Metale

nieżelazne

i ich stopy

Metale

nieżelazne

i ich stopy

7 roz 8-11-02 18:17 Page 1

7.1. Aluminium
i jego stopy

7.1.1. Aluminium

GATUNKI ALUMINIUM

Aluminium należy do metali o bardzo dużym znaczeniu technicznym. Wystę-

puje w przyrodzie w bardzo wielu minerałach i jest trzecim (po tlenie i krzemie)
pierwiastkiem pod względem udziału w skorupie ziemskiej. Jego główną rudą jest
boksyt, z którego wytwarza się czysty tlenek Al

2

O

3

, a następnie przez elektrolizę

tlenku rozpuszczonego w stopionym kriolicie (fluoroglinian sodu), otrzymuje się
aluminium hutnicze, które może być poddane dalszej rafinacji. Aluminium wytwa-
rza się w 17 gatunkach o różnym stopniu czystości od 99,99 do 99,0% (tabl. 7.1,

686

Znak aluminium

Maksymalne stężenie pierwiastków, %

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Zn

Ga

V

Ti

Cr

B

inne

Al

1)

EN AW–Al99,99

0,006

0,006

0,006

0,002

0,006

0,006

0,005

0,005

0,002

–

–

0,002

99,99

EN AW–Al99,98

0,01

0,006

0,003

–

–

0,015

–

–

0,003

–

–

0,003

99,98

EN AW–Al99,98(A)

0,01

0,006

0,006

0,006

–

0,01

0,006

–

0,006

–

–

0,003

99,98

EN AW–Al99,90

0,07

0,07

0,02

0,01

0,01

0,03

0,03

0,05

0,01

–

–

0,01

99,9

EN AW–Al99,85

0,1

0,12

0,03

0,02

0,02

0,03

0,03

0,05

0,02

–

–

0,01

99,85

EN AW–Al99,8(A)

0,15

0,15

0,03

0,02

0,02

0,06

0,03

–

0,02

–

–

0,02

99,8

EN AW–Al99,7

0,2

0,25

0,03

0,03

0,03

0,07

–

–

0,03

–

–

0,03

99,7

EN AW–EAl99,7

0,1

0,25

0,02

0,01

0,02

0,04

0,03

V + Ti: 0,02

0,01

0,02

0,02

99,7

EN AW–Al99,6

0,25

0,35

0,05

0,03

0,03

0,05

–

0,05

0,03

–

–

0,03

99,6

EN AW–Al99,5

0,25

0,4

0,05

0,05

0,05

0,07

–

–

0,05

–

–

0,03

99,5

EN AW–EAl99,5

0,1

0,4

0,05

0,01

–

0,05

0,03

V + Ti: 0,02

0,01

0,05

0,03

99,5

EN AW–EAl99,5(A)

0,25

0,4

0,02

–

0,05

0,05

–

Mn + Cr + V + Ti: 0,03

–

0,03

99,5

EN AW–Al99,5Ti

0,25

0,4

0,05

0,05

0,05

0,07

–

–

0,15

2)

–

–

0,03

99,5

EN AW–Al99,35

Si + Fe: 0,65

0,05

0,05

0,05

0,1

–

0,05

0,06

–

–

0,03

99,35

EN AW–Al99,0

Si + Fe: 1

0,05

0,05

–

0,1

–

–

0,05

–

–

0,05

99

EN AW–Al99,0(A)

Si + Fe: 1

0,1

0,3

0,3

0,1

–

–

–

0,1

–

0,05

99

EN AW–Al99,0Cu

Si + Fe: 0,95

0,13

2)

0,05

–

0,1

–

–

–

–

–

0,05

99

Stężenie:

1)

minimalne,

2)

średnie.

Tablica 7.1

Skład chemiczny aluminium do obróbki plastycznej

7 roz 8-11-02 18:17 Page 686

według PN-EN 573-3:1997). Oznaczenie z użyciem symboli chemicznych

*)

składa

się z ciągu znaków: EN AW-Al, liczby wyrażającej czystość aluminium oraz niekie-
dy symbolu pierwiastka stanowiącego niewielką domieszkę, np. EN AW-Al99,0Cu.
Gatunki aluminium do zastosowań elektrycznych są wyróżnione literą E przed
symbolem Al, np. EN AW-EAl99,5. Aluminium jest stosowane zarówno w postaci
czystego metalu, jak i wielu stopów.

WŁASNOŚCI FIZYCZNE I MECHANICZNE

Aluminium ma liczbę atomową równą 13, a jego masa atomowa wynosi 26,9815.

Nie wykazuje ono odmian alotropowych i krystalizuje w sieci regularnej ściennie
centrowanej typu A1 o parametrze 0,40408 nm. Temperatura topnienia aluminium
wynosi 660,37°C, a wrzenia 2494°C. Gęstość aluminium wynosi 2,6989 g/cm

3

w 20°C. Aluminium w stanie wyżarzonym cechuje się wytrzymałością na rozciąga-
nie wynoszącą R

m

= 70÷120 MPa, granicą plastyczności R

e

= 20÷40 MPa, wydłuże-

niem A

11,3

= 30÷45% i przewężeniem

Z = 80÷95%.

Aluminium może być obrabiane plastycz-

nie na zimno i na gorąco. W stanie zgniecio-
nym z 60÷80% stopniem gniotu wytrzyma-
łość na rozciąganie osiąga 140÷230 MPa,
granica plastyczności R

e

= 120÷180 MPa,

twardość 40÷60 HB, przy zmniejszonym wy-
dłużeniu A

11,3

= 1,5÷3%.

Aluminium cechuje wysoka przewodność

elektryczna – 37,74 MS/m, stanowiąca ok.
65% przewodności elektrycznej miedzi, oraz
dobra przewodność cieplna. Przewodność
elektryczna ulega znacznemu zmniejszeniu
wraz ze zwiększeniem stężenia zanieczysz-
czeń i domieszek (rys. 7.1), głównie Fe i Si,
a także Cu, Zn i Ti. Pierwiastki te powodują
ponadto obniżenie plastyczności, lecz zwięk-
szają własności wytrzymałościowe. Domiesz-
ka Fe prawie nie rozpuszcza się w alumi-
nium, tworząc kruchą fazę Al

3

Fe. Natomiast

Si wykazuje niewielką rozpuszczalność i nie
tworząc faz, występuje w postaci wolnej.
W przypadku jednoczesnej obecności Fe i Si
występują fazy międzymetaliczne Fe

3

Si

2

Al

12

7.1. Aluminium i jego stopy

687

*)

Oznaczenie aluminium lub stopu aluminium można podać w systemie liczbowym (według
PN-EN 573-1:1997) lub z użyciem symboli chemicznych (według PN-EN 573-2:1997). Ozna-
czeniem z użyciem symboli chemicznych, zawartym w nawiasie kwadratowym, zaleca się uzu-
pełniać oznaczenie liczbowe, np. EN AW-1070A

[

Al99,7

]

. W tekście rozdziału o stopach alu-

minium oznaczenie liczbowe jest pomijane.

STĘŻENIE DOMIESZEK (%)

PRZEW

ODNOŚĆ ELEK

TR

Y

C

ZN

A WŁAŚCIW

A (MS/m)

Rysunek 7.1

Wpływ stężenia domieszek na przewodność elektryczną właściwą
aluminium typu EN AW–Al99,99 (według W.W. Malcewa)

7 roz 8-11-02 18:17 Page 687

lub Fe

3

Si

2

Al

9

(rys. 7.2). Ich wydzielenia, szczególnie na granicach ziarn, wpływa-

ją na znaczne zmniejszenie własności plastycznych aluminium.

Aluminium wykazuje dużą odporność na korozję. Na powietrzu pokrywa się

cienką warstwą Al

2

O

3

, chroniącą przed korozją atmosferyczną, działaniem wody,

stężonego kwasu azotowego, licznych kwasów organicznych, a także siarkowodoru.
Natomiast kwasy redukujące HCl i HF, woda morska, pary i jony rtęci powodują
przyspieszenie korozji aluminium.

W celu polepszenia odporności na korozję aluminium może być poddane tzw.

anodowaniu, tj. elektrolitycznemu procesowi wytwarzania powłoki tlenkowej, np.
w roztworze 10% kwasu siarkowego, połączonemu z barwieniem powierzchni me-
talu na różne kolory.

ZASTOSOWANIE ALUMINIUM

Gatunki aluminium hutniczego (o ograniczonej czystości) są stosowane do pro-

dukcji stopów oraz licznych produktów codziennego użytku, urządzeń dla przemy-
słu spożywczego, na niektóre przewody elektryczne, wymienniki ciepła (PN-EN
683-2:2000), w budownictwie (PN-EN 508-2:2002U), a w postaci folii – na opako-
wania artykułów spożywczych (PN-EN 546-2:2000). Aluminium rafinowane
(o wysokiej czystości) jest stosowane w elektronice i elektrotechnice oraz do budo-
wy specjalnej aparatury chemicznej.

7. Metale nieżelazne i ich stopy

688

Rysunek 7.2

Fragment przekroju izotermicznego w temperaturze zmiennej rozpuszczalności solvus wykresu równowagi
Al–Si–Fe (według L.A. Willeya)

7 roz 8-11-02 18:17 Page 688

7.1. Aluminium i jego stopy

689

689

Struktura
1) czystego aluminium EN AW-Al99,98,

pow. 50x, światło spolaryzowane;

2) stopu typu AlMg0,7Cr0,6TiFe, pow. 200x,

światło spolaryzowane;

3) stopu typu AlMg1Si1Mn w stanie lanym,

pow. 50x;

4) stopu typu AlMg1Si1Mn po walcowaniu

na zimno z 20% gniotem, pow. 50x;

5) stopu typu AlMg1Si1, pow. 600x, kontrast

interferencyjny;

6) stopu Al-Sn odkształconego plastycznie,

pow. 500x, kontrast interferencyjny;

7) stopu typu AlCu4Mg2 w stanie lanym,

pow. 200x, kontrast interferencyjny;

8) stopu Al-Cu w stanie lanym, pow. 50x,

światło spolaryzowane

1

2

3

4

5

6

7

8

Aluminium i jego stopy

7 roz 8-11-02 18:17 Page 689

7. Metale nieżelazne i ich stopy

690

690

W 1808 r. lord Humphry Davy przewidział istnienie i ustalił nazwę aluminium, a w roku 1821 Francuz Pierre
Berthier w Les Baux odkrył boksyt zawierający 52% aluminium, w roku 1825 Duńczyk Hans Christian Oersted
wyizolował czyste aluminium, a w roku 1854 Francuz Henri Sainte Claire Deville rozpoczął jego produkcję prze-
mysłową i w 1856 roku wystawił je publicznie w Paryżu. W roku 1858 Napoleon Bonaparte otrzymał cenny
prezent w postaci statuetki aluminiowej (9). Obecna produkcja aluminium wynosi ponad 24 miliony ton i ponad
7 milionów ton w ramach recyklingu. Puszki na napoje wracają zwykle do obiegu po zupełnym przetworzeniu po
3 tygodniach. Aluminium znalazło zastosowanie na przewody elektryczne wysokiego napięcia (1), w produkcji
samochodów, np. na karoserie Audi A2 (2), kształtowniki wyciskane (4) (5) (6), w tym na radiatory (5) (6). Inne
przykłady to bardzo precyzyjnie polerowane zwierciadło do teleskopów astronomicznych (3), skrzypce wyko-
rzystywane w Pittsburghu (USA) (7), a nawet suknia wieczorowa zaprezentowana w Paryżu w 1998 roku przez
stylistę hiszpańskiego Paco Rabanne (8).

1

5

3

7

8

9

6

2

4

7 roz 8-11-02 18:17 Page 690

7.1.2. Ogólna klasyfikacja stopów aluminium

SPOSOBY WYTWARZANIA STOPÓW ALUMINIUM

Stosunkowo niskie własności wytrzymałościowe aluminium można zwiększyć

– nawet kilkakrotnie – przez wprowadzenie pierwiastków stopowych oraz obróbkę
cieplną stopów. W porównaniu ze stalami stopy aluminium charakteryzują się
znacznie mniejszą masą, a w niskiej temperaturze – większą udarnością.

Najogólniej – ze względu na sposób wytwarzania – stopy aluminium dzieli się na:
do obróbki plastycznej,
odlewnicze.
Niektóre z tych stopów mogą być stosowane zarówno jako odlewnicze jak

i przeznaczone do obróbki plastycznej.

STOPY ALUMINIUM DO OBRÓBKI PLASTYCZNEJ

Stopy do obróbki plastycznej zawierają zwykle do ok. 5% pierwiastków stopo-

wych, najczęściej Cu, Mg, Mn, niekiedy także Si, Zn, Ni, Cr, Ti lub Li. Niektóre
z tych stopów są stosowane w stanie zgniecionym lub po wyżarzaniu rekrystalizu-
jącym, a część jest poddawana obróbce cieplnej polegającej na utwardzaniu wy-
dzieleniowym (rys. 7.3). Odkształceniu plastycznemu, przy zachowaniu specjal-
nych warunków, można także poddawać stopy aluminium o stężeniu dodatków sto-
powych większym niż 5%.

7.1. Aluminium i jego stopy

691

Rysunek 7.3

Fragment typowego wykresu równowagi stopów Al z zaznaczeniem zakresów stężenia stopów do obróbki
plastycznej, umacnianych zgniotowo i utwardzanych wydzieleniowo, oraz stopów odlewniczych

7 roz 8-11-02 18:17 Page 691

Sposób oznaczania stopów aluminium do obróbki plastycznej jest podobny do

stosowanego dla czystego metalu, z tym że po znaku EN AW-Al podaje się symbo-
le głównego i innych dodatków stopowych, a po symbolach – liczby oznaczające
średnie nominalne stężenie głównego i drugorzędnego składnika, np. EN AW-Al-
Cu5,5MgMn. Odmiany stopu są oznaczane dodatkową literą na końcu, np. EN
AW-AlMg0,7Si(A). Po oznaczeniu stopu można podać skrócony symbol stanu ob-
róbki plastycznej lub cieplnej (według PN-EN 515:1996).

ODLEWNICZE STOPY ALUMINIUM

Odlewnicze stopy aluminium są przeważnie stopami wieloskładnikowymi o du-

żym stężeniu – od 5 do 25% – pierwiastków stopowych, głównie Si, Cu, Mg, Zn
i Ni lub ich różnych zestawień. Charakteryzują się dobrą lejnością i często małym
skurczem odlewniczym. W stanie lanym można także stosować stopy zawierające
mniej niż 5% pierwiastków stopowych. Oznaczanie stopów odlewniczych (według
PN-EN 1780-1:1999 i PN-EN 1780-2:1999) jest podobne do stopów do obróbki
plastycznej, z tym że symbol AW w znaku jest zastąpiony przez AC, np. EN AC-
AlSi5Cu3Mn. Na końcu znak stopu może być uzupełniony symbolem sposobu od-
lewania (S – do form piaskowych, K – kokilowym, D – pod ciśnieniem, L – meto-
dą wytapianych modeli) i rodzaju obróbki cieplnej.

7.1.3. Stopy aluminium z krzemem

UKŁAD Al–Si

Aluminium tworzy z krzemem układ z eutektyką, występującą przy stężeniu

12,6% Si, i dwoma roztworami stałymi granicznymi o rozpuszczalności składników
zmniejszającej się wraz z obniżeniem temperatury. Roztwór

α

(Si w Al) wykazuje

sieć regularną typu A1.

Aluminium w temperaturze eutektycznej rozpuszcza się w Si w bardzo niewiel-

kim stężeniu – ok. 0,07%, a w temperaturze pokojowej nie wykazuje niemal zupeł-
nie rozpuszczalności w Si (rys. 7.4).

STOPY ODLEWNICZE ALUMINIUM Z KRZEMEM,

ICH SKŁAD CHEMICZNY I WŁASNOŚCI

Podstawową grupę stopów Al z Si stanowią stopy odlewnicze zwane silumina-

mi (tabl. 7.2 i 7.3, według PN-EN 1706:2001), o stężeniu 2÷30% Si (najczęściej
5÷13,5% Si). Krzem, jako podstawowy składnik tych stopów, zapewnia dobrą rzad-
kopłynność oraz lejność i mały skurcz odlewniczy. Część stopów zawierających po-
nad 4% Si (według PN-EN 573-3:1998) może być także stosowana po obróbce pla-
stycznej (tabl. 7.2).

Siluminy o składzie eutektycznym charakteryzują się bardzo dobrymi własno-

ściami odlewniczymi, nie wykazują skłonności do pękania na gorąco. Własności
mechaniczne stopów obniżają jednak wydzielenia kryształów roztworu

β

(prak-

tycznie kryształów Si), co występuje szczególnie po wolnym chłodzeniu z tempera-
tury odlewania. Strukturę tego siluminu można polepszyć przez szybkie chłodze-
nie po odlaniu lub modyfikowanie.

7. Metale nieżelazne i ich stopy

692

7 roz 8-11-02 18:17 Page 692

Siluminy podeutektyczne modyfikuje się sodem, dodawanym w postaci miesza-

niny NaF, NaCl i KCl. Dodatek Na obniża temperaturę przemiany eutektycznej
i powoduje przesunięcie punktu eutektycznego do większego stężenia – ok. 13% Si.
Jako bardzo efektywny modyfikator jest stosowany także Sr, a niekiedy Sb. Struk-
turę stopów modyfikowanych stanowi drobnoziarnista eutektyka

α

+

β

z wydziele-

niami fazy

α

.

7.1. Aluminium i jego stopy

693

Rysunek 7.4

Wykres równowagi Al–Si
(według L.A. Willeya)

Grupa stopów

Odlewnicze

Do obróbki

plastycznej

dwuskładnikowe

wieloskładnikowe

Zakres
stężenia
składników
stopu, %

Al

84,3÷92

79,4÷97,6

75,4÷98,8

Si

8÷13,5

1,6÷13,5

0,5÷13,0

Cu

–

0÷5

0÷1,3

Mg–

0÷1,5

0÷1,8

Mn

–

0÷0,65

0÷1,5

Ni

–

0÷1,3

0÷1,5

Ti

–

0÷0,25

–

Gatunki

podano w tabl. 7.3

podano w tabl. 7.4

Norma

PN-EN 1706:2001

PN-EN 573-3:1998

Tablica 7.2

Orientacyjne zakresy stężenia pierwiastków stopowych w stopach aluminium z krzemem

7 roz 8-11-02 18:17 Page 693

7. Metale nieżelazne i ich stopy

694

Znak stopu

Stężenie pierwiastków

1)

, %

Minimalne własności

Si

Cu

Mg

Mn

Fe

Ti

Zn

Ni

Pb

R

p0,2

,

MPa

R

m

,

MPa

A

50mm

,

%

HB

EN AC-AlSi9

9,5

≤0,1

≤0,1

≤0,5

≤0,65 ≤0,15

≤0,15 ≤0,05 ≤0,05

4)

EN AC-AlSi11

10,9

≤0,05

≤0,45

≤0,4

≤0,19 ≤0,15

≤0,07

–

–

70

3)

150

6

45

EN AC-AlSi12(a)

12

≤0,05

–

≤0,35 ≤0,55 ≤0,15

≤0,1

–

–

70

3)

150

5

50

EN AC-AlSi12(b)

12

≤0,15

≤0,1

≤0,55 ≤0,65

≤0,2

≤0,15

≤0,1

≤0,1

70

3)

150

4

50

EN AC-AlSi12(Fe)

12

≤0,1

–

≤0,55

≤1

≤0,15

≤0,15

–

–

4)

EN AC-AlSi5Cu1Mg5

1,3

0,5

≤0,55 ≤0,65

0,15

≤0,15 ≤0,25 ≤0,15

200

2)

230

1

100

EN AC-AlSi5Cu3

5,3

3,1

≤0,05 ≤0,55

≤0,6

≤0,25

≤0,2

≤0,1

≤0,1

110

2)

230

6

75

EN AC-AlSi5Cu3Mg5,3

3,1

0,3

≤0,55

≤0,6

≤0,25

≤0,2

≤0,1

≤0,1

180

2)

270

2,5

85

EN AC-AlSi5Cu3Mn

5,3

3,3

≤0,4

0,43

≤0,8

≤0,2

≤0,55

≤0,3

≤0,2

200

2)

230

1

90

EN AC-AlSi6Cu4

6

4

≤0,55

0,43

≤1

≤0,25

≤2

≤0,45

≤0,3

100

3)

150

1

60

EN AC-AlSi7Cu2

7

2

≤0,35

0,4

≤0,8

≤0,25

≤1

≤0,35 ≤0,25

90

3)

150

1

60

EN AC-AlSi7Cu3Mg7,3

3,5

0,45

0,43

≤0,8

≤0,25

≤0,65

≤0,3

≤0,15

100

3)

180

1

80

EN AC-AlSi8Cu3

8,5

2,8

0,3

0,4

≤0,8

≤0,25

≤1,2

≤0,35 ≤0,25

90

3)

150

1

60

EN AC-AlSi9Cu1Mg9

1,05

0,45

0,35

≤0,8

0,15

≤0,8

≤0,2

≤0,1

235

2)

275

1,5

105

EN AC-AlSi9Cu3(Fe)

9,5

3

0,3

≤0,55

≤1,3

≤0,25

≤1,2

≤0,55 ≤0,35

4)

EN AC-AlSi9Cu3(Fe)(Zn)

9,5

3

0,3

≤0,55

≤1,3

≤0,25

≤3

≤0,55 ≤0,35

4)

EN AC-AlSi11Cu2(Fe)

11

2

≤0,3

≤0,55

≤1,1

≤0,25

≤1,7

≤0,45 ≤0,25

4)

EN AC-AlSi12(Cu)

12

≤1

≤0,35

0,3

≤0,8

≤0,2

≤0,55

≤0,3

≤0,2

80

3)

150

1

50

EN AC-AlSi12Cu1(Fe)

12

0,95

≤0,35 ≤0,55

≤1,3

≤0,2

≤0,55

≤0,3

≤0,2

4)

EN AC-AlSi12CuNiMg12

1,05

1,05

≤0,35

≤0,7

≤0,25

≤0,35

1

–

240

2)

280

1

100

EN AC-AlSi2MgTi

2

≤0,1

0,55

0,4

≤0,6

0,13

≤0,1

≤0,05 ≤0,05

180

2)

240

3

85

EN AC-AlSi7Mg7

≤0,2

0,43

≤0,35 ≤0,55

0,15

≤0,15 ≤0,15 ≤0,55

180

2)

220

1

75

EN AC-AlSi7Mg0,3

7

≤0,05

0,35

≤0,1

≤0,19

0,16

≤0,07

–

–

190

2)

230

2

75

EN AC-AlSi7Mg0,6

7

≤0,05

0,58

≤0,1

≤0,19

0,16

≤0,07

–

–

210

2)

250

1

85

EN AC-AlSi9Mg(b)

9,5

≤0,05

0,35

≤0,1

≤0,18 ≤0,15

≤0,07

–

–

190

2)

230

2

75

EN AC-AlSi10Mg(a)

10

≤0,05

0,33

≤0,45 ≤0,55 ≤0,15

≤0,1

≤0,05 ≤0,05

180

2)

220

1

75

EN AC-AlSi10Mg(b)

10

≤0,1

0,33

≤0,45 ≤0,55 ≤0,15

≤0,1

≤0,05 ≤0,05

180

2)

220

1

75

EN AC-AlSi10Mg(Cu)

10

≤0,35

0,33

≤0,55 ≤0,65

≤0,2

≤0,35 ≤0,15

≤0,1

180

2)

220

1

75

EN AC-AlSi10Mg(Fe)

10

≤0,1

0,35

≤0,55

≤1

≤0,2

≤0,15 ≤0,15 ≤0,15

4)

1)

Sn ≤0,05÷0,25, Cr ≤0,1÷0,15, inne ≤0,03÷0,05 (za wyjątkiem pierwiastków modyfikujących lub rafinujących, tj. Na, Sr, Sb i P);

wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.

2)

W stanie przesyconym i starzonym.

3)

W stanie surowym (po odlewaniu).

4)

Brak danych.

Tablica 7.3

Orientacyjny skład chemiczny i własności odlewniczych stopów aluminium z krzemem

7 roz 8-11-02 18:17 Page 694

Siluminy nadeutektyczne wykazują duże wydzielenia kryształów roztworu

β

(niemal czystego Si). Stopy te są modyfikowane fosforem, który tworzy dyspersyj-
ne cząstki AlP, stanowiące zarodki heterogeniczne w czasie krystalizacji cząstek
roztworu

β

bogatego w Si. W wyniku tego w strukturze stopu ochłodzonego do

temperatury pokojowej występuje eutektyka

α

+

β

i drobne cząstki roztworu

β

o znacznej dyspersji.

WIELOSKŁADNIKOWE STOPY ODLEWNICZE ALUMINIUM Z KRZEMEM

Siluminy mogą być również stopami wieloskładnikowymi. Zawierają wówczas

dodatki Cu, Mg i Mn, zwiększające wytrzymałość (tabl. 7.2 i 7.3). Na rysunkach
7.5 i 7.6 przedstawiono fragmenty potrójnych układów równowagi. Dodatek Cu
oraz Mg umożliwia utwardzanie wydzieleniowe stopów wieloskładnikowych Al
z Si, w wyniku wydzielania faz CuAl

2

lub Mg

2

Si. Dodatek Cu pogarsza jednak od-

porność na korozję, którą z kolei poprawia dodatek ok. 1% Ni. Dodatek ok. 0,5%
Mn przeciwdziała ujemnemu wpływowi domieszek Fe tworzących wydzielenia
Fe

3

Si

2

Al

9

oraz Fe

3

Si

2

Al

12

(rys. 7.2), znacznie zmniejszające ciągliwość stopu.

7.1. Aluminium i jego stopy

695

Rysunek 7.5

Przekrój izotermiczny wykresu równowagi Al–Mg–Si w temperaturze zmiennej rozpuszczalności solvus
(według L.A. Willeya)

7 roz 8-11-02 18:17 Page 695

ZASTOSOWANIE STOPÓW ODLEWNICZYCH ALUMINIUM Z KRZEMEM

Siluminy eutektyczne i nadeutektyczne wykazujące znaczną żarowytrzymałość

są stosowane na wysoko obciążone tłoki silników spalinowych. Ze stopów podeu-
tektycznych wytwarza się silnie obciążone elementy dla przemysłu okrętowego
i elektrycznego, pracujące w podwyższonej temperaturze i w wodzie morskiej.

Wieloskładnikowe stopy Al z Si są stosowane m.in. na głowice silników spalino-

wych oraz inne odlewy w przemyśle maszynowym.

STOPY ALUMINIUM Z KRZEMEM DO OBRÓBKI PLASTYCZNEJ

Stopy Al z niewielkim dodatkiem – do ok. 2% Si (tabl. 7.2 i 7.4 według PN-EN

573-3:1998 i PN-EN 573-3/Ak:1998) – są przeznaczone do obróbki plastycznej, na
średnio obciążone elementy konstrukcji lotniczych i pojazdów mechanicznych
oraz elementy głębokotłoczne i kute o złożonym kształcie. Stopy zawierające od
5 do 12% Si – np. stop EN AW-AlSi12(A) – mogą być poddane również obróbce
plastycznej, np. w celu wytworzenia drutów spawalniczych (tabl. 7.4).

7.1.4. Stopy aluminium z magnezem

UKŁAD Al–Mg

Aluminium tworzy z Mg roztwór stały graniczny

α

o rozpuszczalności zmniej-

szającej się wraz z obniżaniem temperatury, krystalizujący w sieci ściennie centro-
wanej typu A1 układu regularnego. W zakresie stężenia do ok. 35,5% Mg występu-
je mieszanina eutektyczna roztworu

α

z roztworem stałym wtórnym

β

na osnowie

fazy elektronowej Al

8

Mg

5

, krystalizującej w sieci regularnej złożonej (rys. 7.7).

7. Metale nieżelazne i ich stopy

696

Rysunek 7.6

Fragment przekroju izotermicznego wykresu równowagi Al–Cu–Si w temperaturze zmiennej rozpuszczalności
solvus (według L.A. Willeya)

7 roz 8-11-02 18:17 Page 696

7.1. Aluminium i jego stopy

697

Znak stopu

Stężenie pierwiastków

1)

, %

Si

Mg

Fe

Cu

Mn

Zn

Ti

Cr

Ni

inne

EN AW-AlSi1Fe

1

≤0,01

0,65

≤0,1

≤0,05

≤0,05

–

≤0,2

–

–

EN AW-AlSi1,5Mn

1,4

≤0,2

0,7

≤0,2

1,2

≤0,1

≤0,1

0,15

0,4

Co ≤0,05

EN AW-AlSi2

1,8

0,55

≤0,7

≤0,2

≤0,35

≤0,2

–

–

–

–

EN AW-AlSi2Mn

1,8

0,3

≤0,7

≤0,2

0,9

≤0,2

–

–

–

–

EN AW-AlSi5(A)

5,3

≤0,2

≤0,6

≤0,3

≤0,15

≤0,1

≤0,15

–

–

2)

EN AW-AlSi7,5

7,5

–

≤0,8

≤0,25

≤0,1

≤0,2

–

–

–

–

EN AW-AlSi10

10

≤0,05

≤0,8

≤0,3

≤0,05

≤0,1

≤0,2

–

–

–

EN AW-AlSi10Mg10

0,35

≤0,5

≤0,03

≤0,4

≤0,1

≤0,15

–

–

–

EN AW-AlSi10Mg1,5

9,8

1,5

≤0,8

≤0,25

≤0,1

≤0,2

–

–

–

–

EN AW-AlSi10MgBi

9,8

1,5

≤0,8

≤0,25

≤0,1

≤0,2

–

–

–

Bi: 0,11

EN AW-AlSi12(A)

12

≤0,1

≤0,6

≤0,3

≤0,15

≤0,2

≤0,15

–

–

2)

EN AW-AlSi12,5MgCuNi

12,3

1,05

≤1

0,9

–

≤0,25

–

≤0,1

0,9

–

1)

Pozostałe ≤

0,05; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.

2)

Be ≤

0,0008 – dotyczy elektrod i drutów spawalniczych.

Tablica 7.4

Orientacyjny skład chemiczny stopów aluminium z krzemem do obróbki plastycznej

Rysunek 7.7

Fragment wykresu równowagi
Al–Mg (według L.A. Willeya)

7 roz 8-11-02 18:17 Page 697

W stopach przemysłowych Al z Mg stężenie Mg jest zawarte w przedziale od

0,5 do ok. 13%. Stopy o małym stężeniu Mg wykazują dużą podatność na obróbkę
plastyczną, a o dużym stężeniu – bardzo dobre własności odlewnicze.

ODLEWNICZE STOPY ALUMINIUM Z MAGNEZEM

Stopy aluminium z Mg – oprócz siluminów – są najczęściej stosowanymi stopa-

mi odlewniczymi. Wykazują bowiem największą spośród stopów aluminium odpor-
ność na korozję i najmniejszą gęstość. Własności odlewnicze tych stopów są jed-
nak gorsze niż siluminów.

Stopy Al z Mg zawierają zwykle inne dodatki stopowe, wprowadzone jednak

w niewielkim stężeniu. Dodatek Si poprawia rzadkopłynność. Dodatki Mn lub Cr
zmniejszają niekorzystny wpływ Fe na korozję tych stopów. Miedź, dodawana rzad-
ko, zmniejsza podatność na pitting, pogarszając jednocześnie odporność stopów
na korozję. Cynk polepsza własności wytrzymałościowe i odlewnicze, Ti, a także
B zmniejszają wielkość ziarna, natomiast Be i dodawany niekiedy Li zmniejszają
skłonność Mg do utleniania w kąpieli metalowej przed odlaniem stopu i również
w stanie stałym podczas pracy w podwyższonej temperaturze. Dodatek Pb polep-
sza podatność stopów Al z Mg na obróbkę skrawaniem. Orientacyjne stężenie pier-
wiastków stopowych w odlewniczych stopach Al z Mg (według PN-EN 1706:2001)
podano w tablicach 7.5 i 7.6.

W celu usunięcia niekorzystnej dwufazowej struktury stopy odlewnicze Al z Mg

są poddawane przesycaniu z temperatury wyższej od odpowiadającej granicznej
rozpuszczalności Mg w Al. Stopy Al z Mg i Si mogą być starzone; dzięki wydzie-
leniom fazy Mg

2

Si ulegają utwardzaniu wydzieleniowemu.

Stopy odlewnicze Al z Mg znajdują zastosowanie na odlewy o dużej odporno-

ści na korozję, np. na armaturę morską, elementy aparatury chemicznej oraz ele-
menty dekoracyjne, a także silnie obciążone i narażone na uderzenia.

7. Metale nieżelazne i ich stopy

698

Grupa stopów

Odlewnicze

Do obróbki plastycznej

Al z Mg

Al z Mg i Si

Zakres
stężenia
składników
stopu, %

Al

84,5÷97,4

93,2÷99,5

96,1÷99,3

Mg

2,5÷10,5

0,4÷5,6

0,35÷1,2

Si

0÷1,5

0÷0,5

0,2÷1,3

Mn

0÷0,55

0÷1,1

0÷1

Fe

0÷1

0÷0,7

0÷1

Pb

0÷0,1

0÷1,8

0÷2

inne

Ti: 0÷0,1

Cr: 0÷0,35

Cr: 0÷0,35

Gatunki

podano w tabl. 7.6

podano w tabl. 7.7

podano w tabl. 7.8

Norma

PN-EN 1706:2001

PN-EN 573-3:1998

Tablica 7.5

Orientacyjne zakresy stężenia pierwiastków stopowych w stopach aluminium z magnezem
oraz aluminium z magnezem i krzemem

7 roz 8-11-02 18:17 Page 698

STOPY ALUMINIUM Z MAGNEZEM DO OBRÓBKI PLASTYCZNEJ

Stopy Al z Mg do obróbki plastycznej, zwane zwyczajowo hydronaliami, zawie-

rają 0,4÷5,6% Mg, a także niewielki dodatek Mn, niekiedy Si, Cr, Fe lub Pb (tabl.
7.5, 7.7 i 7.8, według PN-EN 573-3:1998 i PN-EN 573-3/Ak:1998). Charakteryzu-
ją się podwyższonymi własnościami mechanicznymi, odpornością na korozję
w środowisku wody i atmosfery morskiej oraz dobrą spawalnością i podatnością na
głębokie tłoczenie.

Hydronalia mają strukturę dwufazową roztworu stałego

α

i wydzieleń fazy

β

.

Własności wytrzymałościowe tych stopów są zwiększane w wyniku umocnienia
zgniotowego. Poddaje się je także wyżarzaniu ujednorodniającemu, rekrystalizują-
cemu oraz odprężającemu, a także utwardzaniu wydzieleniowemu. Można również
stosować do nich nisko- i wysokotemperaturową obróbkę cieplno–mechaniczną.
Stopy Al z Mg znajdują zastosowanie na średnio obciążone elementy w przemyśle
okrętowym i lotniczym oraz w urządzeniach przemysłu spożywczego i chemiczne-
go. Stosowane są też na opakowania, np. na puszki do napojów.

Zbliżoną do hydronaliów strukturę (rys. 7.5) i zastosowanie mają stopy alumi-

nium z magnezem i krzemem (tabl. 7.5, 7.7 i 7.8).

7.1.5. Stopy aluminium z miedzią

UKŁAD Al–Cu

W układzie podwójnym Al–Cu występują dwa roztwory stałe graniczne

α

Cu

(Al w Cu) i

α

Al

(

ω

) (Cu w Al) oraz 9 roztworów wtórnych na osnowie faz między-

metalicznych

β

,

χ

,

γ

,

δ

,

ε

,

ξ

,

η

,

ν

,

Θ

, z których główne opisano w tablicy 7.9. Nie-

które z tych faz i roztworów wtórnych utworzonych na ich osnowie krystalizują
bezpośrednio z cieczy w wyniku reakcji eutektycznej lub perytektycznej, niektóre
zaś powstają w stanie stałym. Na rysunku 7.8 przedstawiono fragment wykresu

7.1. Aluminium i jego stopy

699

Znak stopu

Stężenie pierwiastków

1)

, %

Minimalne własności

2)

Mg

Si

Fe

Mn

Cu

Ti

Zn

R

p0,2

,

MPa

R

m

,

MPa

A

50mm

,

%

HB

EN AC-AlMg3(a)

3

≤0,55

≤0,55

≤0,45

≤0,05

≤0,2

≤0,1

70

140

3

50

EN AC-AlMg3(b)

3

≤0,55

≤0,55

≤0,45

≤0,1

≤0,2

≤0,1

70

140

3

50

EN AC-AlMg5

5,5

≤0,55

≤0,55

≤0,45

≤0,1

≤0,2

≤0,1

90

160

3

55

EN AC-AlMg5(Si)

5,5

≤1,5

≤0,55

≤0,45

≤0,05

≤0,2

≤0,1

100

160

3

60

EN AC-AlMg9

9,3

≤2,5

≤1

≤0,55

≤0,1

≤0,2

≤0,25

3)

1)

Ni ≤0,1, Pb ≤0,1, Sn ≤0,1, inne ≤0,05 (za wyjątkiem pierwiastków modyfikujących lub rafinujących, tj. Na, Sr, Sb i P);

wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.

2)

W stanie surowym (po odlewaniu).

3)

Brak danych.

Tablica 7.6

Orientacyjny skład chemiczny i własności odlewniczych stopów aluminium z magnezem

7 roz 8-11-02 18:17 Page 699

7. Metale nieżelazne i ich stopy

700

Znak stopu

Stężenie pierwiastków

1)

, %

Mg

Mn

Fe

Si

Zn

Cr

Cu

Ti

inne

EN AW-Al99,85Mg0,5

0,45

≤0,03

≤0,08

≤0,08

≤0,05

–

–

≤0,02

–

EN AW-Al99,9Mg0,5

0,48

≤0,03

≤0,04

≤0,06

≤0,04

–

–

≤0,01

–

EN AW-Al99,98Mg0,5

0,48

–

≤0,008

≤0,01

≤0,01

–

–

≤0,008

Fe+Ti ≤0,008

EN AW-AlMg1(B)

0,8

≤0,2

≤0,7

≤0,3

≤0,25

≤0,1

≤0,2

–
–

–

EN AW-Al99,85Mg1(A)

0,8

≤0,03

≤0,1

≤0,08

≤0,05

–

≤0,1

V ≤0,05

EN AW-AlMg1(C)

0,9

≤0,15

≤0,45

≤0,3

≤0,2

≤0,1

≤0,05

–

–

EN AW-Al99,85Mg1

0,9

≤0,03

≤0,08

≤0,08

≤0,05

–

–

≤0,02

–

EN AW-Al99,9Mg1

0,95

≤0,03

≤0,04

≤0,06

≤0,04

–

–

≤0,01

–

EN AW-Al99,98Mg1

0,95

–

≤0,008

≤0,01

≤0,01

–

–

≤0,008

Fe+Ti ≤0,008

EN AW-AlMg1,5(C)

1,45

≤0,1

≤0,7

≤0,4

≤0,25

≤0,1

≤0,2

–

–

EN AW-AlMg1,5(D)

1,45

≤0,3

≤0,7

≤0,4

≤0,25

≤0,1

≤0,2

–

–

EN AW-AlMg2(B)

1,75

≤0,25

≤0,45

≤0,3

≤0,2

≤0,3

≤0,05

≤0,1

–

EN AW-AlMg2,5

2,5

≤0,1

≤0,4

≤0,25

≤0,1

0,25

≤0,1

–

–

EN AW-AlMg2,5(B)

2,5

≤0,1

≤0,1

≤0,08

≤0,05

–

≤0,1

–

V ≤0,05

EN AW-AlMg2,5(A)

2,5

≤0,1

Fe+Si ≤0,45

≤0,1

≤0,1

≤0,1

≤0,1

–

EN AW-AlMg3

3,1

≤0,5

≤0,4

≤0,4

≤0,2

≤0,3

≤0,1

≤0,15

2)

EN AW-AlMg3,5Cr

3,5

≤0,01

Fe+Si ≤0,45

≤0,2

0,25

≤0,05

0,1

2)

EN AW-AlMg3,5(A)

3,5

≤0,5

≤0,5

≤0,5

≤0,2

≤0,25

≤0,1

≤0,2

Mn+Cr: 0,3,

2)

EN AW-AlMg4,5

4,5

≤0,15

≤0,35

≤0,2

≤0,25

≤0,15

≤0,15

≤0,1

–

EN AW-AlMg5Pb1,5

5

≤0,2

≤0,5

≤0,4

≤0,2

≤0,1

≤0,1

≤0,2

Pb: 1,5

EN AW-AlMg0,5Mn

0,4

0,2

≤0,7

≤0,4

≤0,3

≤0,15

≤0,25

≤0,1

–

EN AW-AlMg1,5Mn

1,25

1,15

≤0,7

≤0,3

≤0,25

0,2

≤0,25

–

–

EN AW-AlMg2

2

0,3

≤0,5

≤0,4

≤0,15

≤0,15

≤0,15

≤0,15

–

EN AW-AlMg2Mn0,8

2

0,8

≤0,5

≤0,4

≤0,2

≤0,3

≤0,1

≤0,1

–

EN AW-AlMg2Mn0,8(A)

2

0,8

≤0,4

≤0,25

≤0,2

≤0,3

≤0,05

≤0,15

–

EN AW-AlMg2Mn0,8Zr

2

0,8

≤0,4

≤0,2

≤0,2

≤0,3

≤0,05

≤0,15

Zr: 0,15

EN AW-AlMg2,5MnZr

2,7

0,75

≤0,4

≤0,25

≤0,25

0,13

≤0,05

≤0,15

Zr: 0,15

EN AW-AlMg3Mn

2,7

0,75

≤0,4

≤0,25

≤0,25

0,13

≤0,1

≤0,2

–

EN AW-AlMg3Mn(A)

2,7

0,75

≤0,4

≤0,25

≤0,25

0,13

≤0,1

0,13

2)

EN AW-AlMg3Mn0,4

3,1

0,4

≤0,4

≤0,25

≤0,2

≤0,3

≤0,05

≤0,15

Mn+Cr: 0,4,

2)

EN AW-AlMg3,5Mn

3,5

0,35

≤0,35

≤0,2

≤0,25

≤0,1

≤0,15

≤0,1

–

EN AW-AlMg3,5Mn0,3

3,5

0,3

≤0,45

≤0,35

≤0,15

≤0,1

≤0,05

≤0,15

Ni ≤0,01

EN AW-AlMg4

4

0,45

≤0,5

≤0,4

≤0,25

0,15

≤0,1

≤0,15

–

EN AW-AlMg4,5Mn0,4

4,5

0,35

≤0,35

≤0,2

≤0,25

≤0,1

≤0,15

≤0,1

–

EN AW-AlMg4,5Mn0,7

4,5

0,7

≤0,4

≤0,4

≤0,25

0,15

≤0,1

≤0,15

–

EN AW-AlMg4,5Mn0,7(A)

4,8

0,75

≤0,4

≤0,4

≤0,25

0,15

≤0,1

≤0,15

2)

EN AW-AlMg4,5Mn0,7(B)

4,8

0,75

≤0,3

≤0,3

≤0,1

≤0,05

≤0,03

≤0,03

Zr ≤0,05, Ni ≤0,03

EN AW-AlMg4,5MnZr

4,9

0,9

≤0,4

≤0,25

≤0,25

0,15

≤0,05

≤0,15

Zr: 0,15

EN AW-AlMg5Mn1(A)

4,9

0,9

≤0,4

≤0,25

≤0,25

0,15

≤0,05

≤0,15

2)

EN AW-AlMg5Cr(A)

5

0,13

≤0,4

≤0,25

≤0,1

0,13

≤0,1

0,13

2)

EN AW-AlMg5

5

0,35

≤0,5

≤0,4

≤0,2

≤0,2

≤0,1

≤0,2

Mn+Cr: 0,35

EN AW-AlMg5(A)

5

0,4

≤0,4

≤0,25

≤0,2

≤0,3

≤0,05

≤0,15

Mn+Cr: 0,4,

2)

EN AW-AlMg5Mn

5,2

0,8

≤0,4

≤0,25

≤0,2

0,13

≤0,1

0,13

2)

1)

Pozostałe ≤0,003÷0,05; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.

2)

Be ≤0,0008 – dotyczy elektrod i drutów spawalniczych.

Tablica 7.7

Orientacyjny skład chemiczny stopów aluminium z magnezem do obróbki plastycznej

7 roz 8-11-02 18:17 Page 700

7.1. Aluminium i jego stopy

701

Znak stopu

Stężenie pierwiastków

1)

, %

Mg

Si

Cu

Mn

Fe

Zn

Cr

Ti

inne

EN AW-AlMgSi

0,48

0,45

≤0,1

≤0,1

0,2

≤0,15

≤0,05

≤0,1

–

EN AW-EAlMgSi(B)

0,48

0,45

≤0,05

≤0,05

0,2

≤0,1

–

–

–

EN AW-Al99,9MgSi

0,53

0,53

0,13

≤0,03

≤0,04

≤0,04

–

≤0,01

–

EN AW-EAlMgSi

0,58

0,5

≤0,1

≤0,03

≤0,5

≤0,1

≤0,03

–

B ≤0,06

EN AW-AlMgSi0,3Cu

0,6

0,35

0,28

≤0,1

≤0,8

≤0,2

–

–

–

EN AW-AlMgSiMn

0,6

0,45

≤0,25

0,13

≤0,35

≤0,1

≤0,2

–

–

EN AW-EAlMgSi(A)

0,65

0,5

≤0,05

–

≤0,4

–

–

–

–

EN AW-AlMg0,7Si

0,68

0,4

≤0,1

≤0,1

≤0,35

≤0,1

≤0,1

≤0,1

–

EN AW-AlMg0,7Si(B)

0,68

0,4

≤0,2

≤0,05

≤0,15

≤0,05

–

–

–

EN AW-AlMg0,7Si(A)

0,75

0,45

≤0,1

≤0,15

0,25

≤0,15

≤0,05

≤0,1

–

EN AW-EAlMg0,7Si

0,75

0,7

0,07

≤0,03

≤0,5

≤0,1

≤0,03

–

B ≤0,06

EN AW-AlMg1SiCuMn

0,85

0,55

0,28

0,28

≤0,4

≤0,2

≤0,1

≤0,1

–

EN AW-AlMg1SiPbMn

0,9

0,85

0,28

0,55

≤0,7

≤0,3

≤0,1

≤0,2

Pb: 0,8, Bi: 0,55

EN AW-AlMg0,9Si0,9Cu

0,9

0,9

0,63

≤0,8

≤1

≤1,5

≤0,3

≤0,2

Ni ≤0,2

EN AW-AlMg1Si0,3Cu

0,95

0,3

≤0,1

≤0,1

0,2

≤0,1

≤0,1

≤0,1

–

EN AW-AlMg1SiCu

1

0,6

0,28

≤0,15

≤0,7

≤0,25

0,2

≤0,15

–

EN AW-AlMg1SiCu(A)

1

0,6

0,28

≤0,15

≤0,7

≤0,25

0,2

–

Pb ≤0,003

EN AW-AlMg1SiPb

1

0,6

0,28

≤0,15

≤0,7

≤0,25

0,1

≤0,1

Pb: 0,55, Bi: 0,55

EN AW-AlMg1Si0,8CuMn

1

0,8

0,85

0,5

≤0,5

≤0,25

≤0,1

≤0,1

–

EN AW-AlMg1Si0,8

1,15

0,7

≤0,1

≤0,8

≤0,6

≤0,2

≤0,35

≤0,1

–

EN AW-AlSiMg

0,5

0,75

≤0,1

≤0,1

≤0,35

≤0,1

≤0,1

≤0,1

–

EN AW-AlSiMg(A)

0,55

0,7

≤0,3

≤0,5

≤0,35

≤0,2

≤0,3

–

Mn + Cr: 0,3

EN AW-AlSiMg(B)

0,6

0,63

≤0,1

≤0,1

≤0,3

≤0,1

≤0,1

–

–

EN AW-AlSi1Mg0,5Mn

0,6

1

≤0,1

0,6

≤0,5

≤0,2

–

≤0,2

–

EN AW-AlSi1Mg0,5Mn(A)

0,6

1

≤0,1

0,6

≤0,5

≤0,2

–

≤0,2

Pb ≤0,003

EN AW-AlSi0,9MgMn

0,8

0,9

≤0,1

0,28

≤0,5

≤0,2

≤0,1

≤0,15

–

EN AW-AlSi1Mg0,8

0,8

1

≤0,1

≤0,15

≤0,45

≤0,2

≤0,1

≤0,1

–

EN AW-AlSi1MgMn

0,9

1

≤0,1

0,7

≤0,5

≤0,2

≤0,25

–

–

EN AW-AlSi1MgMn(A)

0,9

1

≤0,1

0,7

≤0,5

≤0,2

≤0,25

≤0,1

Pb ≤0,003

EN AW-AlMgSiPb

0,9

1

0,18

0,7

≤0,5

≤0,3

≤0,3

≤0,2

Pb: 1,2, Bi ≤0,7

EN AW-AlSi1MgCuMn

0,9

1

0,8

0,6

≤0,5

0,4

≤0,25

–

Zr + Ti ≤0,2

1)

Pozostałe ≤0,01÷0,05; wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.

Tablica 7.8

Orientacyjny skład chemiczny stopów aluminium z magnezem i krzemem do obróbki plastycznej

7 roz 8-11-02 18:17 Page 701

7. Metale nieżelazne i ich stopy

702

Faza

Rodzaj fazy

Przybliżony

wzór

Typ sieci

krystalograficznej

Uwagi

α

Al

(

ω

)

roztwór stały graniczny

–

regularna ściennie
centrowana typu A1

zmiana rozpuszczalności
Cu w Al wraz z obniżeniem
temperatury od 548°C

Θ

roztwór stały wtórny na osnowie
fazy międzymetalicznej

CuAl

2

sieć typu C16

tworzy się w temperaturze 548°C
w wyniku przemiany
eutektycznej L

→

Θ

+

α

Al

(

ω

)

γ

2

roztwór stały wtórny na osnowie
fazy elektronowej o stężeniu
elektronowym 21/13

Cu

3

Al

4

regularna złożona
typu mosiądzu

γ

w temperaturze 363°C rozpad

β

roztwór stały wtórny na osnowie
fazy elektronowej o stężeniu
elektronowym 3/2

Cu

3

Al

regularna przestrzennie
centrowana

w temperaturze 565°C rozpad

α

Cu

perytektoidalny

α

+

γ

→

ν

Cu

2

eutektoidalny

β → α

+

γ

Cu

2

roztwór stały graniczny

–

regularna ściennie
centrowana typu A1

zmiana rozpuszczalności Al w Cu
wraz z obniżeniem temperatury
w zakresie 1034÷565°C

Tablica 7.9

Ważniejsze fazy występujące w układzie Al–Cu

Rysunek 7.8

Fragment wykresu równowagi Al–Cu (według L.A. Willeya)

7 roz 8-11-02 18:17 Page 702

równowagi Al–Cu od strony aluminium. Od strony Al występuje roztwór stały

ω

o ograniczonej rozpuszczalności – 5,65% Cu w temperaturze eutektycznej

548°C, zmniejszającej się poniżej 0,5% Cu wraz z obniżeniem temperatury do po-
kojowej. Eutektyka występuje przy stężeniu 33% Cu i jest złożona z roztworu sta-
łego granicznego

ω

oraz fazy międzymetalicznej CuAl

2

(

Θ

). Charakter linii solvus

– o zmiennej rozpuszczalności Cu w roztworze

ω

– umożliwia zastosowanie obrób-

ki cieplnej stopów Al–Cu polegającej na przesycaniu i starzeniu.

ODLEWNICZE STOPY ALUMINIUM Z MIEDZIĄ

Odlewnicze stopy Al z Cu (tabl. 7.10 i 7.11, według PN-EN 1706:2001) zawie-

rają do ok. 5% Cu, niekiedy dodatek Ti, wpływający na rozdrobnienie ziarn i zwięk-
szenie lejności. Są stosowane rzadziej niż stopy Al z Si ze względu na trudności

7.1. Aluminium i jego stopy

703

Grupa stopów

Odlewnicze

Durale miedziowe

do obróbki plastycznej

Wieloskładnikowe

do obróbki plastycznej

Zakres
stężenia
składników
stopu, %

Al

93,4÷95,6

91÷97,6

91,6÷95,9

Cu

4,2÷5,2

2,2÷6

1÷6,8

Mg0÷0,35

0,15÷1,8

0÷1,9

Mn

–

0÷1,2

0÷0,5

Si

–

0÷1,2

0÷1,3

Ni

–

–

0÷2,3

Ti

0,15÷0,35

0÷0,2

0÷0,2

Zr

–

0÷0,25

0÷0,25

Pb

–

0÷0,6

0÷1,5

Li

–

–

0÷2,7

inne

–

Bi: 0÷0,6, V: 0÷0,15

Fe: 0÷1,4, Bi: 0÷0,2

Gatunki

podano w tabl. 7.11

podano w tabl. 7.12

Norma

PN-EN 1706:2001

PN-EN 573-3:1998

Tablica 7.10

Orientacyjne zakresy stężenia pierwiastków stopowych w stopach aluminium z miedzią

Znak stopu

Stężenie pierwiastków

1)

, %

Minimalne własności

2)

Cu

Ti

Mg

Fe

Si

Zn

Mn

R

p0,2

,

MPa

R

m

,

MPa

A

50mm

,

%

HB

EN AC-AlCu4MgTi

4,6

0,23

0,25

≤0,35

≤0,2

≤0,1

≤0,1

200

300

5

90

EN AC-AlCu4Ti

4,7

0,23

–

≤0,19

≤0,18

≤0,07

–

200

300

3

95

1)

Ni ≤0,05, Sn ≤0,05, Pb ≤0,05, inne ≤0,03 (za wyjątkiem pierwiastków modyfikujących lub rafinujących, tj. Na, Sr, Sb i P);

wartości bez znaku ≤ oznaczają stężenie średnie.

2)

W stanie przesyconym i starzonym.

Tablica 7.11

Orientacyjny skład chemiczny i własności odlewniczych stopów aluminium z miedzią

7 roz 8-11-02 18:17 Page 703