Czym jest stop aluminium?
Stop aluminium to kompozycja chemiczna, w której inne pierwiastki są dodawane do czystego aluminium w celu poprawy jego właściwości, przede wszystkim w celu zwiększenia jego wytrzymałości. Te inne pierwiastki obejmują żelazo, krzem, miedź, magnez, mangan i cynk w ilościach, które łącznie mogą stanowić nawet 15 procent stopu według masy. Stopom przypisuje się czterocyfrowy numer, w którym pierwsza cyfra identyfikuje ogólną klasę lub serię, charakteryzującą się głównymi pierwiastkami stopowymi.
Czysty aluminium
Seria 1xxx
Stopy serii 1xxx składają się z aluminium o czystości 99 procent lub wyższej. Ta seria ma doskonałą odporność na korozję, doskonałą obrabialność, a także wysoką przewodność cieplną i elektryczną. 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 obróbki cieplnej
Niektóre stopy są wzmacniane przez obróbkę cieplną w roztworze, a następnie hartowanie lub szybkie chłodzenie. Obróbka cieplna polega na podgrzaniu stałego, stopowego metalu do określonego punktu. Elementy stopu, zwane substancją rozpuszczoną, są równomiernie rozprowadzane w aluminium, umieszczając je w stałym roztworze. Metal jest następnie hartowany lub szybko chłodzony, co zamraża atomy substancji rozpuszczonej na miejscu. Atomy substancji rozpuszczonej łączą się w rezultacie w drobno rozproszony osad. Dzieje się to w temperaturze pokojowej, co nazywa się naturalnym starzeniem lub w piecu niskotemperaturowym, co nazywa się sztucznym starzeniem.
Seria 2xxx
W serii 2xxx miedź jest używana jako główny pierwiastek stopowy i może być znacznie wzmocniona poprzez obróbkę cieplną w roztworze. Stopy te posiadają dobrą kombinację wysokiej wytrzymałości i odporności, ale nie mają poziomów odporności na korozję atmosferyczną, jak wiele innych stopów aluminium. Dlatego stopy te są zwykle malowane lub pokrywane w celu narażenia na takie działanie. Zazwyczaj pokrywa się je stopem o wysokiej czystości lub stopem serii 6xxx, aby były w dużym stopniu odporne na korozję. Stop 2024 jest prawdopodobnie najbardziej znanym stopem lotniczym.
Seria 6xxx
Seria 6xxx jest wszechstronna, podatna na obróbkę cieplną, wysoce formowalna, spawalna i ma umiarkowanie wysoką wytrzymałość połączoną z doskonałą odpornością na korozję. Stopy z tej serii zawierają krzem i magnez, aby utworzyć krzemek magnezu w stopie. Produkty wytłaczane z serii 6xxx są pierwszym wyborem do zastosowań architektonicznych i konstrukcyjnych. Stop 6061 jest najszerzej stosowanym stopem z tej serii i jest często stosowany w ramach ciężarówek i statków. Ponadto, niektóre obudowy telefonów zostały wykonane ze stopu serii 6xxx.
Seria 7xxx
Cynk jest głównym czynnikiem stopowym dla tej serii, a gdy magnez jest dodawany w mniejszej ilości, powstaje obrabialny cieplnie, bardzo wytrzymały stop. Inne pierwiastki, takie jak miedź i chrom, mogą być również dodawane w małych ilościach. Najbardziej powszechnie znanymi stopami są 7050 i 7075, które są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym.
Stopy niepodlegające obróbce cieplnej
Stopy niepoddane obróbce cieplnej są wzmacniane poprzez obróbkę na zimno. Obróbka na zimno ma miejsce podczas walcowania lub kucia i polega na „obróbce” metalu w celu jego wzmocnienia. Na przykład, podczas walcowania aluminium do cieńszych grubości, staje się ono mocniejsze. Dzieje się tak, ponieważ obróbka na zimno powoduje powstawanie dyslokacji i wakatów w strukturze, co następnie hamuje ruch atomów względem siebie. Zwiększa to wytrzymałość metalu. Elementy stopowe, takie jak magnez, nasilają ten efekt, co skutkuje jeszcze większą wytrzymałością.
Seria 3xxx
Mangan jest głównym pierwiastkiem stopowym w tej serii, często z dodanymi mniejszymi ilościami magnezu. Jednak tylko ograniczony procent manganu może być skutecznie dodany do aluminium. 3003 jest popularnym stopem do ogólnego zastosowania, ponieważ ma umiarkowaną wytrzymałość i dobrą obrabialność i może być stosowany w takich zastosowaniach, jak wymienniki ciepła i przybory kuchenne. Stop 3004 i jego modyfikacje są stosowane w korpusach aluminiowych puszek do napojów.
Seria 4xxx
Stopy serii 4xxx są łączone z krzemem, który można dodawać 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 czynnikiem stopowym w serii 5xxx i jest jednym z najskuteczniejszych i najszerzej stosowanych pierwiastków stopowych dla aluminium. Stopy z tej serii posiadają umiarkowane do wysokich właściwości wytrzymałościowych, a także dobrą spawalność i odporność na korozję w środowisku morskim. Z tego powodu stopy aluminium i magnezu są szeroko stosowane w budownictwie, zbiornikach magazynowych, naczyniach ciśnieniowych i zastosowaniach morskich. Przykłady typowych zastosowań stopów obejmują: 5052 w elektronice, 5083 w zastosowaniach morskich, anodowane arkusze 5005 do zastosowań architektonicznych i 5182, z którego wykonuje się aluminiowe wieczka puszek na napoje.
