Алюминий АД31

Алюминий АД31 — деформируемый сплав системы Al–Mg–Si, относящийся к группе авиалей. Сплав термоупрочняем, обладает высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Широко применяется для производства прессованных профилей, труб, листов и прутков декоративного и конструкционного назначения. Поставляется в чушках для последующей переплавки и прессования.

Сплав АД31: место в системе Al–Mg–Si

АД31 входит в группу деформируемых авиалей — сплавов тройной системы алюминий–магний–кремний. Упрочняющей фазой служит соединение Mg₂Si, выделяющееся при искусственном старении. За счёт малого суммарного содержания легирующих элементов (около 2.35%) сплав обеспечивает хорошую электро- и теплопроводность наряду с удовлетворительной прочностью.

Ближайший международный аналог по химическому составу — сплав 6063 (AA6063 / EN AW-6063). Отличие: в АД31 допускается более высокое содержание железа (до 0.5% против 0.10–0.35% у 6063). Избыточное железо снижает пластичность из-за образования интерметаллидов, но уменьшает склонность к растрескиванию при литье и прессовании. Для декоративных и анодируемых изделий следует запрашивать сплав с Fe ≤ 0.12% (уточнённый состав для анодирования, предусмотренный примечанием к ГОСТ 4784-2019).

К той же группе авиалей относятся сплавы АД33 (6061) и АВ (6151), обладающие более высокой прочностью, однако уступающие АД31 по коррозионной стойкости и прессуемости.

Химический состав по ГОСТ 4784-2019

Состав регулируется межгосударственным стандартом ГОСТ 4784-2019 (заменил ГОСТ 4784-97 с 01.09.2019). В числовых нормативах по сравнению с предшествующей редакцией принципиальных изменений для АД31 нет.

Элемент	Al	Mg	Si	Fe	Mn	Cu	Zn	Cr	Ti
Содержание, %	основа	0.45–0.9	0.2–0.6	до 0.5	до 0.1	до 0.1	до 0.2	до 0.1	до 0.15

Прочие примеси: каждая — не более 0.05%, суммарно — не более 0.15%. Доля алюминия в типичном составе составляет 97.65–99.35%.

Роль основных составляющих:

• Mg + Si — совместно образуют упрочняющую фазу Mg₂Si при термической обработке; соотношение влияет на итоговую прочность и пластичность.
• Fe — снижает склонность к горячим трещинам при литье и прессовании, но при высоком содержании образует игольчатые интерметаллиды β-AlFeSi, ухудшающие пластичность и качество анодированной поверхности.
• Mn — улучшает коррозионную стойкость, подавляет рекристаллизацию.

Механические свойства АД31 в зависимости от состояния

Свойства сплава существенно зависят от состояния термической обработки. Ниже приведены значения для прессованных профилей при температуре +20°C.

Отожжённое состояние (М)

Показатель	Значение
Предел прочности σв	100–120 МПа (10–12 кгс/мм²)
Относительное удлинение δ	23–25%
Обрабатываемость резанием	Неудовлетворительная

После закалки и естественного старения (АД31Т)

Показатель	Значение
Предел прочности σв	до 180–200 МПа (18–20 кгс/мм²)
Относительное удлинение δ	15–20%
Обрабатываемость резанием	Удовлетворительная

После закалки и искусственного старения (АД31Т1)

Показатель	Значение
Прирост прочности к σв отожжённого состояния	до 50%
Твёрдость НВ	около 80 единиц (по шкале НВ)
Обрабатываемость резанием	Удовлетворительная

Плотность сплава — 2710 кг/м³. Рабочий температурный диапазон изделий: от −70 до +50°C. Сплав не обладает ферромагнитными свойствами.

Термическая обработка: режимы закалки и старения

Для упрочнения АД31 применяют закалку с последующим естественным или искусственным старением. Разница в результирующих свойствах определяется режимом старения.

Режим искусственного старения (АД31Т1)

Операция	Температура	Выдержка
Закалка (нагрев под закалку)	520–530°C	По толщине сечения
Искусственное старение (стандарт)	160–170°C	10–12 часов
Старение для переменных нагрузок	150–160°C	10–12 часов

Критичный момент: старение необходимо начать не позднее чем через 1 час после закалки. При нарушении этого условия σв и σ₀.₂ снижаются на 30–50 МПа из-за предварительного распада пересыщенного твёрдого раствора при комнатной температуре.

Искусственное старение при температурах выше 170°C ускоряет процесс, однако снижает пластичность и коррозионную стойкость. Для деталей с высокими требованиями к пластичности старение проводят при температуре не выше 160°C.

Коррозионная стойкость

АД31 — один из наиболее коррозионностойких деформируемых алюминиевых сплавов. На поверхности самопроизвольно формируется плотная оксидная плёнка Al₂O₃, стабильная в нейтральных и слабощелочных средах, атмосферных условиях и морской воде.

Сплав не склонен к коррозионному растрескиванию под напряжением ни в одном из состояний термической обработки. Коррозионная стойкость практически не снижается после сварки — поведение, нетипичное для более высокопрочных алюминиевых сплавов.

Ограничение: сплав нестоек в растворах, содержащих галогены (особенно хлориды в концентрированном виде).

Технологические свойства

АД31 относится к хорошо деформируемым сплавам. Прессуется с высокими скоростями, что делает его стандартным материалом для экструзии сложных профилей. Сваривается без ограничений аргонодуговым (TIG/MIG), а также точечным и шовным методами. После сварки плавлением без последующей термообработки зона шва сохраняет прочность на уровне отожжённого материала.

Обрабатываемость резанием в отожжённом состоянии неудовлетворительная (склонность к налипанию на режущий инструмент). В закалённом и состаренном состоянии — удовлетворительная.

Отлично анодируется. Декоративное анодирование требует минимального содержания железа в составе чушки (Fe ≤ 0.12%) — это условие оговаривается при поставке.

Подробнее о прессованных изделиях из данного сплава — на странице алюминиевая труба АД31. Для электротехнических применений с нормированной проводимостью — см. сплав АД31Е.

Области применения

Сплав применяется там, где от конструкции требуется хорошая коррозионная стойкость, декоративный вид после анодирования или лакирования, и при этом нагрузки умеренные:

• декоративные панели и профили интерьера транспортных средств (отделка кабин воздушных судов);
• архитектурные профили: оконные и дверные рамы, фасадные конструкции, витражные системы;
• трубопроводы и ёмкости для хранения химически агрессивных сред (за исключением галогенсодержащих соединений);
• шины и проводники в электротехнике (марка АД31Е — с гарантированной электропроводностью);
• изделия, эксплуатируемые при отрицательных температурах до −70°C.

Сплав не рассчитан на высокие статические или ударные нагрузки. При необходимости более высокой прочности рассматривают сплавы АД33 (6061) или АД35 (6082).

Форма поставки: чушки АД31

Чушки из сплава АД31 являются полуфабрикатом для переплавки и прессования. Изготавливаются гравитационным литьём в открытые изложницы; форма поперечного сечения — трапециевидная, что обеспечивает компактную пирамидальную укладку в пакеты.

Конкретная масса и размеры чушки определяются оборудованием изготовителя и согласовываются с потребителем. По ГОСТ 11070-2019 чушки подразделяются на малогабаритные (до 30 кг) и крупногабаритные. Малогабаритные чушки формируются в пакеты, скреплённые обвязкой в соответствии с ГОСТ 21399.

Маркировка чушек включает марку сплава, номер плавки, обозначение изготовителя. Каждая партия сопровождается документом о качестве с указанием химического состава по результатам анализа плавки.

Для уточнения доступных типоразмеров, наличия на складе и условий поставки — свяжитесь с нашими менеджерами.