on the particular material’s characteristics such as its ability to respond to thermal and mechanical treatment and the primary alloying element added to the aluminum alloy. When we consider the numbering / identification system used for aluminum alloys, the above characteristics are identified.The wrought and cast aluminums have different systems of identification; the wrought having a 4-digit system, and the castings having a 3-digit and 1-decimal place system. 90005 90004 90007 Wrought Alloy Designation System 90008 90005 90004 We shall first consider the 4-digit wrought aluminum alloy identification system. 90005 90004 The first digit (Xxxx) indicates the principal alloying element, which has been added to the aluminum alloy and is often used to describe the aluminum alloy series, i.e. 1000 series, 2000. series, 3000 series, up to 8000 series (see table 1). 90005 90004 90005 90004 90007 WROUGHT ALUMINUM ALLOY DESIGNATION SYSTEM 90008 90005 90028 90029 90030 90031 90007 Alloy Series 90008 90034 90031 90007 Principal Alloying Element 90008 90034 90039 90030 90031 90007 1xx 90008 90034 90031 99.000% Minimum Aluminum 90034 90039 90030 90031 90007 2xx 90008 90034 90031 Copper 90034 90039 90030 90031 90007 3xx 90008 90034 90031 Manganese 90034 90039 90030 90031 90007 4xx 90008 90034 90031 Silicon 90034 90039 90030 90031 90007 5xx 90008 90034 90031 Magnesium 90034 90039 90030 90031 90007 6xx 90008 90034 90031 Magnesium and Silicon 90034 90039 90030 90031 90007 7xx 90008 90034 90031 Zinc 90034 90039 90030 90031 90007 8xx 90008 90034 90031 Other Elements 90034 90039 90104 90105 90004 90007 Table 1 90008 90005 90004 The second single digit (xXxx), if different from 0, indicates a modification of the specific alloy, and the third and fourth digits (xxXX) are arbitrary numbers given to identify a specific alloy in the series.Example: In alloy 5183, the number 5 indicates that it is of the magnesium alloy series, the 1 indicates that it is the 1st modification to the original alloy 5083, and the 83 identifies it in the 5xxx series. 90005 90004 The only exception to this alloy numbering system is with the 1xxx series aluminum alloys (pure aluminums) in which case, the last 2 digits provide the minimum aluminum percentage above 99%, i.e., Alloy 1350 (99.50% minimum aluminum). 90005 90004 90007 Cast Alloy Designation 90008 90005 90004 The cast alloy designation system is based on a 3 digit-plus decimal designation xxx.x (i.e. 356.0). The first digit (Xxx.x) indicates the principal alloying element, which has been added to the aluminum alloy (see table 2). 90005 90004 90005 90004 90007 CAST ALUMINUM ALLOY DESIGNATION SYSTEM 90008 90005 90028 90029 90030 90031 90007 Alloy Series 90008 90034 90031 90007 Principal Alloying Element 90008 90034 90039 90030 90031 90007 1xx.x 90008 90034 90031 99.000% minimum Aluminum 90034 90039 90030 90031 90007 2xx.x 90008 90034 90031 Copper 90034 90039 90030 90031 90007 3xx.x 90008 90034 90031 Silicon Plus Copper and / or Magnesium 90034 90039 90030 90031 90007 4xx.x 90008 90034 90031 Silicon 90034 90039 90030 90031 90007 5xx.x 90008 90034 90031 Magnesium 90034 90039 90030 90031 90007 6xx.x 90008 90034 90031 Unused Series 90034 90039 90030 90031 90007 7xx.x 90008 90034 90031 Zinc 90034 90039 90030 90031 90007 8xx.x 90008 90034 90031 Tin 90034 90039 90030 90031 90007 9xx.x 90008 90034 90031 Other Elements 90034 90039 90104 90105 90004 90007 Table 2 90008 90005 90004 The second and third digits (xXX.x) are arbitrary numbers given to identify a specific alloy in the series. The number following the decimal point indicates whether the alloy is a casting (.0) or an ingot (.1 or .2). A capital letter prefix indicates a modification to a specific alloy. 90005 90004 Example: Alloy — A356.0 the capital A (Axxx.x) indicates a modification of alloy 356.0. The number 3 (A3xx.x) indicates that it is of the silicon plus copper and / or magnesium series. The 56 (Ax56.0) identifies the alloy within the 3xx.x series, and the .0 (Axxx.0) indicates that it is a final shape casting and not an ingot. 90005 90004 90007 The Aluminum Temper Designation System 90008 90005 90004 If we consider the different series of aluminum alloys, we will see that there are considerable differences in their characteristics and consequent application. The first point to recognize, after understanding the identification system, is that there are two distinctly different types of aluminum within the series mentioned above.These are the Heat Treatable Aluminum alloys (those which can gain strength through the addition of heat) and the Non-Heat Treatable Aluminum alloys. This distinction is particularly important when considering the affects of arc welding on these two types of materials. 90005 90004 The 1xxx, 3xxx, and 5xxx series wrought aluminum alloys are non-heat treatable and are strain hardenable only. The 2xxx, 6xxx, and 7xxx series wrought aluminum alloys are heat treatable and the 4xxx series consist of both heat treatable and non-heat treatable alloys.The 2xx.x, 3xx.x, 4xx.x and 7xx.x series cast alloys are heat treatable. Strain hardening is not generally applied to castings. 90005 90004 The heat treatable alloys acquire their optimum mechanical properties through a process of thermal treatment, the most common thermal treatments being Solution Heat Treatment and Artificial Aging. Solution Heat Treatment is the process of heating the alloy to an elevated temperature (around 990 Deg. F) in order to put the alloying elements or compounds into solution.This is followed by quenching, usually in water, to produce a supersaturated solution at room temperature. Solution heat treatment is usually followed by aging. Aging is the precipitation of a portion of the elements or compounds from a supersaturated solution in order to yield desirable properties. The aging process is divided into two types: aging at room temperature, which is termed natural aging, and aging at elevated temperatures termed artificial aging. Artificial aging temperatures are typically about 320 Deg.F. Many heat treatable aluminum alloys are used for welding fabrication in their solution heat treated and artificially aged condition. 90005 90004 The non-heat treatable alloys acquire their optimum mechanical properties through Strain Hardening. Strain hardening is the method of increasing strength through the application of cold working. The Temper Designation System addresses the material conditions called tempers. The Temper Designation System is an extension of the alloy numbering system and consists of a series of letters and numbers which follow the alloy designation number and are connected by a hyphen.Examples: 6061-T6, 6063-T4, 5052-h42, 5083-h212. 90005 90004 90005 90004 90007 THE BASIC TEMPER DESIGNATIONS 90008 90005 90028 90029 90030 90031 90007 Letter 90008 90034 90031 90007 Meaning 90008 90034 90039 90030 90031 90007 F 90008 90034 90031 As fabricated — Applies to products of a forming process in which no special control over thermal or strain hardening conditions is employed 90034 90039 90030 90031 90007 O 90008 90034 90031 Annealed — Applies to product which has been heated to produce the lowest strength condition to improve ductility and dimensional stability 90034 90039 90030 90031 90007 H 90008 90034 90031 Strain Hardened — Applies to products which are strengthened through cold-working.The strain hardening may be followed by supplementary thermal treatment, which produces some reduction in strength. The «H» is always followed by two or more digits (see table 4) 90034 90039 90030 90031 90007 W 90008 90034 90031 Solution Heat-Treated — An unstable temper applicable only to alloys which age spontaneously at room temperature after solution heat-treatment 90034 90039 90030 90031 90007 T 90008 90034 90031 Thermally Treated — To produce stable tempers other than F, O, or H.Applies to product which has been heat-treated, sometimes with supplementary strain-hardening, to produce a stable temper. The «T» is always followed by one or more digits (see table 5) 90034 90039 90104 90105 90004 90007 Table 3 90008 90005 90004 Further to the basic temper designation, there are two subdivision categories, one addressing the «H» Temper — Strain Hardening, and the other addressing the «T» Temper — Thermally Treated designation. 90005 90004 90007 Table 4 — Subdivisions of H Temper — Strain Hardened 90008 90005 90004 90007 The first digit after the H indicates a basic operation: 90008 90005 90004 h2 — Strain Hardened Only.90005 90004 h3 — Strain Hardened and Partially Annealed. 90005 90004 h4 — Strain Hardened and Stabilized. 90005 90004 h5 — Strain Hardened and Lacquered or Painted. 90005 90004 90007 The second digit after the H indicates the degree of strain hardening: 90008 90005 90004 HX2 — Quarter Hard HX4 — Half Hard HX6 — Three-Quarters Hard 90005 90004 HX8 — Full Hard HX9 — Extra Hard 90005 90004 90005 90004 90007 Table 5 — Subdivisions of T Temper — Thermally Treated 90008 90005 90004 T1 — Naturally aged after cooling from an elevated temperature shaping process, such as extruding.90005 90004 T2 — Cold worked after cooling from an elevated temperature shaping process and then naturally aged. 90005 90004 T3 — Solution heat treated, cold worked and naturally aged. 90005 90004 T4 — Solution heat treated and naturally aged. 90005 90004 T5 — Artificially aged after cooling from an elevated temperature shaping process. 90005 90004 T6 — Solution heat treated and artificially aged. 90005 90004 T7 — ​​Solution heat treated and stabilized (overaged). 90005 90004 T8 — Solution heat treated, cold worked and artificially aged.90005 90004 T9 — Solution heat treated, artificially aged and cold worked. 90005 90004 T10 — Cold worked after cooling from an elevated temperature shaping process and then artificially aged. 90005 90004 Additional digits indicate stress relief. 90005 90004 Examples: 90005 90004 TX51 or TXX51 — Stress relieved by stretching. 90005 90004 TX52 or TXX52 — Stress relieved by compressing. 90005 90004 90007 Aluminum Alloys And Their Characteristics 90008 90005 90004 If we consider the seven series of wrought aluminum alloys, we will appreciate their differences and understand their applications and characteristics.90005 90004 90007 1xxx Series Alloys 90008 — (non-heat treatable — with ultimate tensile strength of 10 to 27 ksi) this series is often referred to as the pure aluminum series because it is required to have 99.0% minimum aluminum. They are weldable. However, because of their narrow melting range, they require certain considerations in order to produce acceptable welding procedures. When considered for fabrication, these alloys are selected primarily for their superior corrosion resistance such as in specialized chemical tanks and piping, or for their excellent electrical conductivity as in bus bar applications.These alloys have relatively poor mechanical properties and would seldom be considered for general structural applications. These base alloys are often welded with matching filler material or with 4xxx filler alloys dependent on application and performance requirements. 90005 90004 90007 2xxx Series Alloys 90008 — (heat treatable- with ultimate tensile strength of 27 to 62 ksi) these are aluminum / copper alloys (copper additions ranging from 0.7 to 6.8%), and are high strength, high performance alloys that are often used for aerospace and aircraft applications.They have excellent strength over a wide range of temperature. Some of these alloys are considered non-weldable by the arc welding processes because of their susceptibility to hot cracking and stress corrosion cracking; however, others are arc welded very successfully with the correct welding procedures. These base materials are often welded with high strength 2xxx series filler alloys designed to match their performance, but can sometimes be welded with the 4xxx series fillers containing silicon or silicon and copper, dependent on the application and service requirements.90005 90004 90007 3xxx Series Alloys 90008 — (non-heat treatable — with ultimate tensile strength of 16 to 41 ksi) These are the aluminum / manganese alloys (manganese additions ranging from 0.05 to 1.8%) and are of moderate strength, have good corrosion resistance , good formability and are suited for use at elevated temperatures. One of their first uses was pots and pans, and they are the major component today for heat exchangers in vehicles and power plants. Their moderate strength, however, often precludes their consideration for structural applications.These base alloys are welded with 1xxx, 4xxx and 5xxx series filler alloys, dependent on their specific chemistry and particular application and service requirements. 90005 90004 90007 4xxx Series Alloys 90008 — (heat treatable and non-heat treatable — with ultimate tensile strength of 25 to 55 ksi) These are the aluminum / silicon alloys (silicon additions ranging from 0.6 to 21.5%) and are the only series which contain both heat treatable and non-heat treatable alloys. Silicon, when added to aluminum, reduces its melting point and improves its fluidity when molten.These characteristics are desirable for filler materials used for both fusion welding and brazing. Consequently, this series of alloys is predominantly found as filler material. Silicon, independently in aluminum, is non-heat treatable; however, a number of these silicon alloys have been designed to have additions of magnesium or copper, which provides them with the ability to respond favorably to solution heat treatment. Typically, these heat treatable filler alloys are used only when a welded component is to be subjected to post weld thermal treatments.90005 90004 90007 5xxx Series Alloys 90008 — (non-heat treatable — with ultimate tensile strength of 18 to 51 ksi) These are the aluminum / magnesium alloys (magnesium additions ranging from 0.2 to 6.2%) and have the highest strength of the non-heat treatable alloys. In addition, this alloy series is readily weldable, and for these reasons they are used for a wide variety of applications such as shipbuilding, transportation, pressure vessels, bridges and buildings. The magnesium base alloys are often welded with filler alloys, which are selected after consideration of the magnesium content of the base material, and the application and service conditions of the welded component.Alloys in this series with more than 3.0% magnesium are not recommended for elevated temperature service above 150 deg F because of their potential for sensitization and subsequent susceptibility to stress corrosion cracking. Base alloys with less than approximately 2.5% magnesium are often welded successfully with the 5xxx or 4xxx series filler alloys. The base alloy 5052 is generally recognized as the maximum magnesium content base alloy that can be welded with a 4xxx series filler alloy. Because of problems associated with eutectic melting and associated poor as-welded mechanical properties, it is not recommended to weld material in this alloy series, which contain higher amounts of magnesium with the 4xxx series fillers.The higher magnesium base materials are only welded with 5xxx filler alloys, which generally match the base alloy composition. 90005 90004 90007 6XXX Series Alloys 90008 — (heat treatable — with ultimate tensile strength of 18 to 58 ksi) These are the aluminum / magnesium — silicon alloys (magnesium and silicon additions of around 1.0%) and are found widely throughout the welding fabrication industry, used predominantly in the form of extrusions, and incorporated in many structural components.The addition of magnesium and silicon to aluminum produces a compound of magnesium-silicide, which provides this material its ability to become solution heat treated for improved strength. These alloys are naturally solidification crack sensitive, and for this reason, they should not be arc welded autogenously (without filler material). The addition of adequate amounts of filler material during the arc welding process is essential in order to provide dilution of the base material, thereby preventing the hot cracking problem.They are welded with both 4xxx and 5xxx filler materials, dependent on the application and service requirements. 90005 90004 90007 7XXX Series Alloys 90008 — (heat treatable — with ultimate tensile strength of 32 to 88 ksi) These are the aluminum / zinc alloys (zinc additions ranging from 0.8 to 12.0%) and comprise some of the highest strength aluminum alloys. These alloys are often used in high performance applications such as aircraft, aerospace, and competitive sporting equipment. Like the 2xxx series of alloys, this series incorporates alloys which are considered unsuitable candidates for arc welding, and others, which are often arc welded successfully.The commonly welded alloys in this series, such as 7005, are predominantly welded with the 5xxx series filler alloys. 90005 90004 90007 Summary 90008 90005 90004 Today’s aluminum alloys, together with their various tempers, comprise a wide and versatile range of manufacturing materials. For optimum product design and successful welding procedure development, it is important to understand the differences between the many alloys available and their various performance and weldability characteristics.When developing arc welding procedures for these different alloys, consideration must be given to the specific alloy being welded. It is often said that arc welding of aluminum is not difficult, «it’s just different». I believe that an important part of understanding these differences is to become familiar with the various alloys, their characteristics, and their identification system. 90005 90004 90007 Additional Information Sources 90008 90005 90004 There are a number of excellent reference sources available exclusively addressing aluminum welding; One being the Aluminum Association’s «Welding Aluminum Theory and Practice» and another, is the American Welding Society Document D1.2 — Structural Welding Code — Aluminum. Other documents available from the Aluminum Association that assist with the design of aluminum structures are the Aluminum Design Manual and Aluminum Standards and Data. These documents along with the alloy designation documents mentioned earlier in the article can be obtained directly from the AWS, or The Aluminum Association as appropriate. 90005 90004 AWS Tel 1 800 443 9353 Web Site: www.aws.org 90005 90004 The Aluminum Association Tel: (301) 645-0756 Web Site: www.aluminum.org 90005 .90000 Aluminum Alloys 101 | The Aluminum Association 90001 90002 Quick Read 90003 90004 An aluminum alloy is a chemical composition where other elements are added to pure aluminum in order to enhance its properties, primarily to increase its strength. These other elements include iron, silicon, copper, magnesium, manganese and zinc at levels that combined may make up as much as 15 percent of the alloy by weight. Alloying requires the thorough mixing of aluminum with these other elements while the aluminum is in molten — liquid — form.90005 90002 Take-Away Facts 90003 90008 90009 90010 In the chemistry 90011 90012 Aluminum’s properties such as, strength, density, workability, electrical conductivity and corrosion resistance are affected by adding other elements such as magnesium, silicon or zinc. 90013 90009 90010 Bradley Fighting Vehicle 90011 90012 The military Bradley Fighting Vehicle is made from two different aluminum alloys: a 7xxx series and 5xxx series. Trusted to keep soldiers safe and mobile, aluminum is also used in many other military vehicles.90013 90009 90010 Our favorite beverage container 90011 90012 America’s favorite beverage container, the aluminum can, is made from multiple aluminum alloys. The shell of the can is composed of 3004 and the lid is made from 5182. Sometimes it takes more than one alloy to make one, everyday item. 90013 90009 90010 Hot and Cold 90011 90012 Aluminum alloys can be made stronger through heat-treatment or cold working. The attributes of a particular alloy are different because of their additives and treatment.90013 90029 90002 90031 Aluminum Alloy 101 90003 90004 What is an Aluminum Alloy 90005 90004 An aluminum alloy is a chemical composition where other elements are added to pure aluminum in order to enhance its properties, primarily to increase its strength. These other elements include iron, silicon, copper, magnesium, manganese and zinc at levels that combined may make up as much as 15 percent of the alloy by weight. Alloys are assigned a four-digit number, in which the first digit identifies a general class, or series, characterized by its main alloying elements.90005 90002 Commercially Pure Aluminum 90003 90039 1xxx Series 90040 90004 The 1xxx series alloys are comprised of aluminum 99 percent or higher purity. This series has excellent corrosion resistance, excellent workability, as well as high thermal and electrical conductivity. This is why the 1xxx series is commonly used for transmission, or power grid, lines that connect the national grids across the United States. Common alloy designations in this series are 1350, for electrical applications, and 1100, for food packaging trays.90005 90002 Heat-Treatable Alloys 90003 90004 Some alloys are strengthened by solution heat-treating and then quenching, or rapid cooling. Heat treating takes the solid, alloyed metal and heats it to a specific point. The alloy elements, called solute, are homogeneously distributed with the aluminum putting them in a solid solution. The metal is subsequently quenched, or rapidly cooled, which freezes the solute atoms in place. The solute atoms consequently combine into a finely distributed precipitate.This occurs at room temperature which is called natural aging or in a low temperature furnace operation which is called artificial aging. 90005 90039 2xxx Series 90040 90004 In the 2xxx series, copper is used as the principle alloying element and can be strengthened significantly through solution heat-treating. These alloys possess a good combination of high strength and toughness, but do not have the levels of atmospheric corrosion resistance as many other aluminum alloys. Therefore, these alloys are usually painted or clad for such exposures.They’re generally clad with a high-purity alloy or a 6xxx series alloy to greatly resist corrosion. Alloy 2024 perhaps the most widely known aircraft alloy. 90005 90039 6xxx Series 90040 90004 The 6xxx series are versatile, heat treatable, highly formable, weldable and have moderately high strength coupled with excellent corrosion resistance. Alloys in this series contain silicon and magnesium in order to form magnesium silicide within the alloy. Extrusion products from the 6xxx series are the first choice for architectural and structural applications.Alloy 6061 is the most widely used alloy in this series and is often used in truck and marine frames. Additionally, the iPhone 6 extrusion was made from 6xxx series alloy. 90005 90039 7xxx Series 90040 90004 Zinc is the primary alloying agent for this series, and when magnesium is added in a smaller amount, the result is a heat-treatable, very high strength alloy. Other elements such as copper and chromium may also be added in small quantities. The most commonly known alloys are 7050 and 7075, which are widely used in the aircraft industry.Apple®’s aluminum Watch, released in 2015 року, was made from a custom 7xxx series alloy. 90005 90002 Non Heat-Treatable Alloys 90003 90004 Non-heat treated alloys are strengthened through cold-working. Cold working occurs during rolling or forging methods and is the action of «working» the metal to make it stronger. For example, when rolling aluminum down to thinner gauges, it gets stronger. This is because cold working builds up dislocations and vacancies in the structure, which then inhibits the movement of atoms relative to each other.This increases the strength of the metal. Alloying elements like magnesium intensify this effect, resulting in even higher strength. 90005 90039 3xxx Series 90040 90004 Manganese is the major alloying element in this series, often with smaller amounts of magnesium added. However, only a limited percentage of manganese can be effectively added to aluminum. 3003 is a popular alloy for general purpose because it has moderate strength and good workability and may be used in applications such as heat exchangers and cooking utensils.Alloy 3004 and its modifications are used in the bodies of aluminum beverage cans. 90005 90039 4xxx Series 90040 90004 4xxx series alloys are combined with silicon, which can be added in sufficient quantities to lower the melting point of aluminum, without producing brittleness. Because of this, the 4xxx series produces excellent welding wire and brazing alloys where a lower melting point is required. Alloy 4043 is one of the most widely used filler alloys for welding 6xxx series alloys for structural and automotive applications.90005 90039 5xxx Series 90040 90004 Magnesium is the primary alloying agent in the 5xxx series and is one of the most effective and widely used alloying elements for aluminum. Alloys in this series possess moderate to high strength characteristics, as well as good weldablility and resistance to corrosion in the marine environment. Because of this, aluminum-magnesium alloys are widely used in building and construction, storage tanks, pressure vessels and marine applications. Examples of common alloy applications include: 5052 in electronics, 5083 in marine applications, anodized 5005 sheet for architectural applications and 5182 makes the aluminum beverage can lid.The U.S. military’s Bradley Fighting Vehicle is made with 5083 and the 7xxx series aluminum. 90005 90002 Creating New Alloys 90003 90004 More than 60 years ago, the Aluminum Association established the wrought alloy designation system through its Technical Committee on Product Standards (TCPS), which was adopted in the US in 1954. Three years later, the system was approved as American National Standard h45. 1. This designation system was officially adopted by the International Signatories of the Declaration of Accord in 1970 and became an international designation system.In the same year, Standards Committee h45 on Aluminum Alloys was authorized by the American National Standards Institute (ANSI), with the Association serving as the Secretariat. The Association has served as the major standard setting organization for the global aluminum industry ever since. 90005 90004 The alloy registration system is currently managed by the Association’s TCPS. The whole process, from registering a new alloy to assigning a new designation, takes between 60 to 90 days. When the current system was originally developed in 1954 the list included 75 unique chemical compositions.Today, there are more than 530 registered active compositions and that number continues to grow. That underscores how versatile and ubiquitous aluminum has become in our modern world. 90005 .90000 Aluminium Alloy Composition Factory, Custom Aluminium Alloy Composition OEM / ODM Manufacturing Company 90001 Total 552 aluminium alloy composition factories & companies found with 1,656 products. Source high quality aluminium alloy composition from our great selection of reliable aluminium alloy composition manufacturing factories. Diamond Member 90002 90003 90004 90005 Business Type: 90006 90005 Manufacturer / Factory , Trading Company 90006 90009 90004 90005 Main Products: 90006 90005 Stainless Steel Strip 90006 90009 90004 90005 Mgmt.Certification: 90006 90005 90020 ISO9001 діє до: 2015 90021 90006 90009 90004 90005 Factory ownership: 90006 90005 Limited Company 90006 90009 90004 90005 R & D Capacity: 90006 90005 ODM, OEM 90006 90009 90004 90005 Location: 90006 90005 Ningbo, Zhejiang 90006 90009 90042 90043 Diamond Member 90002 90003 90004 90005 Business Type: 90006 90005 Manufacturer / Factory 90006 90009 90004 90005 Main Products: 90006 90005 Resistance Strip, Copper Nickel 90056 Alloy 90057 Strip, FeCrAl Strip, Precision 90056 Alloy 90057 90006 90009 90004 90005 Mgmt.Certification: 90006 90005 90020 ISO9001 діє до: 2015 90021 90006 90009 90004 90005 Factory ownership: 90006 90005 Limited Company 90006 90009 90004 90005 R & D Capacity: 90006 90005 ODM, OEM 90006 90009 90004 90005 Location: 90006 90005 Hangzhou, Zhejiang 90006 90009 90042 90043 Diamond Member 90002 90003 90004 90005 Business Type: 90006 90005 Trading Company 90006 90009 90004 90005 Main Products: 90006 90005 90056 Aluminum 90057 Sheet, 90056 Aluminum 90057 Foil, 90056 Aluminum 90057 Strip, 90056 Aluminum 90057 Plate, 90056 Aluminum 90057 Circle 90006 90009 90004 90005 Mgmt.Certification: 90006 90005 90020 ISO 9001, ISO 14001 90021 90006 90009 90004 90005 Factory ownership: 90006 90005 Limited Company 90006 90009 90004 90005 R & D Capacity: 90006 90005 OEM, ODM 90006 90009 90004 90005 Location: 90006 90005 Zhengzhou, Henan 90006 90009 90042 90043 Diamond Member 90002 90003 90004 90005 Business Type: 90006 90005 Manufacturer / Factory , Trading Company 90006 90009 90004 90005 Main Products: 90006 90005 90056 Aluminium 90057 Foil, 90056 Aluminum 90057 Foil, Lamination Foil, Lidding Foil, Medicine Foil 90006 90009 90004 90005 Mgmt.Certification: 90006 90005 90020 ISO 9001, ISO 14001, OHSAS / OHSMS 18001, GMP 90021 90006 90009 90004 90005 Factory ownership: 90006 90005 Limited Company 90006 90009 90004 90005 R & D Capacity: 90006 90005 OEM, ODM 90006 90009 90004 90005 Location: 90006 90005 Shenzhen, Guangdong 90006 90009 90042 90043 Diamond Member 90002 90003 90004 90005 Business Type: 90006 90005 Trading Company 90006 90009 90004 90005 Main Products: 90006 90005 Stainless Steel, 90056 Alloy 90057 Steel, Nickel 90056 Alloy 90057, 90056 Aluminium 90057 (Coil / Plate / Bar / Pipe / Flange) 90006 90009 90004 90005 Mgmt.Certification: 90006 90005 90020 ISO9001: 2008 90021 90006 90009 90004 90005 Factory ownership: 90006 90005 Limited Company 90006 90009 90004 90005 R & D Capacity: 90006 90005 OEM, ODM 90006 90009 90004 90005 Location: 90006 90005 Shanghai, Shanghai 90006 90009 90042 90043 Diamond Member 90002 90003 90004 90005 Business Type: 90006 90005 Manufacturer / Factory 90006 90009 90004 90005 Main Products: 90006 90005 90056 Aluminum 90057, Roller Shutter, Door and Window, Heat Sink, Sun Louver 90006 90009 90004 90005 Mgmt.Certification: 90006 90005 90020 ISO 9001, ISO 14001 90021 90006 90009 90004 90005 R & D Capacity: 90006 90005 OEM 90006 90009 90004 90005 Location: 90006 90005 Foshan, Guangdong 90006 90009 90004 90005 Production Lines: 90006 90005 Above 10 90006 90009 90042 90043 Gold Member 90002 90003 90004 90005 Business Type: 90006 90005 Manufacturer / Factory , Trading Company 90006 90009 90004 90005 Main Products: 90006 90005 Nichrome Wire, Fecral Wire, Thermocouple Products, Feni 90056 Alloy 90057, CuNi 90056 Alloys 90057 90006 90009 90004 90005 Mgmt.Certification: 90006 90005 90020 ISO 9001 90021 90006 90009 90004 90005 Factory ownership: 90006 90005 Limited Company 90006 90009 90004 90005 R & D Capacity: 90006 90005 OEM, Own Brand 90006 90009 90004 90005 Location: 90006 90005 Shanghai, Shanghai 90006 90009 90042 90043 Diamond Member 90002 90003 90004 90005 Business Type: 90006 90005 Manufacturer / Factory 90006 90009 90004 90005 Main Products: 90006 90005 Thermostatic Bimetal Strip, Welding Wire, Soft Magnetic 90056 Alloys 90057, Resistance 90056 Alloy 90057, Magnesium 90056 Alloy 90057 Plate 90006 90009 90004 90005 Mgmt.Certification: 90006 90005 90020 ISO 9001, ISO 9000, ISO 14001, ISO 14000, QC 080000 90021 90006 90009 90004 90005 Factory ownership: 90006 90005 Private Owner 90006 90009 90004 90009 90042 90043.