Ленты и фольги из сплавов АМг

Система алюминий-магний: принцип легирования сплавов АМг

Алюминиево-магниевые сплавы (магналии, серия 5xxx по международной классификации) — группа деформируемых алюминиевых сплавов, в которых основным легирующим элементом является магний. Содержание магния в промышленных марках АМг варьируется от 0,5 до 6,8 %, что определяет широкий диапазон механических свойств при сохранении общих для всей системы преимуществ: высокой коррозионной стойкости, хорошей свариваемости и технологической пластичности.

Магний растворяется в алюминии, образуя твёрдый раствор замещения. Каждый процент магния повышает предел прочности примерно на 30 МПа, одновременно снижая электро- и теплопроводность. Помимо магния, в сплавы серии АМг вводят марганец (0,2–0,8 %), который измельчает зерно, препятствует рекристаллизации и повышает стойкость к межкристаллитной коррозии (МКК). В ряде марок кремний является не просто примесью, а регламентированной легирующей добавкой, улучшающей литейные свойства и технологичность при прокатке.

Все алюминиевые сплавы системы алюминий-магний относятся к термически неупрочняемым. Их прочность повышают нагартовкой — холодной пластической деформацией. Это делает ленты и фольги из сплавов АМг особенно востребованными: тонкий прокат допускает точное регулирование степени деформационного упрочнения без дополнительной термообработки.

Марки сплавов АМг для лент и фольг: химический состав по ГОСТ 4784-2019

Химический состав деформируемых алюминиевых сплавов системы Al–Mg регламентируется ГОСТ 4784-2019 (таблица 5). Ленты из этих сплавов изготавливают по ГОСТ 13726-97. Ниже приведён состав марок, из которых выпускаются ленты и фольги.

Сплав АМг2 (1520): состав и особенности

Элемент	Mg	Mn	Si	Fe	Cu	Zn	Ti	Al
Содержание, %	1,8–2,8	0,2–0,6	≤ 0,40	≤ 0,40	≤ 0,10	≤ 0,20	≤ 0,10	основа

Сплав АМг2 — наиболее распространённая марка для лент общего назначения. Умеренное содержание магния обеспечивает баланс между прочностью и пластичностью. Для лент АМг2, применяемых в пищевой промышленности в качестве тары-упаковки, ГОСТ 4784-2019 допускает расширенный диапазон содержания магния: от 1,8 до 3,2 %. Плотность сплава — 2690 кг/м³. Ближайший зарубежный аналог — AA 5251.

Сплав АМг3 (1530): состав и особенности

Элемент	Mg	Mn	Si	Fe	Cu	Zn	Ti	Cr	Al
Содержание, %	3,2–3,8	0,3–0,6	0,5–0,8	≤ 0,50	≤ 0,10	≤ 0,20	≤ 0,10	≤ 0,05	основа

В сплаве АМг3 кремний введён как регламентированный легирующий элемент (0,5–0,8 %), а не просто примесь. Кремний совместно с магнием и марганцем формирует фазовый состав, обеспечивающий хорошую прокатываемость и повышенную прочность по сравнению с АМг2. Плотность — 2670 кг/м³. Зарубежный аналог — AA 5754 (ближайший по системе ИСО 209).

Сплав АМг5 (1550): состав и особенности

Элемент	Mg	Mn	Si	Fe	Cu	Zn	Ti	Be	Al
Содержание, %	4,8–5,8	0,3–0,8	≤ 0,50	≤ 0,50	≤ 0,10	≤ 0,20	0,02–0,10	0,0002–0,005	основа

Сплав АМг5 отличается высоким содержанием магния и, как следствие, повышенной прочностью при сохранении достаточной пластичности в отожженном состоянии. Микродобавка бериллия (до 0,005 %) снижает окисление расплава при выплавке и улучшает качество поверхности проката. Плотность — 2650 кг/м³. Лента АМг5 применяется в конструкциях, работающих в агрессивных средах, включая морскую атмосферу.

Сплав АМг6 (1560): состав и особенности

Элемент	Mg	Mn	Si	Fe	Cu	Zn	Ti	Be	Al
Содержание, %	5,8–6,8	0,5–0,8	≤ 0,40	≤ 0,40	≤ 0,10	≤ 0,20	0,02–0,10	0,0002–0,005	основа

АМг6 — наиболее прочный из промышленных магналиев. Содержание магния на верхнем пределе растворимости при комнатной температуре: при более высоком легировании избыточная фаза Al₃Mg₂ (β-фаза) выделяется по границам зёрен и резко снижает коррозионную стойкость. По этой причине для лент из АМг5 и АМг6 критически важен правильный режим отжига: ступенчатое охлаждение с выдержкой при 250–260 °C в течение 1 часа, затем охлаждение со скоростью не более 30 °C/ч. Плотность АМг6 — 2640 кг/м³.

Соответствие марок АМг зарубежным сплавам серии 5xxx

Российские и зарубежные алюминиево-магниевые сплавы не являются полными аналогами — допуски по составу и требования к свойствам различаются. Тем не менее для ориентировочного подбора полезна таблица соответствия.

Марка (ГОСТ 4784-2019)	Цифровое обозн.	Mg, %	Ближайший аналог (AA / EN)	Mg в аналоге, %
АМг1	1510	0,5–1,0	—	—
АМг2	1520	1,8–2,8	AA 5251	1,7–2,4
АМг3	1530	3,2–3,8	AA 5754	2,6–3,6
АМг5	1550	4,8–5,8	AA 5083	4,0–4,9
АМг6	1560	5,8–6,8	5A06 (Китай)	5,8–6,8

Сплав AA 5052 (Mg 2,2–2,8 %, Cr 0,15–0,35 %) часто рассматривается как аналог АМг2, однако в 5052 вместо марганца применён хром, что влияет на коррозионное поведение и технологические свойства. Прямого аналога АМг6 в системе Aluminum Association не существует — наиболее близок китайский 5A06.

Механические свойства лент АМг в зависимости от состояния поставки

Свойства ленты АМг определяются не только маркой сплава, но и состоянием материала. ГОСТ 13726-97 регламентирует три основных состояния поставки лент из сплавов системы Al–Mg: М — отожженное (мягкое), Н2 — полунагартованное, Н — нагартованное. Нагартовка повышает прочность за счёт деформационного упрочнения, но снижает пластичность и штампуемость.

Механические свойства лент АМг2 и АМг3

Сплав	Состояние	σв, МПа (не менее)	δ, % (не менее)
АМг2	М (отожженное)	175	15
АМг2	Н2 (полунагартов.)	225	6
АМг2	Н (нагартованное)	265	3
АМг3	М (отожженное)	195	15
АМг3	Н2 (полунагартов.)	245	5

Механические свойства лент АМг5 и АМг6

Сплав	Состояние	σв, МПа (не менее)	δ, % (не менее)
АМг5	М (отожженное)	275	15
АМг5	Н2 (полунагартов.)	315	6
АМг6	М (отожженное)	315	15
АМг6	Н2 (полунагартов.)	345	6

Значения σ_в (временное сопротивление разрыву) и δ (относительное удлинение) приведены в соответствии с требованиями ГОСТ 13726-97. Фактические значения зависят от конкретной толщины ленты и могут превышать минимальные нормы.

Коррозионная стойкость алюминиево-магниевых сплавов

Высокая коррозионная стойкость — главное эксплуатационное преимущество сплавов системы Al–Mg. На поверхности алюминиевого проката формируется плотная оксидная плёнка Al₂O₃, которая защищает металл в атмосферных условиях, пресной и морской воде, растворах многих органических и неорганических соединений.

Низколегированные сплавы АМг1, АМг2, АМг3 (до 3,8 % Mg) обладают высокой стойкостью к общей и межкристаллитной коррозии как в отожженном, так и в нагартованном состояниях. Их сварные соединения также коррозионно стойки, что позволяет применять ленты и листы без дополнительной защиты.

Сплавы АМг5 и АМг6 (свыше 4,8 % Mg) при длительной эксплуатации или нагреве могут быть подвержены межкристаллитной коррозии. Механизм связан с выделением β-фазы (Al₃Mg₂) по границам зёрен — эта фаза является анодной по отношению к матрице и растворяется преимущественно. Для предотвращения МКК полуфабрикаты из высоколегированных магналиев перед сваркой подвергают ступенчатому отжигу. Ленты из АМг5 и АМг6 следует эксплуатировать при температурах не выше 60–80 °C; при более высоких температурах склонность к МКК возрастает.

Ленты из сплавов АМг по ГОСТ 13726-97: сортамент и условия поставки

ГОСТ 13726-97 распространяется на ленты из алюминия и алюминиевых сплавов, в том числе марок АМг2, АМг3, АМг5 и АМг6. Лента представляет собой плоский прокат в рулонах толщиной от 0,25 до 10,5 мм, шириной от 40 до 2000 мм.

Размерный сортамент и плакировка

Толщина и ширина лент зависят от марки сплава и состояния материала. Ленты шириной от 40 до 300 мм изготавливаются с градацией 5 мм, большей ширины — с градацией 50 мм. Предельные отклонения по ширине лент, изготовляемых прокаткой, составляют не более +50 мм для АМг2 и не более +80 мм для АМг3, АМг5, АМг6.

По плакировке ленты выпускаются в трёх вариантах: без плакировки (основной вид), с технологической плакировкой (обозначение Б, толщина слоя 1,5 % с каждой стороны), с нормальной плакировкой (обозначение А, толщина слоя 2–4 % с каждой стороны). Плакировка повышает коррозионную стойкость и улучшает качество поверхности.

Обозначение при заказе

Пример условного обозначения: Лента АМг2.М 0,8×300×РЛ ГОСТ 13726-97 — лента из сплава АМг2, отожженная, толщиной 0,8 мм, шириной 300 мм, в рулоне. Литера «П» после значения толщины указывает на повышенную точность изготовления.

Фольга из алюминиево-магниевых сплавов

Алюминиевая фольга — прокат толщиной менее 0,2 мм — из сплавов серии АМг изготавливается преимущественно из марок АМг2 и АМг3 в отожженном состоянии. Фольга АМг применяется как упаковочный материал в пищевой промышленности (сплав АМг2 допущен для контакта с пищевыми продуктами), в технической теплоизоляции, при герметизации стыков и в электротехнике. Фольга из АМг5 и АМг6 выпускается значительно реже из-за высокой деформационной прочности этих сплавов, затрудняющей прокатку до малых толщин.

Свариваемость лент из сплавов АМг

Все сплавы серии АМг хорошо свариваются аргонодуговой сваркой (TIG/MIG). Прочность сварного шва в отожженном состоянии составляет 90–95 % от прочности основного металла для АМг2 и АМг3, около 85–90 % — для АМг5 и АМг6. Нагартованный металл в зоне сварного шва теряет упрочнение (локальный отжиг), поэтому прочность соединения определяется свойствами металла в отожженном состоянии.

Сварные соединения низколегированных сплавов АМг2 и АМг3 обладают высокой стойкостью к коррозии и не требуют послесварочной термообработки. Для конструкций из АМг5 и АМг6 рекомендуется ступенчатый отжиг перед сваркой для обеспечения коррозионной стойкости швов.

Термическая обработка лент АМг

Единственным видом термической обработки для магналиев является отжиг — снятие наклёпа и возврат пластических свойств.

Для лент из сплавов АМг2 и АМг3 отжиг проводят при температуре 310–335 °C с выдержкой 1–2 часа и последующим охлаждением на воздухе. Для АМг5 и АМг6 необходим ступенчатый режим: после выдержки при температуре отжига — промежуточная выдержка при 250–260 °C в течение 1 часа, затем охлаждение со скоростью не более 30 °C/ч. Ступенчатый режим предотвращает выделение β-фазы (Al₃Mg₂) по границам зёрен и сохраняет стойкость к межкристаллитной коррозии.

Области применения лент и фольг из сплавов АМг

Выбор марки ленты АМг определяется требуемым уровнем прочности, условиями коррозионного воздействия и технологией дальнейшей обработки.

АМг2 — ленты для слабонагруженных сварных конструкций, тары-упаковки для пищевой промышленности, обшивки транспортных средств, элементов бытовой техники и холодильного оборудования, трубопроводов. Лента АМг2М оптимальна для глубокой вытяжки и штамповки деталей сложной формы.

АМг3 — ленты для конструкций средней нагруженности, сварных баков, промышленных трубопроводов, каркасных конструкций, обшивки железнодорожных вагонов.

АМг5 — ленты для сварных конструкций, работающих под давлением, ёмкостей для химической промышленности, судовых конструкций и элементов кузовов транспорта, эксплуатируемых в морской атмосфере.

АМг6 — ленты для наиболее ответственных сварных конструкций, работающих при повышенных нагрузках, включая ёмкости, эксплуатируемые при криогенных температурах. Подробнее о свойствах — на странице алюминиево-магниевые сплавы АМг.

Нормативные документы на ленты и фольги из сплавов АМг

ГОСТ 4784-2019 — марки и химический состав деформируемых алюминиевых сплавов (заменил ГОСТ 4784-97).

ГОСТ 13726-97 — ленты из алюминия и алюминиевых сплавов. Размерный сортамент, механические свойства, требования к поверхности и условия приёмки.

ГОСТ 618-2014 — фольга алюминиевая техническая (толщина от 0,006 до 0,2 мм).

ГОСТ 21631-2019 — листы из алюминия и алюминиевых сплавов (листовой прокат толщиной свыше 0,3 мм).

Рекомендации по выбору марки ленты АМг

При выборе ленты или фольги из сплавов АМг учитывают требуемую прочность, агрессивность среды, необходимость сварки или штамповки. Для задач, где приоритетны пластичность и формуемость, — лента АМг2М. Для конструкций средней нагруженности с высокими требованиями к коррозионной стойкости — АМг3. Для ответственных конструкций, работающих в морской воде, агрессивных средах или при низких температурах, — АМг5 и АМг6. Для эксплуатации при температурах выше 80 °C в агрессивных средах предпочтительны низколегированные марки АМг2 и АМг3, менее склонные к межкристаллитной коррозии.

Ленты и фольги из сплавов серии АМг сочетают низкую плотность, коррозионную стойкость и широкий диапазон механических свойств, что обеспечивает их применение в судостроении, транспортном машиностроении, химической промышленности, пищевой отрасли и строительстве.