Сплав 1400Ш

Расшифровка марки 1400Ш и связь с АМц

Сплав 1400Ш — деформируемый алюминиево-марганцевый сплав системы Al–Mn. В отечественной четырёхзначной цифровой системе обозначений код 1400 соответствует буквенной марке АМц (алюминий с марганцем). Это два равнозначных обозначения одного и того же сплава; буквенная маркировка исторически сложилась раньше, цифровая введена в конце 1960-х годов.

Суффикс «Ш» — не сортовая разновидность и не отдельная марка. Согласно ГОСТ 4784-2019, буква «Ш» означает, что к данной партии предъявляются дополнительные требования по содержанию токсичных примесей, и полуфабрикаты пригодны для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами. Подробно — в разделе о пищевом назначении.

По системе легирования сплав Al–Mn относится к международной серии 3xxx. Ближайший зарубежный аналог — AA 3003 (AlMn1Cu).

Химический состав сплава 1400Ш по ГОСТ 4784-2019

Элемент	Содержание, % масс.	Роль в сплаве
Алюминий (Al)	основа (96,35–99,0)	Основной компонент
Марганец (Mn)	1,0–1,5	Единственный легирующий элемент: упрочнение, стабилизация структуры
Железо (Fe)	до 0,7	Примесь; уменьшает растворимость Mn, ограничивается
Кремний (Si)	до 0,6	Примесь; уменьшает растворимость Mn, расширяет интервал кристаллизации
Медь (Cu)	0,05–0,20	Примесь; содержание ограничено для сохранения коррозионной стойкости
Цинк (Zn)	до 0,10	Примесь
Прочие, каждая	до 0,05	—
Прочие, сумма	до 0,15	—

Примечание: для листовых заготовок, подвергаемых дальнейшей формовке, допускается ввод до 0,2% Ti в качестве модификатора зерна (в сумму примесей не включается).

Марганец — единственный целевой легирующий элемент. Он образует в матрице дисперсные частицы фаз Al₆Mn и AlMnSi, которые тормозят рост зерна при горячей деформации и повышают прочность через твёрдорастворное и дисперсионное упрочнение. Марганец также повышает потенциал матрицы, снижая скорость общей коррозии. Железо и кремний уменьшают растворимость Mn в алюминии — поэтому их содержание нормировано.

Физические свойства сплава 1400 (АМц)

Свойство	Значение
Плотность	2,73 г/см³
Интервал плавления (солидус–ликвидус)	643–654 °С
Модуль упругости (Юнга)	0,71 × 105 МПа (71 ГПа)
Теплопроводность	180 Вт/(м·°С)
Коэффициент линейного расширения (20–100 °С)	24 × 10–6 °С–1
Удельная теплоёмкость	1088 Дж/(кг·°С)

Высокая теплопроводность (180 Вт/(м·°С) — втрое выше, чем у нержавеющей стали) определяет применение сплава в теплообменном оборудовании.

Механические свойства и состояния поставки

Сплав 1400 (АМц) не упрочняется термической обработкой: закалка и старение для сплавов системы Al–Mn неэффективны. Единственный метод повышения прочности — холодная деформация (нагартовка). Полуфабрикаты выпускаются в трёх состояниях:

• М (АМцМ) — мягкое, отожжённое: максимальная пластичность, минимальная прочность. Оптимально для деталей, получаемых глубокой вытяжкой, гибкой, формовкой.
• П (АМцП) — полунагартованное (~40% обжатия): компромисс между прочностью и пластичностью.
• Н (АМцН) — нагартованное (~80% обжатия): максимальная прочность, сниженная пластичность. Применяется там, где важна жёсткость тонкостенных конструкций.

Гарантированные механические свойства по видам полуфабрикатов

Полуфабрикат / ГОСТ	Состояние	σв, МПа	δ5, %
Прутки прессованные, ГОСТ 21488	без термообработки	≥ 100	≥ 20
Трубы прессованные, ГОСТ 18482	без термообработки	≥ 100	≥ 12
Трубы холоднодеформированные, ГОСТ 18475	отожжённые	90–135	≥ 15
Трубы холоднодеформированные, ГОСТ 18475	нагартованные	≥ 135	—
Плиты, ГОСТ 17232	—	110–120	12–15
Профили прессованные, ГОСТ 8617	—	≥ 98	≥ 16

Твёрдость: HB 30 (отожжённое состояние) / HB 55 (нагартованное).

Для конструкций, требующих прочности выше 200 МПа, сплав 1400 не подходит — следует рассматривать сплавы серии Al–Mg–Si (например, АД31) или Al–Zn–Mg.

Коррозионная стойкость и свариваемость

Сплав 1400Ш обладает высокой коррозионной стойкостью: стоек в атмосферных условиях, морской воде, растворах большинства органических кислот, нейтральных солях. Главный фактор — марганец. Фазы Al₆Mn имеют электродный потенциал, близкий к потенциалу алюминиевой матрицы, что минимизирует межзёренную гальваническую коррозию. Медь в данном диапазоне содержаний (0,05–0,20%) не является целевым защитным элементом; её содержание ограничивается именно для предотвращения снижения корстойкости.

Свариваемость — без ограничений. Предварительный подогрев не требуется, послесварочная термообработка не нужна. Прочность сварного соединения соответствует основному металлу в отожжённом состоянии. При сварке плавлением применяется присадочная проволока СвАМц; допустимы аргонодуговая (TIG/MIG), контактная и газовая сварка.

Нагартованные изделия при нагреве в зоне сварного шва теряют упрочнение — прочность в зоне термического влияния снижается до уровня отожжённого состояния. Это необходимо учитывать при расчёте сварных конструкций из нагартованных полуфабрикатов.

Суффикс «Ш»: требования для пищевого назначения

По ГОСТ 4784-2019 (п. 2.11) и ГОСТ 4784-97 (п. 3.8) марки алюминия и алюминиевых сплавов, применяемых для изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, дополнительно маркируются буквой «Ш». Химический состав самого сплава при этом не меняется, но изготовитель обязан гарантировать и подтверждать следующие нормы по вредным примесям:

• Свинец (Pb): не более 0,15%
• Мышьяк (As): не более 0,015%
• Цинк (Zn): не более 0,30%
• Бериллий (Be): не более 0,0005%

Базовый состав 1400/АМц эти требования выполняет — в том числе по Zn (норматив 0,30% при фактическом максимуме 0,10%). Ключевым является гарантированный контроль Pb и As по каждой плавке. При оформлении заказа на пищевое оборудование суффикс «Ш» необходимо указывать явно: именно это обязывает поставщика предоставить данные химанализа плавки с указанием содержания токсичных примесей.

Если для пищевого оборудования требуется лист без покрытия с максимально чистой матрицей, возможно применение пищевого алюминиевого листа А5М — технического алюминия с чистотой ≥99,5%.

Обработка давлением и термическая обработка

Горячая деформация (ковка, штамповка, прессование) выполняется при температуре 420–475 °С. Нагрев выше 480 °С нежелателен — возможен пережог по легкоплавким составляющим (солидус сплава 643 °С).

Холодная деформация возможна в широком диапазоне обжатий. Материал хорошо поддаётся листовой штамповке, вытяжке, гибке как в отожжённом, так и в нагартованном состоянии.

Отжиг (для снятия нагартовки): 300–500 °С, охлаждение на воздухе; рекомендуемый диапазон 330–380 °С. Более высокие температуры применяются для ускорения рекристаллизации толстостенных изделий, но не повышают конечных свойств.

Области применения сплава 1400Ш (АМц)

Сочетание лёгкости, высокой коррозионной стойкости, хорошей теплопроводности и неограниченной свариваемости при умеренных требованиях к прочности определяет следующие типовые применения:

• Сварные ёмкости и резервуары: хранение и транспортировка жидкостей — химическая, пищевая, нефтехимическая промышленность;
• Трубопроводы топлива и масел: бензопроводы, маслопроводы, трубки тормозной системы;
• Теплообменное оборудование: радиаторы охлаждения, оребрённые теплообменники — высокая теплопроводность делает этот сплав предпочтительным;
• Пищевое оборудование и посуда (только исполнение 1400Ш): варочные котлы, технологические ванны, разделочный инвентарь;
• Строительные и декоративные конструкции: облицовочные панели, профили перегородок, кровельные элементы;
• Автомобильная промышленность: топливные баки, детали систем охлаждения.

Сплав не применяют в несущих и ответственных нагруженных конструкциях из-за умеренной прочности. Нагартованные изделия нельзя использовать при длительном воздействии температур выше 150–180 °С — нагартовка постепенно снимается.

Формы поставки и нормативная документация

Полуфабрикаты из сплава 1400Ш (АМц) поставляются в следующих видах:

• листы — ГОСТ 21631;
• ленты — ГОСТ 13726;
• плиты — ГОСТ 17232;
• прутки прессованные — ГОСТ 21488;
• трубы прессованные — ГОСТ 18482;
• трубы холоднодеформированные — ГОСТ 18475;
• профили прессованные — ГОСТ 8617 и серия ГОСТ 13616–13738;
• проволока — ГОСТ 14838, ГОСТ Р 57517;
• фольга — ГОСТ 618.

Марочный стандарт — ГОСТ 4784-2019 (действует с 1 сентября 2019 г., заменил ГОСТ 4784-97). Подробнее о листовой продукции этого сплава — на странице алюминиевый лист АМцМ/АМц.

Зарубежные аналоги сплава 1400 (АМц)

Система / Стандарт	Обозначение	Регион
AA / UNS	3003 / A93003	США
EN 573-3	EN AW-3003 / AlMn1Cu	ЕС
DIN (историческое)	3.0517	Германия
BS	3103	Великобритания
JIS	3003	Япония

Аналоги являются ближайшими по составу, но не идентичны. EN AW-3103 (британский BS 3103) отличается от EN AW-3003 пониженным содержанием меди (Cu ≤ 0,10% вместо 0,05–0,20%). При замене необходима проверка соответствия конкретным требованиям применения.