Сплав 1561М

Обозначение 1561М указывает на деформируемый алюминиево-магниевый сплав 1561 (АМг61) в отожжённом состоянии. Литера «М» в маркировке — индекс отжига, а не отдельная марка. Сплав относится к системе Al–Mg (серия 5ХХХ по международной классификации) и входит в группу магналиев — материалов на основе алюминия с высоким содержанием магния. В технической литературе сплав 1561 нередко называют «морским алюминием» благодаря исключительной стойкости в морской воде.

Материал термически неупрочняемый: повышение прочности достигается деформационным наклёпом (нагартовкой), а не закалкой и старением. По совокупности коррозионной стойкости, прочности и свариваемости сплав 1561 остаётся основным конструкционным алюминиевым материалом российского судостроения.

Химический состав сплава 1561 (АМг61)

Основа сплава — алюминий. Главный легирующий элемент — магний (Mg) в количестве 5,5–6,5 %, обеспечивающий твёрдорастворное упрочнение и коррозионную стойкость. Второй по значимости легирующий компонент — марганец (Mn), который дополнительно повышает прочность и подавляет негативное влияние примеси железа на коррозионные свойства. Микродобавки циркония (Zr) измельчают зёренную структуру, улучшая пластичность и сопротивление усталости. Бериллий (Be) вводится в микроколичествах для снижения окисляемости расплава при литье.

Химический состав регламентируется ОСТ 1 92014-90 (для деформируемого сплава АМг61/1561), ГОСТ 4784-97 и ГОСТ 4784-2019 (для сварочной проволоки СвАМг61), а также судостроительным стандартом ОСТ 5Р.9466-88. Ниже приведены данные по ОСТ 1 92014-90 — основному документу на деформируемый сплав.

Таблица химического состава по ОСТ 1 92014-90, % масс.

Массовая доля каждой нерегламентированной примеси — не более 0,05 %, суммарная доля прочих примесей — не более 0,10 %.

По ГОСТ 4784-97 (данные приведены для сварочной проволоки СвАМг61) содержание марганца несколько сужено до 0,8–1,1 %, меди — до 0,05 %, бериллия — до 0,0001–0,0003 %. Соотношение Fe/Si в сварочной проволоке должно быть не более 1.

Физические свойства сплава 1561М

Плотность сплава 1561 составляет 2,69 г/см³ (2690 кг/м³), что типично для алюминиево-магниевых сплавов с содержанием Mg около 6 %. Это примерно в 2,9 раза легче конструкционной стали, что определяет преимущество материала в судостроительных и транспортных конструкциях, где снижение массы критично.

Рабочий интервал температур для изделий из сплава 1561 — от −196 °С до +70 °С. Нижний предел позволяет использовать материал в криогенных конструкциях (резервуары для сжиженных газов), верхний ограничен склонностью магналиев к межкристаллитной коррозии при длительном нагреве выше 70–80 °С.

Механические свойства алюминиевого сплава 1561

Прочностные характеристики сплава 1561 зависят от вида полуфабриката, его толщины и состояния поставки (отожжённый М, без термообработки, нагартованный Н). Ниже приведены данные по основным видам проката.

Механические свойства листового проката в отожжённом состоянии (М)

Нагартованный сплав 1561Н (АМг61Н) имеет существенно более высокую прочность: предел текучести σ_0,2 не менее 250 МПа, предел прочности σ_в не менее 360 МПа. Однако нагартовка снижает пластичность и, при определённых условиях, может ухудшить стойкость к коррозии под напряжением.

Механические свойства прессованных профилей

Прессованные профили из сплава 1561 изготавливаются по ОСТ 1 92041-90, ГОСТ 13616-97 и другим стандартам на сортовой прокат. Типичные значения для прессованных профилей: предел текучести не менее 205 МПа, предел прочности не менее 335 МПа. Эти данные характерны для профилей без дополнительной термической обработки.

Коррозионная стойкость сплава 1561 в морской воде

Высокая коррозионная стойкость — главное эксплуатационное преимущество сплава 1561. Сочетание магния и марганца формирует на поверхности устойчивую оксидную плёнку, которая эффективно защищает металл от воздействия морской воды, солевого тумана и атмосферных осадков. Согласно производственным данным, конструкции из сплава 1561 могут эксплуатироваться в пресной или солёной воде в течение 30 лет без критической потери прочности.

Марганец в составе сплава выполняет двойную функцию: помимо упрочнения, он связывает примесь железа в интерметаллидные фазы, уменьшая тем самым склонность к питтинговой коррозии. Цирконий способствует формированию мелкозернистой структуры, что также положительно влияет на коррозионные свойства.

Однако следует учитывать, что при длительном нагреве выше 70 °С (некоторые источники указывают 60–80 °С) возможно выделение по границам зёрен фазы β (Al₃Mg₂), анодной по отношению к матрице, что может привести к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением. Поэтому сплав 1561 не рекомендуется для длительной эксплуатации при повышенных температурах.

Технологические свойства сплава 1561М (АМг61М)

Свариваемость

Сплав 1561 относится к хорошо свариваемым материалам. Основной метод — аргонодуговая сварка (TIG/MIG) с применением сварочной проволоки СвАМг61. Особенностью сплава является малая потеря прочности в зоне сварного соединения по сравнению с другими магналиями (АМг5, АМг6). Это преимущество позволяет проектировать сварные конструкции с меньшим запасом по толщине стенки, дополнительно экономя массу изделия.

При сварке необходимо обеспечить надёжную газовую защиту, поскольку магний в расплавленном состоянии активно окисляется. Свариваемые кромки должны быть тщательно зачищены от оксидной плёнки. Рекомендуется сварка на постоянном токе обратной полярности или с использованием переменного тока высокой частоты.

Деформируемость и обрабатываемость

Отожжённый сплав 1561М обладает высокой пластичностью, позволяющей выполнять следующие операции: гибка, вальцовка, штамповка, ковка, прессование. Относительное удлинение δ₅ отожжённых листов составляет не менее 15 % для тонких листов и не менее 12 % для толстых.

Сплав удовлетворительно обрабатывается резанием: сверление, фрезерование, токарная обработка не вызывают затруднений. Однако, как и все магналии с высоким содержанием Mg, материал склонен к налипанию на инструмент. Рекомендуется применение острого инструмента из быстрорежущей стали или твёрдого сплава с использованием смазочно-охлаждающих жидкостей.

Термическая обработка

Сплав 1561 — термически неупрочняемый. Это означает, что закалка и старение не дают прироста прочности. Единственные применяемые виды термообработки: отжиг для снятия наклёпа и повышения пластичности, а также стабилизирующий отжиг для повышения стойкости к коррозии под напряжением нагартованного проката.

Отжиг выполняется при температурах 310–335 °С. Важно не превышать рекомендованные температуры, чтобы не спровоцировать выделение фазы β по границам зёрен, что ухудшит коррозионную стойкость. Охлаждение после отжига — на воздухе.

Формы поставки проката из сплава 1561

Сплав 1561 (АМг61) выпускается в следующих формах полуфабрикатов:

Листы алюминиевые из сплава 1561

Листы из сплава 1561 — основная товарная позиция этого материала. Изготавливаются по ГОСТ 21631-76 (листы общего назначения), ГОСТ Р 56371-2015 (листы для судостроения), а также по отраслевым стандартам ОСТ 1 92073-82 и ОСТ 1 92063-78.

По ГОСТ Р 56371-2015 листы поставляются в следующих состояниях:

• 1561М (АМг61М) — отожжённые;
• 1561 (АМг61) — без термической обработки;
• 1561Б (АМг61Б) — с технологической плакировкой;
• 1561БМ (АМг61БМ) — плакированные отожжённые.

Типичные размеры судостроительных листов: толщина 0,8–10 мм, ширина 1200–2000 мм, длина 2000–7000 мм. Конкретные типоразмеры зависят от требований наряда-заказа и возможностей производства.

Плиты из сплава 1561 (АМг61)

Плиты изготавливаются неплакированными и плакированными (с технологической плакировкой Б — обозначение 1561Б). Толщина плит — от 11 до 60 мм. Плиты поставляются без термической обработки. Стандарты — ГОСТ 17232-99 и отраслевые документы.

Прессованные профили из сплава 1561

Прессованные профили различного сечения (уголки, тавры, швеллеры, Z-образные, специальные профили) составляют значительную долю продукции из сплава 1561. Изготавливаются по ГОСТ 13616-97 (швеллеры), ГОСТ 13617-97 (полособульбовые профили), ГОСТ 13618-97 (тавры), ГОСТ 13619-97 (уголки) и ОСТ 1 92041-90. Широко применяются для набора корпуса судов (шпангоуты, стрингеры, бимсы).

Трубы из сплава 1561 (АМг61)

Трубы из сплава 1561 выпускаются по ОСТ 1 92048-90. Применяются для трубопроводов судовых систем, элементов конструкций. Отдельно изготавливаются крупногабаритные прессованные трубы, в том числе оребрённые — для авиастроения.

Сварочная проволока СвАМг61

Сварочная проволока марки СвАМг61 применяется для сварки конструкций из сплавов 1561, 1561Н, АМг6 и других магналиев. Химический состав проволоки регламентируется ГОСТ 4784-97/2019. Состав проволоки подобран так, чтобы обеспечить сварной шов, близкий по свойствам к основному металлу.

Области применения сплава 1561

Судостроение и кораблестроение

Сплав 1561 — основной конструкционный алюминиевый материал для корпусов военных и гражданских судов в России. Из него изготавливаются обшивка корпуса, палубные конструкции, переборки, надстройки, элементы набора. По требованиям Морского Регистра судоходства и отраслевого стандарта ОСТ 1 92073-82 листы из сплава 1561 являются основной маркой листового алюминия для верфей. Особенно востребован материал для скоростных морских судов на подводных крыльях и воздушной подушке.

Авиационная промышленность

В авиастроении сплав 1561 применяется для изготовления прессованных панелей постоянного сечения с продольным оребрением. Такие панели получают методом развёртки прессованных оребрённых труб в плоскость шириной полотна до 2100 мм. Эта технология позволяет создавать крупногабаритные монолитные силовые элементы фюзеляжа.

Транспортное машиностроение и криогенная техника

Благодаря малой плотности, высокой коррозионной стойкости и работоспособности при отрицательных температурах (до −196 °С) сплав 1561 находит применение в конструкциях вагонов, кузовов транспортных средств, а также в криогенных резервуарах и трубопроводах для сжиженных газов.

Нормативная документация на сплав 1561 (АМг61)

Основные стандарты, регламентирующие химический состав, свойства и сортамент проката из сплава 1561:

Сравнение сплава 1561 со сплавами АМг5 и АМг6

Сплав 1561 (АМг61) конструктивно близок к сплавам АМг5 (1550) и АМг6 (1560), однако имеет ряд принципиальных отличий. Содержание магния в 1561 (5,5–6,5 %) выше, чем в АМг5 (4,8–5,8 %), и примерно соответствует АМг6 (5,8–6,8 %). Главное отличие — наличие в сплаве 1561 микродобавок циркония (0,02–0,12 %) и бериллия, а также более жёсткие требования к чистоте по примесям.

Цирконий обеспечивает мелкозернистую рекристаллизованную структуру, что даёт сплаву 1561 лучшую пластичность и особенно — меньшую потерю прочности в зоне сварного шва. Именно это свойство сделало 1561 предпочтительным материалом для ответственных сварных конструкций судостроения, вытеснив в этой нише АМг6.

Сплав 1561 дороже АМг5, что связано с более сложной системой легирования и жёсткими требованиями к химическому составу. Выбор между этими материалами определяется конкретными условиями эксплуатации: для конструкций, работающих в морской воде, предпочтителен 1561; для менее агрессивных сред допустимо применение АМг5 или АМг6.

Маркировка и условное обозначение проката 1561М

Для правильного заказа проката из сплава 1561 необходимо понимать систему маркировки. Литера после числового обозначения марки указывает состояние поставки:

Пример условного обозначения по ГОСТ Р 56371-2015: Лист 1561М (АМг61М) 1,0×1500×3000 ГОСТ Р 56371-2015 — лист из сплава 1561, отожжённый, толщиной 1,0 мм, шириной 1500 мм, длиной 3000 мм.

Практические рекомендации при работе со сплавом 1561

Хранение и транспортировка

Листы и плиты из сплава 1561 поставляются с временной противокоррозионной защитой по ГОСТ 9.510-93. При хранении необходимо исключить контакт с влагой и агрессивными средами. Листы для судостроения, подлежащие классификации, изготавливаются под техническим наблюдением классификационного общества (Морской Регистр).

Подготовка под сварку

Перед сваркой кромки следует зачистить от оксидной плёнки механическим способом (щётка из нержавеющей стали) или химическим травлением. Необходимо удалить следы масел и загрязнений. Сварку рекомендуется выполнять не позднее 2–4 часов после зачистки, так как оксидная плёнка на алюминии восстанавливается быстро.

Гибка и формовка

Отожжённый материал (1561М) обладает наилучшей пластичностью для холодной гибки и штамповки. Минимальный радиус гибки зависит от толщины листа и направления гибки относительно проката. Для ответственных операций формовки рекомендуется работать с отожжённым прокатом. Нагартованный прокат (1561НН) допускает гибку с увеличенным радиусом.

Поставка сплава 1561 в различных формах проката

Мы поставляем прокат из сплава 1561 (АМг61) в следующих формах: листы (в том числе для судостроения по ГОСТ Р 56371-2015), плиты, прессованные профили различного сечения, трубы, сварочная проволока СвАМг61. Возможна поставка как отожжённого (1561М), так и необработанного проката. Размеры, состояние поставки и объём — по согласованию.