Сплав 1141Ш

Сплав 1141Ш — деформируемый алюминиевый сплав системы Al–Cu–Mg–Fe–Ni (жаропрочный ковочный сплав). Альтернативное буквенное обозначение по ГОСТ 4784-2019 — АК4-1Ш. Цифровое обозначение 1141 относится к российской системе нумерации ГОСТ, где первая цифра «1» указывает на основу — алюминий. Суффикс Ш означает, что полуфабрикат соответствует требованиям к изделиям, контактирующим с пищевыми продуктами: содержание свинца ≤ 0,15 %, мышьяка ≤ 0,015 %, цинка ≤ 0,3 %, бериллия ≤ 0,0005 % (ГОСТ 4784-2019, п. 2.11).

По системе легирования сплав близок к дуралюминам, однако вместо марганца дополнительно содержит железо и никель, что обеспечивает жаропрочность. В международной классификации ближайший аналог — AA 2618 / EN AW-2618A (серия Al–Cu, 2xxx).

Химический состав сплава 1141Ш по ГОСТ 4784-2019

Массовые доли элементов (%) по ГОСТ 4784-2019 (таблица 2, система Al–Cu–Mg):

Элемент	Содержание, %
Al	Основа (≈ 93–95 %)
Cu	1,9–2,7
Mg	1,2–1,8
Fe	0,8–1,4
Ni	0,8–1,4
Si	до 0,35
Ti	0,02–0,10
Zn	до 0,30
Mn	до 0,20
Cr	до 0,10
Прочие (каждый)	до 0,05
Прочие (сумма)	до 0,10

Fe и Ni образуют дисперсные интерметаллиды (Al₃Ni, Al₉FeNi), которые не растворяются при закалке и тормозят рост зерна при нагреве — именно этим обусловлена жаропрочность сплава. Cu и Mg обеспечивают упрочнение при старении через выделение фаз S’ (Al₂CuMg) и θ’ (Al₂Cu).

Механические свойства 1141Ш (состояние Т1)

Все приведённые значения — для состояния Т1 (закалка + искусственное старение). Без термообработки сплав существенно мягче; поставка в другом состоянии должна оговариваться отдельно.

Свойство	Значение	Примечание
Предел прочности σв	365–420 МПа	зависит от вида полуфабриката и направления
Предел текучести σ0,2	255–325 МПа	продольное направление для прутков и штамповок
Относительное удлинение δ	4–6 %	4 % — поперечное направление штамповок; 6 % — прутки
Твёрдость по Бринеллю	109 HB	штамповки
Модуль упругости E	72 ГПа	типовое значение для Al–Cu–Mg сплавов

Физические свойства

Свойство	Значение
Плотность	2,8 г/см³
Теплопроводность λ (при 25 °С)	145–149 Вт/(м·°С)
КТЛР (диапазон 20–100 °С)	25,2 × 10⁻⁶ °С⁻¹
Удельное электросопротивление (20 °С)	5,50 × 10⁻⁸ Ом·м

Жаропрочность: главное отличие от обычных ковочных сплавов

В отличие от дуралюминов серии Д1/Д16, сплав АК4-1(Ш) сохраняет удовлетворительную прочность при повышенных температурах. Дисперсные интерметаллиды на основе Fe и Ni стабильны при нагреве и не коагулируют так быстро, как выделения в дуралюминах. Сплав применяется в деталях, длительно работающих при температурах до 200–250 °С. При температурах выше 250 °С прочностные характеристики существенно снижаются, поэтому для более высоких температур используют сплавы на никелевой или жаростойкой основе.

Термическая обработка сплава 1141Ш

Для получения нормируемых механических свойств обязательна термообработка по режиму Т1:

• Закалка: нагрев до 525–535 °С, охлаждение в воде.
• Искусственное старение: выдержка при 170 °С в течение 16 ч.

Возможен также отжиг (для снятия напряжений или перед повторной обработкой давлением). Естественное старение после закалки без последующего искусственного не даёт нормативных прочностных характеристик для ответственных деталей.

Технологические свойства: обработка давлением и резанием

Сплав 1141Ш хорошо деформируется в горячем состоянии. Основные методы получения деталей — свободная ковка, горячая штамповка, горячее прессование. Холодная штамповка применима в отожжённом состоянии и ограничена по сложности формы.

Обрабатываемость резанием — хорошая (в состоянии Т1). Сплав не склонен к налипанию на инструмент, допускает высокие скорости резания.

Сварка: плавочные методы сварки (MIG, TIG, газовая) для сплавов типа Al–Cu–Mg нежелательны из-за риска образования горячих трещин в зоне термического влияния. Допустима контактная (точечная и шовная) сварка — сплав удовлетворительно соединяется этим способом.

Коррозионная стойкость удовлетворительная. Для деталей, эксплуатируемых в агрессивных средах, рекомендуется анодирование или нанесение лакокрасочного покрытия.

Область применения сплава АК4-1Ш

Сплав предназначен для средненагруженных деталей сложной формы, работающих при повышенных температурах. Основная область — авиадвигателестроение и смежные производства:

• колёса и диски компрессоров реактивных двигателей;
• крыльчатки насосов и вентиляторов;
• лопатки диффузоров;
• воздухозаборники;
• штампованные детали горячей зоны двигателя;
• корпусные детали маслосистем и топливной аппаратуры, контактирующие с пищевыми жидкостями (суффикс Ш).

О требованиях к алюминию, допущенному к контакту с пищевыми продуктами, подробнее — на странице пищевой алюминиевый лист А5М/А5.

Международные аналоги 1141Ш

Стандарт	Обозначение
США (AA / ASTM)	2618
Европа (EN)	EN AW-2618A
Япония (JIS)	2618

Аналоги не являются полностью взаимозаменяемыми: химические составы незначительно различаются, нормативные требования к механическим свойствам задаются национальными стандартами. При замене на импортный аналог необходима проверка соответствия конкретным техническим условиям.

Формы поставки 1141Ш

Полуфабрикаты из сплава 1141Ш (АК4-1Ш) поставляются в соответствии с профильными ГОСТ и ОСТ на готовые изделия:

• Поковки и штампованные поковки — ОСТ 1-90073-85;
• Плиты — ГОСТ 17232-99;
• Прутки прессованные — ГОСТ 21488-97;
• Листы — по соответствующему ОСТ;
• Профили и трубы прессованные — ОСТ 1-92014-90.

Марки и химический состав регламентируются ГОСТ 4784-2019 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки».

Среди деформируемых алюминиевых сплавов для прессованных конструкций см. также сплав АД33 — ковочный сплав системы Al–Mg–Si с иным профилем прочности и свариваемости.