Co to jest stop aluminium?
Stop aluminium to skład chemiczny, w którym do czystego aluminium dodaje się inne pierwiastki w celu polepszenia jego właściwości, przede wszystkim zwiększenia wytrzymałości. Te inne pierwiastki obejmują żelazo, krzem, miedź, magnez, mangan i cynk w ilościach, które łącznie mogą stanowić aż 15 procent wagowych stopu. Stopom przypisuje się czterocyfrowy numer, w którym pierwsza cyfra określa ogólną klasę lub serię, charakteryzującą się głównymi pierwiastkami stopowymi.
Czyste aluminium
Seria 1xxx
Stopy serii 1xxx składają się z aluminium o czystości 99% lub wyższej. Seria ta charakteryzuje się doskonałą odpornością na korozję, doskonałą urabialnością, a także wysoką przewodnością cieplną i elektryczną. Właśnie dlatego seria 1xxx jest powszechnie stosowana w liniach przesyłowych lub sieciach energetycznych. Typowe oznaczenia stopów w tej serii to 1350 do zastosowań elektrycznych i 1100 do tacek do pakowania żywności.
Stopy do ulepszania cieplnego
Niektóre stopy wzmacnia się poprzez obróbkę cieplną w przesyceniu, a następnie hartowanie lub szybkie chłodzenie. Obróbka cieplna polega na podgrzaniu stałego, stopowego metalu do określonego punktu. Pierwiastki stopowe, zwane substancjami rozpuszczonymi, są równomiernie rozmieszczone w aluminium, umieszczając je w roztworze stałym. Metal jest następnie hartowany lub szybko schładzany, co zamraża atomy substancji rozpuszczonej na miejscu. W rezultacie atomy substancji rozpuszczonej łączą się w drobno rozproszony osad. Zachodzi to w temperaturze pokojowej, co nazywa się naturalnym starzeniem lub w niskiej temperaturze pracy pieca, co nazywa się sztucznym starzeniem.
Seria 2xxx
W serii 2xxx miedź jest stosowana jako główny pierwiastek stopowy i można ją znacznie wzmocnić poprzez obróbkę cieplną przesycającą. Stopy te charakteryzują się dobrą kombinacją wysokiej wytrzymałości i wytrzymałości, ale nie mają takiego poziomu odporności na korozję atmosferyczną, jak wiele innych stopów aluminium. Dlatego stopy te są zwykle malowane lub platerowane w przypadku takich ekspozycji. Zazwyczaj są one pokryte stopem o wysokiej czystości lub stopem serii 6xxx, co zapewnia dużą odporność na korozję. Stop 2024 to prawdopodobnie najbardziej znany stop lotniczy.
Seria 6xxx
Seria 6xxx jest wszechstronna, poddaje się obróbce cieplnej, daje się łatwo formować, spawać i ma umiarkowanie wysoką wytrzymałość w połączeniu z doskonałą odpornością na korozję. Stopy tej serii zawierają krzem i magnez, które tworzą w stopie krzemek magnezu. Produkty wytłaczane z serii 6xxx są pierwszym wyborem do zastosowań architektonicznych i konstrukcyjnych. Stop 6061 jest najczęściej stosowanym stopem w tej serii i jest często stosowany w ramach samochodów ciężarowych i łodzi. Dodatkowo niektóre obudowy telefonów zostały wykonane ze stopu serii 6xxx.
Seria 7xxx
Cynk jest głównym dodatkiem stopowym w tej serii, a gdy dodamy magnez w mniejszej ilości, otrzymamy stop o bardzo wysokiej wytrzymałości, nadający się do obróbki cieplnej. Inne pierwiastki, takie jak miedź i chrom, można również dodawać w małych ilościach. Najbardziej znane stopy to 7050 i 7075, które są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym.
Stopy niepoddawane obróbce cieplnej
Stopy nieobrobione cieplnie są wzmacniane poprzez obróbkę na zimno. Obróbka na zimno ma miejsce podczas walcowania lub kucia i polega na „obróbce” metalu w celu wzmocnienia go. Na przykład podczas walcowania aluminium na cieńszą grubość staje się ono mocniejsze. Dzieje się tak, ponieważ obróbka na zimno powoduje powstawanie dyslokacji i wakatów w strukturze, co następnie utrudnia ruch atomów względem siebie. Zwiększa to wytrzymałość metalu. Pierwiastki stopowe, takie jak magnez, wzmacniają ten efekt, co skutkuje jeszcze większą wytrzymałością.
Seria 3xxx
Mangan jest głównym pierwiastkiem stopowym w tej serii, często z dodatkiem mniejszych ilości magnezu. Jednakże do aluminium można skutecznie dodać tylko ograniczony procent manganu. 3003 jest popularnym stopem ogólnego przeznaczenia, ponieważ ma umiarkowaną wytrzymałość i dobrą urabialność i może być stosowany w takich zastosowaniach, jak wymienniki ciepła i przybory kuchenne. Stop 3004 i jego modyfikacje stosowane są w korpusach aluminiowych puszek napojowych.
Seria 4xxx
Stopy serii 4xxx są łączone z krzemem, który można dodać w wystarczających ilościach, aby obniżyć temperaturę topnienia aluminium bez powodowania kruchości. Z tego powodu seria 4xxx produkuje doskonałe druty spawalnicze i stopy lutownicze, w których wymagana jest niższa temperatura topnienia. Stop 4043 jest jednym z najczęściej stosowanych stopów wypełniających do spawania stopów serii 6xxx do zastosowań konstrukcyjnych i motoryzacyjnych.
Seria 5xxx
Magnez jest głównym środkiem stopowym w serii 5xxx i jest jednym z najskuteczniejszych i powszechnie stosowanych pierwiastków stopowych do aluminium. Stopy tej serii charakteryzują się średnią do wysokiej wytrzymałością, a także dobrą spawalnością i odpornością na korozję w środowisku morskim. Z tego powodu stopy aluminiowo-magnezowe są szeroko stosowane w budownictwie, zbiornikach magazynowych, zbiornikach ciśnieniowych i zastosowaniach morskich. Przykłady typowych zastosowań stopów obejmują: 5052 w elektronice, 5083 w zastosowaniach morskich, anodowane arkusze 5005 do zastosowań architektonicznych i 5182 do produkcji aluminiowych wieczek puszek na napoje.
