Что такое марка алюминия
Марка алюминия — это его химический состав, записанный буквами и цифрами: сколько в металле самого алюминия, каких легирующих элементов и сколько к нему добавлено. Как и марки стали, марки алюминия и алюминиевых сплавов задают стандарты, и по марке видно, для чего металл подходит. Материалы на основе алюминия — сам алюминий и сплавы — описывают три документа: ГОСТ 11069-2019 для первичного алюминия, ГОСТ 4784-2019 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки» и ГОСТ 1583-93 для литейных алюминиевых сплавов. В отличие от марки стали, буква в конце алюминиевой марки часто говорит не о составе, а о состоянии листа.
Первичный алюминий
Первичный алюминий выпускают в виде жидкого металла, чушек, слитков, катанки и ленты. ГОСТ 11069-2019 делит его на марки алюминия высокой чистоты — от А995 до А95 — и технической чистоты — от А92 до А0. Цифры в марке показывают долю чистого металла: в А995 — не менее 99,995 %, в А0 — 99,00 %. Из первичного алюминия получают основу для алюминиевых сплавов и полуфабрикатов — это сырьё, а не материал для деталей.
Технический алюминий
Технический алюминий — деформируемые марки без специальных добавок. Из марок технического алюминия чаще всего встречаются АД0 и АД1: по ГОСТ 4784-2019 доля чистого металла в них не ниже 99,50 и 99,30 %, остальное — примеси железа, кремния и других элементов. Это самый мягкий материал среди алюминиевых марок: отожжённый лист АД1М держит от 60 МПа при удлинении 30 %. Зато технический металл пластичен и подходит для штамповки, а марки с гарантированными электрическими характеристиками маркируют буквой «Е».
Деформируемые и литейные сплавы
Деформируемый алюминий и алюминиевые сплавы идут на изготовление полуфабрикатов: лент, листов, плит, полос, прутков, профилей, труб, проволоки и поковок — так перечислено в области применения ГОСТ 4784-2019. Лист алюминиевый, профиль, пруток — всё это алюминий и сплавы на основе алюминия, обработанные давлением. Литейные алюминиевые сплавы по ГОСТ 1583-93 выпускают в чушках и отливках — это материал для изготовления литых корпусов и деталей сложной формы. Самый известный — силумин АК12, старое обозначение АЛ2: сплав алюминий-кремний, кремния в нём 10–13 %.
Отдельная группа — спечённые материалы: САП, спечённые алюминиевые порошки, и САС, спечённые алюминиевые сплавы. У них своя технология, к листу и профилю они не относятся.
Маркировка алюминия: как читать марку
Маркировка алюминиевых сплавов в России буквенно-цифровая. Первые буквы показывают, к какой группе относятся сплавы: А — технический алюминий, Д — дюралюмин, АМц — алюминиево-марганцевый сплав, АМг — алюминиево-магниевый, АВ — авиаль, В — высокопрочный сплав, АК — ковкий, АЛ — литейный. За буквами идёт номер марки, а у листа — ещё и буквы состояния.
У сплавов АМг цифра почти совпадает с долей главного элемента — магния: у сплава марки АМг3 по ГОСТ 4784-2019 магния 3,2–3,8 %, в АМг5 — 4,8–5,8 %, в АМг6 — 5,8–6,8 %. У дюралюминов цифра — просто номер: в Д16 3,8–4,9 % меди и 1,2–1,8 % магния, и по цифре долю элемента не угадать.
Буквы состояния листа
Состояние материала листа ГОСТ 21631-76 обозначает буквой после марки, и она говорит о режиме обработки металла. Без буквы — лист без термической обработки, М — отожжённый, Н2 — полунагартованный, Н — нагартованный, Т — закалённый и естественно состаренный, Т1 — закалённый и искусственно состаренный, ТН — нагартованный после закалки и старения. Отжиг делает металл мягким, нагартовка — холодная деформация — упрочняет его, а закалка и старение упрочняют термически упрочняемые сплавы.
Ещё одна группа букв — плакировка: А — нормальная, У — утолщённая, Б — технологическая. Плакированный лист покрыт с двух сторон тонким слоем чистого алюминия, который защищает сплав от коррозии. Так поступают с дюралем: коррозионная стойкость у него без покрытий низкая, и алюминиевый прокат из дюраля, как правило, плакируют. Д16АТ — плакированный дюралюмин, закалённый и естественно состаренный.
Цифровые марки и зарубежные аналоги
У каждой из марок алюминиевых сплавов в ГОСТ 4784-2019 есть и цифровое обозначение, и по нему видна система сплава: 10.. — алюминий, 11.. — Al-Cu-Mg, 13.. — Al-Mg-Si, 14.. — Al-Mn, 15.. — Al-Mg, 19.. — Al-Zn-Mg. Стандарт прямо называет международную цифровую систему обозначения предпочтительной. В приложении Б приведены ближайшие аналоги отечественных марок алюминия по европейским нормам, ISO и регистрации американской Aluminum Association. А в основной части стандарта есть буква «П» для сплавов, предназначенных для изготовления проволоки для холодной высадки, и отдельные таблицы алюминиевых сплавов для изготовления сварочной проволоки.
Аналог — ближайший по химическому составу, а не тождественный. АД31 стандарт сопоставляет сразу с 6060 и 6063, АМц — с 3003 и 3103. Если марка материала в чертеже зарубежная, сверяйте по составу из таблиц, а не по одной строке соответствия.
Основные марки алюминия и его сплавов
В таблице — марки алюминиевых сплавов, которые чаще всего встречаются в листе и профиле. Состав и плотность — по ГОСТ 4784-2019, минимальная прочность листа 2–3 мм — по ГОСТ 21631-76, в скобках — состояние.
| Марка | Система | Главные добавки, массовая доля элемента | Плотность, г/см³ | Лист, σв, МПа |
|---|---|---|---|---|
| АД0, АД1 | алюминий | Al не менее 99,50 и 99,30 %, остальное — примеси железа и кремния | 2,71 | 60 (М) |
| АМц | алюминий-марганец | марганец 1,0–1,5 % | 2,73 | 90 (М), 185 (Н) |
| АМг2 | алюминий-магний | магний 1,8–2,6 % | 2,69 | 165 (М) |
| АМг3 | алюминий-магний | магний 3,2–3,8 % | 2,66 | 195 (М) |
| АМг5 | алюминий-магний | магний 4,8–5,8 % | 2,65 | 275 (М) |
| АМг6 | алюминий-магний | магний 5,8–6,8 % | 2,65 | 315 (М) |
| АД31 | алюминий-магний-кремний | магний 0,45–0,9 %, кремний 0,20–0,6 % | 2,71 | профильный сплав |
| АВ | алюминий-магний-кремний | магний 0,45–0,90 %, кремний 0,5–1,2 % | 2,70 | 295 (Т1) |
| Д16 | алюминий-медь-магний | медь 3,8–4,9 %, магний 1,2–1,8 % | 2,77 | 425 (АТ) |
| В95 | алюминий-цинк-магний-медь | цинк 5,0–7,0 %, магний 1,8–2,8 %, медь 1,4–2,0 % | 2,85 | 490 (АТ1) |
АМц — пластичный и стойкий к коррозии
Алюминиево-марганцевые сплавы системы Al-Mn отличаются хорошей пластичностью, высокой коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью. Прочности у них немного: отожжённый лист АМцМ держит от 90 МПа, зато удлинение — 22 %. Нагартовка поднимает прочность вдвое, до 185 МПа у АМцН. Пластичность делает АМц удобным для гнутых кожухов, коробов и облицовки.
АМг2, АМг3, АМг5, АМг6 — сплавы для сварных конструкций
Алюминиево-магниевые сплавы сочетают удовлетворительную прочность, хорошую пластичность, очень хорошую свариваемость и коррозионную стойкость. По справочным данным, каждый процент магния добавляет сплаву около 30 МПа прочности, и рост виден по ГОСТ 21631-76: отожжённый лист АМг2 держит от 165 МПа, АМг3 — от 195, АМг5 — от 275, АМг6 — от 315. Пластичность при этом снижается: удлинение 18 % у АМг2 и 15 % у остальных.
Сплавы АМг2 и АМг3 — ходовые марки для изготовления корпусов, панелей, обшивки и баков: они хорошо гнутся и варятся. Сплавы АМг5 и АМг6 прочнее, их выбирают для изготовления нагруженных сварных металлоконструкций. Для ленты под пищевую тару ГОСТ 4784-2019 отдельно оговаривает состав АМг2, а марки для изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, помечает буквой «Ш».
АД31, АД33, АВ — сплавы для профилей
Сплавы системы Al-Mg-Si упрочняются закалкой и старением. АД31 — профильный сплав с небольшой добавкой магния и кремния. ГОСТ 22233-2018 распространяется на прессованные профили из АД31, 6060 и 6063 для оконных, фасадных и других ограждающих конструкций зданий, в том числе под нанесение покрытий — анодно-окисных и порошковых полимерных. АВ, авиаль, прочнее: лист АВТ1 после закалки и искусственного старения держит от 295 МПа. АД33 — сплав системы Al-Mg-Si с добавкой меди, его аналог — 6061.
Д1 и Д16 — дюралюмины
Дюралюмины — сплавы алюминия с медью и магнием; в ГОСТ 4784-2019 они собраны в таблицу систем Al-Cu-Mg и Al-Cu-Mn. Название — от немецкого города Дюрен, где в 1909 году началось промышленное производство сплава. После закалки механические свойства дюралюминов достигают, а иногда и превышают свойства низкоуглеродистых сталей: лист Д16АТ по ГОСТ 21631-76 — от 425 МПа, неплакированный Д16Т — от 440. Дюраль хорошо обрабатывается резанием и остаётся основным конструкционным материалом в авиации.
Слабые места — коррозия и пластичность. Коррозионная стойкость у дюраля низкая, поэтому лист плакируют, а детали защищают с помощью покрытий. Удлинение закалённого Д16АТ — 11 %, гнуть его приходится с большим радиусом. Для сварных узлов в первую очередь смотрят на сплавы АМг и АМц с хорошей свариваемостью; Д16 берут, когда нужна прочность детали без сварки.
В95 — самый прочный из ходовых алюминиевых сплавов
В95 — высокопрочный сплав системы Al-Zn-Mg-Cu, аналог 7075. В нём 5,0–7,0 % цинка, 1,8–2,8 % магния и 1,4–2,0 % меди, плотность 2,85 г/см³ — самая высокая в таблице. Лист В95АТ1 держит от 490 МПа, но удлинение всего 7 %. Существенный недостаток — крайне низкая коррозионная стойкость под механическим напряжением.
Прочность и пластичность: почему важно состояние
Свойства металла одной и той же марки в разных состояниях отличаются вдвое и больше. Отожжённый лист АМц держит от 90 МПа, нагартованный — от 185. Отожжённый Д16 — 145–235 МПа, а после закалки и естественного старения — от 425. Поэтому на чертеже и в заказе важна не только марка, но и буква состояния.
Деформируемые марки алюминиевых сплавов делятся на две группы. Термически неупрочняемые сплавы и технический алюминий — АМц, АМг, АД1 — упрочняют нагартовкой: закалённых состояний для них в ГОСТ 21631-76 нет, только отожжённое и нагартованные. Термически упрочняемые сплавы — АВ, Д1, Д16, В95 — набирают прочность закалкой и старением. Отжиг снимает упрочнение и возвращает пластичность после обработки металла давлением.
Какой алюминий лучше: выбор марки под деталь
Универсально лучшей марки нет: применение алюминиевых сплавов определяется тем, что с деталью будут делать. Какой алюминий лучше под задачу — по свойствам материала из стандартов:
| Задача | Марка | Почему |
|---|---|---|
| Гибка, штамповка, вытяжка | АД1, АМц | удлинение отожжённого листа 22–30 % |
| Сварные корпуса, баки, обшивка | АМг2, АМг3 | очень хорошая свариваемость и коррозионная стойкость |
| Нагруженные сварные металлоконструкции | АМг5, АМг6 | отожжённый лист от 275–315 МПа |
| Оконные и фасадные профили, анодирование | АД31 | профильный сплав по ГОСТ 22233-2018 |
| Прочные детали без сварки, обработка резанием | Д16Т, Д16АТ | от 425–440 МПа после закалки |
| Максимальная прочность при малом весе | В95 | от 490 МПа, но чувствителен к коррозии под напряжением |
| Электротехника, контакт с пищей | марки с буквами «Е» и «Ш» | требования закреплены в ГОСТ 4784-2019 |
Какие марки бывают в листе
Для деталей, которые режут и гнут, берут лист — вид алюминиевого металлопроката. Лист алюминиевый выпускают по ГОСТ 21631-76 из технического алюминия и большинства алюминиевых деформируемых сплавов: АД0, АД1, АМц, АМг2–АМг6, АВ, Д1, Д16, В95 и других. Толщина листов алюминия в таблицах стандарта — до 10,5 мм. Листы высокой отделки поверхности делают только из технического алюминия, АМц и АМг2, толщиной до 4 мм. АД31 в ГОСТ 21631-76 нет: это прежде всего профильный сплав.
Детали и изделия из листов алюминия удобно вырезать лазером. Мы режем АМг2, АМг3, АМг5, АМц, АД1, АД31 и Д16 от 1 мм в азоте — кромка выходит светлой, без наплыва. Предел зависит от марки: АМг2 и АМг3 — до 10 мм, АМг5 — до 8, АМц, АД1 и АД31 — до 6. Подробности — на странице про резку алюминия, про Д16 — отдельно о дюрале. Если нужна деталь целиком, с гибкой, сваркой и покраской, смотрите детали из алюминия.
Коротко
- Марка алюминия задаёт химический состав: первичный алюминий — ГОСТ 11069-2019, деформируемый алюминий и алюминиевые сплавы — ГОСТ 4784-2019, литейные алюминиевые сплавы — ГОСТ 1583-93.
- Буквы в начале марки — группа сплава (АД, АМц, АМг, АВ, Д, В), буква в конце — состояние листа (М, Н2, Н, Т, Т1) и плакировка (А, Б, У) по ГОСТ 21631-76.
- Прочность алюминиевых сплавов растёт от технического алюминия к дюралю и В95: отожжённый лист АД1 — от 60 МПа, закалённый Д16АТ — от 425, В95АТ1 — от 490. Пластичность падает в обратном порядке.
- Для гибки и штамповки — АД1 и АМц, для сварки — сплавы АМг, для профилей — АД31, для прочных деталей без сварки — сплавы Д16 и В95.
- Зарубежные аналоги по Aluminum Association — в приложении Б ГОСТ 4784-2019: АМг3 — 5754, АД31 — 6060 и 6063, Д16 — 2024, В95 — 7075.