Алюминий АК12

Сплав АК12 (АЛ2) — общие сведения

АК12 (старое обозначение — АЛ2) — литейный алюминиевый сплав системы Al–Si–Mg, относящийся к группе силуминов. Содержание кремния 10–13 % приближает состав к эвтектической точке двойной системы Al–Si (≈ 12,5 % Si), что определяет главное технологическое достоинство сплава — высокие литейные свойства при относительно невысокой температуре разливки.

Сплав регламентирован ГОСТ 1583-93 «Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия». АК12 является термически неупрочняемым: закалка и старение не повышают прочность. Для улучшения механических характеристик применяют модифицирование расплава.

Химический состав АК12 по ГОСТ 1583-93

Основа сплава — алюминий. Главный легирующий элемент — кремний (10–13 %). Остальные компоненты являются примесями, предельное содержание которых зависит от способа литья.

* Содержание железа указано для литья в песчаные формы и по выплавляемым моделям. При литье в кокиль допускается ≤ 1,0 %, при литье под давлением — ≤ 1,5 %. Сумма учитываемых примесей: для песчаного литья и литья по выплавляемым моделям ≤ 2,1 %, для кокильного литья ≤ 2,2 %, для литья под давлением ≤ 2,7 %. При изготовлении деталей, эксплуатируемых в морской воде, массовая доля меди не должна превышать 0,3 %.

Марки силуминов АК12 в чушках

ГОСТ 1583-93 (п. 3.2) устанавливает четыре марки силуминов в чушках, различающихся допустимым уровнем примесей:

Содержание кремния во всех четырёх марках одинаковое — 10–13 %. Чем ниже уровень примесей, тем выше коррозионная стойкость и стабильнее литейные свойства. Марка АК12пч востребована в приборостроении и для отливок, работающих в агрессивных средах.

Помимо силуминовых чушек, ГОСТ 1583-93 (таблица 1) определяет марку АК12 (АЛ2) непосредственно как литейный сплав для отливок. Отдельно выделена марка АК12П, предназначенная для литья поршней.

Физические свойства сплава АК12

Близость состава АК12 к эвтектике системы Al–Si (≈ 12,5 % Si при 577 °C) обуславливает узкий интервал кристаллизации. Это практически исключает образование горячих трещин и обеспечивает высокую герметичность отливок.

Механические свойства АК12 при 20 °C

Прочностные характеристики АК12 невысокие по сравнению с конструкционными алюминиевыми сплавами (дюралями, высокопрочными сплавами серии АК и АМ). Сплав рассчитан на детали, работающие при малых и средних нагрузках. Предельная рабочая температура — не выше 200 °C; для ответственных отливок сложной конфигурации ряд стандартов ограничивает её до 150 °C.

Модифицирование сплава АК12

Поскольку АК12 термически неупрочняем, для повышения прочности и пластичности применяют модифицирование расплава. Обработка щелочными металлами (натрием, литием) или их солями в количестве сотых долей процента измельчает эвтектический кремний и существенно улучшает структуру отливки. В промышленной практике широко применяются модификаторы на основе стронция (в виде лигатуры Al–Sr). Стронций менее склонен к угару по сравнению с натрием, не повышает газоусадочную пористость и сохраняет модифицирующий эффект при повторных переплавках.

Режим Т2 (отжиг при 290–310 °C, выдержка 2–4 ч) применяется для снятия литейных напряжений. Он не повышает прочность, но стабилизирует размеры отливки и несколько увеличивает пластичность.

Литейные свойства силумина АК12

Литейные качества АК12 — одни из лучших среди алюминиевых литейных сплавов. Сплав характеризуется высокой жидкотекучестью, что позволяет заполнять тонкостенные и ажурные формы сложной конфигурации. Малая линейная усадка (≈ 0,8 %) и узкий интервал кристаллизации обеспечивают точность размеров и герметичность отливок.

АК12 пригоден для всех основных способов литья: в песчаные формы, по выплавляемым моделям, в кокиль и под давлением. К недостаткам относится склонность к газонасыщению и образованию концентрированных газовых раковин, что создаёт трудности при литье массивных заготовок. Обрабатываемость резанием хуже, чем у большинства других алюминиевых литейных сплавов — сплав не рекомендуется для деталей, требующих высокой чистоты обработанной поверхности.

Коррозионная стойкость алюминия АК12

АК12 обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью на воздухе, в пресной воде, маслах и топливах. В морской воде стойкость сплава пониженная. Для эксплуатации деталей в морских условиях содержание меди ограничивают до 0,3 % (ГОСТ 1583-93).

Для дополнительной защиты поверхности применяют анодное оксидирование.

Области применения сплава АК12

Сплав АК12 предназначен для плотных, герметичных отливок сложной формы, не испытывающих значительных эксплуатационных нагрузок:

— приборостроение: тонкостенные ажурные корпуса приборов, корпуса помп, элементы приводных устройств;

— трубопроводная арматура: корпуса вентилей, клапанов, фитингов;

— автомобильное и мотостроение: картеры, блоки цилиндров, ступицы колёс;

— горно-металлургическое оборудование: отливки деталей, работающих при температурах не выше 200 °C;

— бытовая техника и санитарно-техническое оборудование: теплообменники, корпуса бытовых приборов;

— авиационная промышленность: ненагруженные корпусные детали и кронштейны.

Свариваемость сплава удовлетворительная — допускаются газовая и аргонодуговая сварка.

Формы поставки алюминия АК12

Чушки АК12

Алюминиевые чушки АК12 — основная товарная форма сплава для последующей переплавки и литья. Масса стандартной чушки — до 20 кг. По согласованию с потребителем допускается изготовление крупных чушек массой более 200 кг.

Чушки должны быть свободны от шлаковых и иных неметаллических включений, не иметь трещин и прочих литейных дефектов. Маркировка наносится несмываемой цветной краской или металлическим клеймом. Чушки АК12 (АЛ2) маркируются одной белой и двумя зелёными полосами. Чушки малой массы формируют в пакеты совокупной массой не более 1500 кг. Рафинированные сплавы дополнительно обозначаются буквой «р» красного цвета на чушках верхнего ряда пакета.

Отливки из АК12

Помимо чушек, сплав поставляется в виде готовых отливок различного назначения. Механические свойства отливок определяются способом литья и режимом термообработки.