Aluminium to pierwiastek o barwie srebrzystobiałej. Jest metalem odpornym na korozję oraz dobrym przewodnikiem prądu elektrycznego i ciepła. Zastosowanie aluminium w stanie czystym jest ograniczone, głównie ze względu na niską wytrzymałość. Czyste aluminium stosuje się na przewody elektryczne, do wytwarzania folii, proszków do platerowania naczyń, farb i jako składnik stopów. Dużo większe zastosowanie mają stopy aluminium, które ze względu na małą gęstość są nazywane stopami lekkimi. Najczęściej stosowane dodatki stopowe to: miedź, krzem, magnez, mangan, nikiel i cynk. Dodatki stopowe zwiększają przede wszystkim wytrzymałość, odporność na korozję i polepszają obrabialność. Stopy aluminium dzieli się na odlewnicze i do obróbki plastycznej.
Głównymi składnikami odlewniczych stopów aluminium są: krzem, miedź, magnez, a ponadto w niektórych stopach występują jeszcze mangan, nikiel i tytan. Największe zastosowanie mają stopy aluminiowe o dużej zawartości krzemu. Zawartość krzemu w odlewniczych stopach aluminium wynosi 0,8÷23% Si. Stop AlSi21CuNi, znany również pod nazwą silusil, zawiera 20÷23% krzemu, 1,1÷1,5% miedzi, 0,5÷0,9% magnezu, 0,1÷0,3% manganu, 0,8÷1,1% niklu i jest stosowany na odlewy wysoko obciążonych tłoków silników spalinowych. Jest odlewany w zasadzie pod ciśnieniem.
Stopy aluminium zawierające 10÷13% krzemu noszą nazwę siluminów. Typowymi siluminami są stopy AlSi11 i AlSi3Mg1CuNi. Pierwszy z nich zawiera 10÷13% Si i stosuje się go na odlewy części o skomplikowanych kształtach, średnio obciążone, pracujące w podwyższonych temperaturach i odporne na korozję nawet w wodzie morskiej. Ma dobre własności wytrzymałościowe i dobrą spawalność. Stop AlSil3MglCuNi zawiera 11,5÷13% Si, 0,8÷1,5% Cu, 0,8÷1,5% Mg i 0,8÷1,3% Ni i jest stosowany na odlewy tłoków silników spalinowych.
Stopy aluminium z miedzią mają dobre własności odlewnicze i odporność na korozję, ale wykazują skłonność do pęknięć na gorąco. Stop AlCu4 zawiera 4 +5% Cu i jest stosowany na galanterię stołową i odlewy wymagające dobrej lejności i plastyczności. Stop AlCu4TiMg zawiera 4,2÷5% Cu, 0,15÷0,4 Mg, 0,15÷0,30 Ti i jest stosowany na odlewy części samochodowych i na średnio i wysoko obciążone odlewy dla przemysłu maszynowego. Stopy aluminium z magnezem, jak AlMg10 i AlMgSi1, są stosowane na odlewy o wysokiej odporności na korozję.
Mają procentowo mniejszą zawartość dodatków stopowych niż stopy odlewnicze aluminium. Jest to podyktowane tym, że duże ilości dodatków stopowych pogarszają własności plastyczne stopu. Głównymi składnikami stopów aluminium do obróbki plastycznej są: magnez, miedź, mangan, krzem i w mniejszym stopniu także nikiel, żelazo, cynk, chrom i tytan.
Stopy aluminium z magnezem odznaczają się dobrą odpornością na korozję i działanie wody morskiej. Stop AlMg1 zawierający 0,74÷1,2% Mg nadaje się do obróbki plastycznej na zimno i na gorąco; jest szczególnie podatny do głębokiego tłoczenia i spawania. Jest stosowany na części kute w matrycach i tłoczone, na części urządzeń w przemysłach chemicznym i spożywczym. Stop AlMg4,5Mn zawiera 4÷4,9% Mg i 0,4÷1% Mn; jest stosowany do obróbki plastycznej na zimno i na gorąco. Jako stop odporny na korozję nadaje się na obciążone konstrukcje okrętowe i przemysłu chemicznego.
Stop ten oraz stopy AlMg2 i AlMg5 są nazywane hydronalium. Do wytwarzania średnio obciążonych elementów konstrukcji lotniczych, pojazdów samochodowych, części głęboko tłoczonych i części o złożonych kształtach kutych w matrycach stosuje się stopy avial – AlMg1SiCu i AlMg1Si.
Stopy aluminium z miedzią i magnezem oraz częściowo również z manganem i krzemem charakteryzują się dużym oporem plastycznym przy obróbce na zimno i na gorąco. Stopy te są przede wszystkim używane na konstrukcje lotnicze. Duże zastosowanie przemysłowe znalazły stopy wieloskładnikowe, zwane duralami. Zaliczamy do nich stopy AlCu4Mg, AlCu4Mg1A, AlCu4Mg i AlCu4M1, stosowane na nity do konstrukcji lotniczych, obciążone elementy konstrukcji lotniczych i pojazdów samochodowych oraz konstrukcyjne elementy budowlane. Duraluminium ma dużą odporność na korozję i po utwardzeniu w wyniku obróbki cieplnej uzyskuje znaczną wytrzymałość (29÷440 MPa).
Na części pracujące w wysokich temperaturach do 300°C, szczególnie w konstrukcjach lotniczych, stosuje się stopy z dodatkiem żelaza i niklu, tj. AlCu2Mg2NiSi i AlCu2Mg2Ni1. Nadają się do obróbki plastycznej na gorąco, a szczególnie do kucia w matrycach.
Stopy z dodatkiem cynku – AlZn6Mg2Cu i AlZn5Mg1 – stosuje się na bardzo obciążone elementy różnych konstrukcji, zwłaszcza lotniczych.
Według PN-EN 573-3:2005 wytwarza się 17 gatunków aluminium o różnym stopniu czystości od 99,0 do 99,99% Al. Oznaczenie składa się z ciągu liter oraz liczby określającej zawartość aluminium w %, a niekiedy dodaje się na końcu symbol chemiczny pierwiastka stanowiącego główną domieszkę, np. EN AW-A199,5Ti. EN oznacza kodowanie na podstawie symboli chemicznych, A – aluminium, W – wyroby oraz wlewki do przeróbki plastycznej, 99,5 – zawartość czystego Al w %, Ti – symbol pierwiastka (tytanu), stanowiącego wyróżnioną domieszkę. Gatunki aluminium stosowanych w przemyśle elektrotechnicznym są dodatkowo oznaczane literą E, oto przykład EN AW-EA199,7.
Rozróżnia się stopy aluminium do obróbki plastycznej (PN-EN 573-3:2005) i odlewnicze (PN-EN 1706:2001). Nazywa sieje stopami lekkimi. Najczęściej głównymi składnikami stopowymi są: miedź, krzem, magnez, mangan i cynk. Podobnie do stali, stopy Al oznacza się symbolami i cyframi.
Norma PN-EN 573-1:2006 dotyczy aluminium i jego stopów w zakresie: składu chemicznego, rodzaju wyrobów przerabianych plastycznie oraz czterocyfrowego systemu oznaczeń numerycznych XXXX. Pierwsza cyfra może oznaczać aluminium niestopowe lub określoną grupę stopów aluminium, którą charakteryzuje główny pierwiastek stopowy (o największej zawartości procentowej).
Pozostałe grupy stopów zawierają następujące główne składniki stopowe:
Druga cyfra w oznaczeniu xXxx wskazuje na modyfikacje aluminium. Wartość 0 oznacza brak modyfikacji, natomiast cyfry od 1 do 9 oznaczają modyfikację aluminium wg ograniczeń średniej arytmetycznej zawartości składników stopowych w czystym aluminium. Ostatnie dwie cyfry xxXX w grupie 1000 oznaczają zawartość procentową czystego aluminium. W pozostałych grupach nie mają specjalnego znaczenia, lecz tylko identyfikują różne stopy aluminium w danych grupach.
Norma PN-EN 573-3:2005 zawiera system oznaczeń aluminium i jego stopów na podstawie symboli chemicznych. Przykłady oznaczeń aluminium niestopowego: EN AW-1199 [Al 99,99], EN AW-1070 [Al 99,7], EN AW-1100 [Al 0Cu] (zawiera niewielki doda-tek Cu). Przykłady oznaczania stopów aluminium do przeróbki plastycznej (symbol W): EN AW-5251 [Al Mg2], EN AW-6063 [Al Mg0,7Si], EN AW-7075 [Al Zn5,5MgCu], EN AW-3005 [Al MnlMg0,5], EN AW-AlMg4Mn lub tylko 5083 (PA13 wg PN), EN AW-AlMg1SilMn0,6 lub 6082 (PA4 wg PN), EN AW-AlCu4Mg2 lub 2024 (PA7 wg PN). Skład procentowy podstawowych składników stopowych wyraża średnią zawartość przedziału, zaokrągloną do najbliższej liczby całkowitej lub 5/10, a przy zawartości < 1% do 1/10%. Dla kilku dodatków stopowych ich symbole umieszcza się w ko-lejności zmniejszającej się zawartości pierwiastków.
Norma PN-EN 1706:2001 podaje oznaczenia procesów obróbki cieplnej produktów. Są one następujące:
Stopy odlewnicze charakteryzuje w oznaczeniu litera C, np. EN AC-AlCu4MgTi, EN AC 2100 oraz EN AC-AlSi11 (AK11 wg PN), EN AC-AlMg7 (AK7 wg PN), EN AC-AlSi6Cu4 (AK64 wg PN), (~EN AC-AlSi5Cu1Mg odpowiada w przybliżeniu składowi siluminu oznaczanego wg PN jako AK51).
Gatunki
| PN | PN EN | |
| Symbol | Numer | Symbol |
| A1 | 1050A | Al 99,5 |
| A0 | 1070A | Al 99,7 |
| A1E | 1350A | E-Al 99,5 |
| – | 2007 | AlCu4PbMgMn |
| – | 2011 | AlCu6BiPb |
| PA6 | 2017 | AlCu4MgSi |
| PA7 | 2024 | AlCu4Mg1 |
| – | 3003 | AlMn1Cu |
| – | 3005 | AlMn1Mg0,5 |
| PA1 | 3103 | AlMn1 |
| PA16 | 3105 | AlMn0,5Mg0,5 |
| PA2 | 5251 | AlMg2 |
| PA11 | 5754 | AlMg3 |
| PA43 | 5005A | AlMg1 |
| PA13 | 5083 | AlMg4,5Mn0,7 |
| PA38 | 6060 | AlMgSi |
| PA38 | 6063 | AlMg0,7Si |
| – | 6005A | AlSiMg |
| PA4 | 6082 | AlSiMgMn |
| PA45 | 6061 | AlMg1SiCu |
| – | 6101 | AlMgSi |
| PA47 | 7020 | AlZn4,5Mg1 |
| (CERTAL) | 7022 | AlZn5Mg3Cu |
| PA9(FORTAL) | 7075 | AlZn5,5MgCu |
Dzięki kategoryzacji przedstawionej powyżej, odczytywanie charakterystyki stopów aluminium jest bardzo łatwe. Poniżej przedstawiamy przejrzysty system podziału oraz oznaczeń:
– Stop aluminium seria 1000 – odnosi się do aluminium o wysokiej czystości (powyżej 99%). Obejmuje materiały o dużej plastyczności i niskiej wytrzymałości. To aluminium wykorzystywane głównie w transporcie, architekturze oraz przemyśle spożywczym.
– Stop aluminium seria 2000 – obejmuje stopy aluminium z kilkuprocentową zawartością miedzi oraz dodatkiem manganu i magnezu. To materiały o wysokiej wytrzymałości i średniej odporności na rdzę, wykorzystuje się je przede wszystkim do produkcji części maszyn.
– Stop aluminium seria 3000 – dotyczy stopów aluminium z manganem. Do tej grupy zalicza się materiały o niskiej wytrzymałości i znakomitej odporności na korozję. Stopy te wykorzystuje się w przemyśle chemicznym, spożywczym oraz do produkcji elementów wykończeniowych oraz dekoracyjnych.
– Stop aluminium seria 4000 – odnosi się do stopów aluminium z krzemem. Materiały te wyróżnia znakomita odporność na korozję oraz wysoka wytrzymałość. Stosuje się je do produkcji felg oraz narzędzi.
– Stop aluminium seria 5000 – obejmuje stopy aluminium z magnezem. Wyróżniają się one wysoką odpornością na rdzę oraz średnią wytrzymałością. Można poddawać je anodowaniu oraz spawaniu. Materiały te wykorzystuje się do produkcji sprzętu AGD, oraz w przemyśle chemicznym, budowlanym oraz spożywczym.
– Seria 6000 – to stopy aluminium i magnezu oraz krzemu. Wyróżniają się świetną odpornością na korozję oraz plastycznością. Wykorzystuje się je w: meblarstwie, oświetleniu, budownictwie, elektronice, elementach wyposażenia wnętrz. W przemyśle górniczym, chemicznym, spożywczym i stoczniowym oraz w elementach nośnych ciężarówek, autobusów, statków, dźwigów, wagonów, mostów oraz barier.
– Seria 7000 – obejmuje stopy aluminium z cynkiem i magnezem. Podczas obróbki cieplnej zyskują bardzo wysoki poziom wytrzymałości, ale mają zaś średnią odporność na korozję. Stopy te można poddawać obróbce skrawaniem oraz spawaniu. Wykorzystuje się je w elementach maszyn, sprzęcie sportowym oraz w obciążonych elementach konstrukcji oraz częściach samolotów.
– Seria 8000 – odnosi się do wszystkich pozostałych stopów aluminium, zarówno ich własności, jak i podatność na obróbkę mechaniczną zależą od składu chemicznego.
Jeśli pojawią się jakiekolwiek pytania, zapraszamy do kontaktu: kontakt