Сплав АМц

Сплав АМц — деформируемый алюминиевый сплав системы Al–Mn (алюминий–марганец). Относится к числу термически неупрочняемых, коррозионностойких материалов с высокой пластичностью и свариваемостью без ограничений. Благодаря сочетанию технологичности, стойкости к коррозии и невысокой стоимости сплав АМц получил широкое распространение в промышленности — от автомобилестроения до пищевого оборудования.

Расшифровка марки и система обозначений

В обозначении марки АМц буква «А» указывает на алюминиевую основу, «Мц» — на марганец как основной легирующий элемент. Материал выпускается в нескольких состояниях поставки, каждое из которых имеет собственное обозначение:

• АМц — без дополнительной обработки (горячекатаное состояние);
• АМцМ — мягкое, отожжённое состояние (после рекристаллизационного отжига);
• АМцН — нагартованное (упрочнённое холодной деформацией) состояние;
• АМцН2 — полунагартованное состояние (промежуточная степень деформации).

Химический состав во всех указанных состояниях одинаков — различаются только механические свойства, определяемые режимом обработки.

Химический состав сплава АМц

Химический состав регламентируется ГОСТ 4784-2019 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки» (ранее — ГОСТ 4784-97). Алюминий является основой сплава, его содержание определяется как разность между 100 % и суммой всех примесей и легирующих элементов.

Элемент	Массовая доля, %
Al (алюминий)	Основа (≈96,35–99)
Mn (марганец)	1,0–1,5
Fe (железо)	до 0,7
Si (кремний)	до 0,6
Cu (медь)	0,05–0,20
Zn (цинк)	до 0,10
Ti (титан)*	до 0,20
Прочие примеси (каждая / сумма)	до 0,05 / до 0,15

* Титан вводится для листовых заготовок, подвергаемых дальнейшей формовке, с целью получения мелкозернистой структуры.

Влияние легирующих элементов и примесей

Марганец (1,0–1,5 %) — основной легирующий элемент. Повышает прочность по сравнению с техническим алюминием, стабилизирует структуру нагартованного металла при комнатной и повышенной температурах. При этом несколько снижает коррозионную стойкость относительно чистого алюминия.

Железо и кремний — основные примеси. Оба элемента уменьшают растворимость марганца в алюминии. Кремний увеличивает интервал кристаллизации, что может повышать склонность к горячеломкости.

Медь (0,05–0,20 %) — вводится для повышения стойкости к расслаивающей коррозии, которая может проявляться в нагартованном состоянии при высоких степенях деформации.

Титан (до 0,20 %) — измельчает зерно при кристаллизации, улучшая однородность механических свойств листового проката.

Зарубежные аналоги сплава АМц

Сплав АМц по химическому составу и свойствам близок к ряду зарубежных марок системы Al–Mn:

Страна / система	Обозначение аналога
США (AA / UNS)	3003 (A93003)
Европа (EN)	EN AW-3003, EN AW-3103
Великобритания	3103
Япония (JIS)	3003

Следует учитывать, что аналогия приблизительная — допуски по примесям и конкретные диапазоны легирования могут различаться.

Физические свойства алюминиевого сплава АМц

Физические свойства сплава АМц близки к свойствам технического алюминия, что обусловлено высоким содержанием основного элемента и низкой степенью легирования.

Параметр	Значение
Плотность	2730 кг/м³ (справочное)
Интервал плавления (солидус–ликвидус)	≈643–657 °С
Модуль упругости (E)	≈71 ГПа (0,71·10⁵ МПа)
Удельное электросопротивление	34,5 нОм·м
Коэффициент линейного расширения (20–100 °С)	≈23,2·10⁻⁶ 1/°С
Магнитные свойства	Парамагнетик (немагнитный)

Высокая теплопроводность и электропроводность (близкие к значениям для технического алюминия) делают сплав АМц пригодным для теплообменного и электротехнического оборудования.

Механические свойства сплава АМц

Сплав АМц — малопрочный, но высокопластичный материал. Поскольку он относится к термически неупрочняемым сплавам, повысить его прочность можно только нагартовкой (холодной пластической деформацией). Механические характеристики существенно зависят от состояния поставки.

Свойство	АМцМ (отожжённое)	АМцН (нагартованное)
Твёрдость HB 10⁻¹, МПа	30	55
Временное сопротивление разрыву (σв), МПа	≈100–130	≈145–220
Предел текучести (σ0,2), МПа	≈40–50	≈120–180
Относительное удлинение (δ), %	18–23	5–10

Примечание: конкретные значения зависят от вида полуфабриката, толщины проката и степени деформации. Приведённые данные носят ориентировочный характер.

При нагартовке предел прочности возрастает на 50–70 % относительно отожжённого состояния, однако пластичность при этом снижается. Низкий предел текучести в отожжённом состоянии не позволяет использовать сплав АМц для несущих и ответственных конструкций, работающих под значительными нагрузками.

Коррозионная стойкость

Сплав АМц обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в пресной воде и в среде многих органических соединений. В отожжённом состоянии (АМцМ) стойкость к коррозии практически равна стойкости технического алюминия марки АД1.

В нагартованном состоянии (АМцН) коррозионная стойкость несколько снижается. При высоких степенях деформации возможно проявление расслаивающей коррозии. Введение меди (до 0,2 %) в состав сплава частично компенсирует этот эффект.

Для работы в агрессивных средах (морская вода, кислые и щелочные растворы) рекомендуется применение дополнительных защитных покрытий — анодирование, лакокрасочные покрытия и др.

Технологические свойства и обработка

Свариваемость сплава АМц

Сплав АМц сваривается всеми видами сварки без ограничений — аргонодуговой (TIG, MIG), контактной, газовой. Предварительный подогрев перед сваркой и последующая термообработка швов не требуются. Прочность сварного соединения приблизительно равна прочности основного металла в отожжённом состоянии. Для сварки применяется проволока сварочная СвАМц.

В зоне термического влияния сварного шва нагартованный материал разупрочняется до уровня отожжённого — это необходимо учитывать при проектировании сварных конструкций из АМцН.

Деформируемость и обработка давлением

Сплав АМц хорошо поддаётся обработке давлением в горячем и холодном состоянии: штамповке, гибке, вытяжке, чеканке, прокатке. Параметры штампуемости листов в отожжённом состоянии: коэффициент вытяжки K_выт = 1,8–1,9; коэффициент отбортовки K_отб = 1,4–1,5; минимальный радиус гиба R_min = (0,5–0,8)·s, где s — толщина листа.

Обрабатываемость резанием

Обрабатываемость резанием оценивается как удовлетворительная. В отожжённом состоянии она хуже из-за высокой пластичности материала (налипание на инструмент). Нагартовка улучшает качество обработки — стружка легче отделяется.

Термическая обработка

Сплав АМц не упрочняется термической обработкой (закалкой и старением). Единственный применяемый вид термообработки — рекристаллизационный отжиг для снятия нагартовки. Отжиг проводится при температуре 300–500 °С с последующим охлаждением на воздухе.

Формы поставки проката из сплава АМц

Сплав АМц выпускается в широком сортаменте деформированных полуфабрикатов:

Вид проката	Нормативный документ
Листы, в том числе лист АМцМ / АМц	ГОСТ 21631
Ленты	ГОСТ 13726
Плиты	ГОСТ 17232
Прутки прессованные	ГОСТ 21488
Трубы прессованные	ГОСТ 18482
Трубы холоднодеформированные	ГОСТ 18475
Профили прессованные	ГОСТ 8617
Проволока	ГОСТ 14838

Все перечисленные полуфабрикаты могут поставляться в отожжённом (М), нагартованном (Н) или полунагартованном (Н2) состояниях, в зависимости от требований к механическим свойствам и дальнейшей обработке.

Области применения сплава АМц в промышленности

Сплав АМц применяется там, где требуется сочетание коррозионной стойкости, пластичности и технологичности при отсутствии высоких требований к прочности. Основные области использования:

Автомобилестроение и транспорт

Радиаторы охлаждения двигателей и масляные радиаторы — высокая теплопроводность обеспечивает эффективный теплообмен. Сварные топливные баки — коррозионная стойкость в среде нефтепродуктов и свариваемость без ограничений позволяют получать герметичные ёмкости. Трубопроводы бензиновых и масляных систем.

Строительство и архитектура

Лёгкие ненесущие конструкции — оконные и дверные рамы, декоративные элементы фасадов, кровельные панели. Из-за низкой прочности сплав АМц не допускается к применению в несущих и ответственных элементах строительных конструкций.

Пищевая промышленность

Ёмкости для хранения и транспортировки пищевых продуктов, технологическое оборудование, тара и упаковка. Сплав АМц допущен к контакту с пищевыми средами благодаря химической инертности алюминия и отсутствию токсичных легирующих добавок.

Теплообменное оборудование

Теплообменники, конденсаторы, испарители — везде, где требуется эффективная передача тепла в сочетании с коррозионной стойкостью к рабочим средам.

Общее машиностроение и приборостроение

Корпуса приборов, кожухи оборудования, малонагруженные детали механизмов, элементы мебели и предметов интерьера. Сплав АМц также используется для узлов подъёмно-транспортного оборудования (элементы лифтовых кабин, кожухи подъёмных механизмов), не несущих значительных нагрузок.

Достоинства и ограничения сплава АМц

Достоинства

• Высокая коррозионная стойкость, близкая к техническому алюминию;
• Свариваемость всеми видами сварки без предварительного подогрева и последующей термообработки;
• Высокая пластичность в отожжённом состоянии — легко деформируется штамповкой, гибкой, вытяжкой;
• Хорошая теплопроводность и электропроводность;
• Немагнитность;
• Допуск к контакту с пищевыми продуктами;
• Невысокая стоимость по сравнению с более легированными алюминиевыми сплавами.

Ограничения

• Низкая прочность — не подходит для несущих конструкций и деталей, работающих под значительными нагрузками;
• Невозможность термического упрочнения — повышение прочности достигается только нагартовкой за счёт снижения пластичности;
• Снижение коррозионной стойкости в нагартованном состоянии (склонность к расслаивающей коррозии при высоких степенях деформации);
• Удовлетворительная обрабатываемость резанием в отожжённом состоянии.

Условия хранения алюминиевого проката АМц

Хранение и транспортирование полуфабрикатов из сплава АМц осуществляется в соответствии с ГОСТ 9.510 (временная противокоррозионная защита изделий). Прокат хранится в крытых складских помещениях, защищённых от прямого воздействия атмосферных осадков. Контакт с другими металлами (особенно медью и её сплавами) при хранении не допускается во избежание гальванической коррозии.