Czym jest stop aluminium?
Stop aluminium to kompozycja chemiczna, w której do czystego aluminium dodaje się inne pierwiastki w celu poprawy jego właściwości, przede wszystkim zwiększenia wytrzymałości. Do tych pierwiastków należą żelazo, krzem, miedź, magnez, mangan i cynk w ilościach, które łącznie mogą stanowić nawet 15% masy stopu. Stopy są oznaczane czterocyfrowym numerem, 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% lub wyższej. Seria ta charakteryzuje się doskonałą odpornością na korozję, doskonałą obrabialnością oraz wysoką przewodnością cieplną i elektryczną. Właśnie dlatego stopy serii 1xxx są powszechnie stosowane w liniach przesyłowych, czyli sieciach energetycznych. Popularne 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 poprzez obróbkę cieplną w roztworze, a następnie hartowanie, czyli szybkie chłodzenie. Obróbka cieplna polega na podgrzaniu stałego metalu stopowego do określonej temperatury. Pierwiastki stopowe, zwane substancją rozpuszczoną, są jednorodnie rozprowadzane w aluminium, umieszczając je w stałym roztworze. Metal jest następnie hartowany, czyli szybko schładzany, co powoduje zamrożenie atomów substancji rozpuszczonej. Atomy substancji rozpuszczonej łączą się w drobno rozproszony osad. Proces ten zachodzi w temperaturze pokojowej, co nazywa się starzeniem naturalnym, lub w piecu niskotemperaturowym, co nazywa się starzeniem sztucznym.
Seria 2xxx
W serii 2xxx miedź jest głównym składnikiem stopowym i można ją znacznie wzmocnić poprzez obróbkę cieplną w roztworze. Stopy te charakteryzują się dobrym połączeniem wysokiej wytrzymałości i udarności, ale nie charakteryzują się tak wysoką odpornością na korozję atmosferyczną, jak wiele innych stopów aluminium. Dlatego stopy te są zazwyczaj malowane lub platerowane w celu zapewnienia im odpowiedniej odporności na korozję. Zazwyczaj plateruje się je stopem o wysokiej czystości lub stopem serii 6xxx, aby zapewnić im znaczną odporność na korozję. Stop 2024 jest prawdopodobnie najbardziej znanym stopem lotniczym.
Seria 6xxx
Stopy z serii 6xxx są wszechstronne, podatne na obróbkę cieplną, wysoce formowalne, spawalne i charakteryzują się umiarkowanie wysoką wytrzymałością 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 samochodów ciężarowych i statków. Ponadto, niektóre obudowy telefonów zostały wykonane ze stopu serii 6xxx.
Seria 7xxx
Cynk jest głównym składnikiem stopowym w tej serii, a dodatek magnezu w mniejszej ilości pozwala uzyskać stop o bardzo wysokiej wytrzymałości, nadający się do obróbki cieplnej. Inne pierwiastki, takie jak miedź i chrom, mogą być również dodawane w niewielkich ilościach. Najbardziej 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 plastyczną na zimno. Obróbka plastyczna na zimno odbywa się podczas walcowania lub kucia i polega na „obróbce” metalu w celu jego wzmocnienia. Na przykład, walcowanie aluminium do cieńszych arkuszy powoduje jego wzmocnienie. Dzieje się tak, ponieważ obróbka plastyczna na zimno powoduje powstawanie dyslokacji i luk w strukturze, co hamuje ruch atomów względem siebie. Zwiększa to wytrzymałość metalu. Dodatki stopowe, takie jak magnez, nasilają ten efekt, co przekłada się na jeszcze większą wytrzymałość.
Seria 3xxx
Mangan jest głównym pierwiastkiem stopowym w tej serii, często z dodatkiem mniejszych ilości magnezu. Jednak tylko niewielki procent manganu może być skutecznie dodany do aluminium. Stop 3003 to popularny stop ogólnego zastosowania, ponieważ charakteryzuje się umiarkowaną wytrzymałością i dobrą obrabialnością, i może być stosowany w takich zastosowaniach jak wymienniki ciepła i naczynia 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 dodać w odpowiednich ilościach, aby obniżyć temperaturę topnienia aluminium, bez powodowania kruchości. Dzięki temu seria 4xxx wytwarza doskonałe druty spawalnicze i luty twarde, gdzie wymagana jest niższa temperatura topnienia. Stop 4043 jest jednym z najczęściej stosowanych spoiw do spawania stopów serii 6xxx w zastosowaniach konstrukcyjnych i motoryzacyjnych.
Seria 5xxx
Magnez jest głównym składnikiem stopowym w serii 5xxx i jednym z najskuteczniejszych i najszerzej stosowanych pierwiastków stopowych do aluminium. Stopy z tej serii charakteryzują się umiarkowaną do wysokiej wytrzymałości, 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 popularnych zastosowań stopów obejmują: stop 5052 w elektronice, stop 5083 w zastosowaniach morskich, anodowane arkusze 5005 do zastosowań architektonicznych oraz stop 5182 do produkcji aluminiowych wieczek puszek na napoje.
