Сплав АБ-1

Лигатура АБ-1 — алюминиево-бериллиевый промежуточный сплав, предназначенный для введения бериллия в расплавы на основе алюминия. Выпускается по ГОСТ 23911-79 (с учётом Изменения №1) в двух марках: АБ-1 и АБ-2. Стандарт распространяется на лигатуру, изготовляемую для нужд промышленности и экспорта. Основная задача лигатуры — обеспечить безопасное и точное дозирование бериллия при выплавке бериллийсодержащих алюминиевых сплавов.

Назначение и область применения алюминиево-бериллиевой лигатуры

Прямое легирование алюминиевых расплавов чистым бериллием технологически затруднено по двум причинам. Во-первых, бериллий относится к веществам первого класса опасности (ГОСТ 12.1.007), и его обработка в элементарной форме требует специализированных производственных участков с особым режимом безопасности. Во-вторых, точное дозирование малых количеств бериллия в промышленных масштабах при работе с чистым металлом сопряжено с технологическими трудностями.

Алюминиево-бериллиевая лигатура решает обе проблемы: бериллий связан в сплаве с алюминием, что снижает риски при обращении. Готовая бериллиевая лигатура не относится к веществам первого класса опасности и может применяться на металлургических предприятиях без специализированных бериллиевых участков. При этом фиксированное содержание бериллия в каждом слитке позволяет точно рассчитывать навеску при легировании.

Согласно ГОСТ 23911-79, алюминиево-бериллиевая лигатура предназначена для производства бериллийсодержащих сплавов на основе алюминия. В конечных сплавах бериллий повышает прочность, твёрдость и коррозионную стойкость. Бериллийсодержащие алюминиевые сплавы применяются в авиационной, космической и оборонной промышленности, где требуется сочетание малой плотности с высокими механическими свойствами.

Марки лигатуры: АБ-1 и АБ-2

ГОСТ 23911-79 устанавливает две марки алюминиево-бериллиевой лигатуры. Марки отличаются не содержанием основных компонентов (алюминий и бериллий в обеих одинаковы), а допустимым уровнем примесей — прежде всего магния. Марка АБ-1 отличается более жёсткими требованиями к чистоте: допустимая массовая доля магния на 1% бериллия не превышает 0,05%, тогда как у АБ-2 этот показатель может составлять до 0,2% на 1% бериллия.

Выбор марки определяется требованиями к конечному сплаву. Если технология выплавки предъявляет повышенные требования к чистоте по магнию, используют АБ-1. В остальных случаях допустимо применение АБ-2.

Химический состав лигатуры АБ-1 и АБ-2 по ГОСТ 23911-79

Химический состав алюминиево-бериллиевой лигатуры регламентирован таблицей ГОСТ 23911-79 в редакции Изменения №1. Содержание бериллия для обеих марок составляет от 4 до 6% включительно, алюминий — основа. Примеси нормируются особым образом: допустимые значения указаны на 1% бериллия. Это означает, что фактическое допустимое содержание примеси в конкретном слитке зависит от реального содержания бериллия в нём.

Таблица химического состава (ГОСТ 23911-79, Изменение №1)

Примечание: разность максимальной и минимальной массовой доли бериллия в слитках одной партии должна быть не более 20% от массовой доли бериллия в этой партии.

Как рассчитать фактическое содержание примесей

Нормирование примесей «на 1% бериллия» означает следующее: указанное в таблице значение умножается на фактическую массовую долю бериллия в данном слитке. Например, для лигатуры АБ-1 с содержанием бериллия 5%:

Это важно учитывать при расчёте шихты: лигатура с более высоким содержанием бериллия допускает больший абсолютный объём примесей. При содержании бериллия 4% допуски будут ниже (например, Fe ≤ 0,08%), при 6% — выше (Fe ≤ 0,12%).

Однородность бериллия в партии

ГОСТ устанавливает дополнительное требование к однородности: разность между максимальной и минимальной массовой долей бериллия в слитках одной партии не должна превышать 20% от среднего содержания бериллия в партии. Например, если средняя доля бериллия в партии составляет 5%, то содержание бериллия в отдельных слитках должно находиться в диапазоне от 4 до 6%. Это гарантирует предсказуемость дозирования при легировании.

Формы поставки и масса слитков лигатуры АБ-1

Согласно ГОСТ 23911-79 (Изменение №1), алюминиево-бериллиевую лигатуру изготовляют в виде слитков стандартной массой (2 ± 0,5) кг. По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовление слитков другой массы. Фиксированная масса слитков упрощает расчёт навески при шихтовке: технолог оперирует целым количеством слитков известной массы с известным содержанием бериллия.

Помимо стандартных слитков, по отдельным техническим условиям лигатура может поставляться в виде мерных заготовок различных размеров — при наличии соответствующего согласования между изготовителем и потребителем. Конкретные размеры и форма мерных заготовок определяются индивидуально.

Требования к качеству поверхности слитков

На поверхности слитков не должно быть посторонних включений. При этом ГОСТ допускает следующие поверхностные дефекты, не влияющие на качество лигатуры:

• наплывы;
• неслитины;
• цвета побежалости;
• раковины;
• окисные плёнки;
• зачистки и вырубки пороков.

Качество поверхности проверяют визуальным осмотром без применения увеличительных приборов. Проверке подвергают 10% слитков от партии.

Маркировка алюминиево-бериллиевой лигатуры

Согласно ГОСТ 23911-79 (Изменение №1), каждый слиток лигатуры маркируется номером партии. Дополнительно для различения марок установлен следующий порядок:

• АБ-2 — на каждом слитке по торцу наносится одна полоса водостойкой краской;
• АБ-1 — краской не маркируется (отличается от АБ-2 отсутствием цветной полосы).

На каждый ящик с лигатурой наносится маркировка по ГОСТ 14192 с указанием наименования продукции и номера партии. Для экспортных поставок маркировка выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 14192 и заказ-наряда.

Упаковка слитков лигатуры АБ-1

Слитки алюминиево-бериллиевой лигатуры упаковывают в плотные деревянные ящики типа III-1 и III-2 по ГОСТ 2991. Для экспортных поставок ящики должны соответствовать ГОСТ 24634. Размеры ящиков определяются по ГОСТ 21140.

Ящики пакетируются на стандартные поддоны размером 800×1200 мм по ГОСТ 9557. По согласованию изготовителя с потребителем допускается упаковка слитков в специальные контейнеры поставщика.

Требования безопасности при работе с бериллиевой лигатурой

Бериллий, входящий в состав лигатуры, по степени воздействия на организм относится к первому классу опасности (чрезвычайно опасные вещества) согласно ГОСТ 12.1.007. Требования безопасности при работе с алюминиево-бериллиевой лигатурой определяются именно наличием бериллия.

Санитарные нормы при работе с лигатурой

При использовании лигатуры в производстве бериллийсодержащих сплавов необходимо соблюдать:

• санитарные правила при работе с бериллием и его соединениями, утверждённые в установленном порядке;
• требования к воздуху рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005.

Особую опасность представляют пылевые частицы и аэрозоли бериллия, которые могут образовываться при механической обработке слитков (резка, сверление). При таких операциях обязательно использование средств индивидуальной защиты органов дыхания и местной вытяжной вентиляции. Все работы с лигатурой, при которых возможно образование аэрозолей бериллия, должны проводиться на аттестованных участках.

Класс опасности при транспортировании

По условиям транспортирования и хранения алюминиево-бериллиевая лигатура относится к 9 классу опасности по ГОСТ 19433. Это минимальный класс опасности для грузов, требующих специального обращения. Готовая лигатура в виде слитков является пожаро- и взрывобезопасной продукцией — бериллий в ней связан с алюминием и не находится в свободном состоянии.

Транспортирование алюминиево-бериллиевой лигатуры

Лигатуру перевозят всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на транспорте данного вида. Использование крытого транспорта обязательно — слитки должны быть защищены от атмосферных осадков и загрязнения.

Условия хранения лигатуры АБ-1

Лигатура должна храниться в сухом закрытом помещении при влажности воздуха не более 85%. Повышенная влажность может привести к образованию окисных плёнок на поверхности слитков, что, хотя и допускается стандартом, нежелательно с точки зрения качества легирования. Соблюдение условий хранения обеспечивает сохранность продукции в течение всего гарантийного срока.

Приёмка и контроль качества лигатуры

Формирование и приёмка партии

Алюминиево-бериллиевую лигатуру принимают партиями массой не более 2000 кг. Каждая партия состоит из слитков одной плавки и оформляется документом о качестве, содержащим:

• наименование предприятия-изготовителя (или товарный знак);
• наименование и марку продукции;
• номер партии;
• количество мест в партии;
• массу нетто и массу бериллия;
• результаты химического анализа;
• дату изготовления;
• заключение отдела технического контроля;
• обозначение ГОСТ 23911-79.

Отбор проб для химического анализа

Для проверки массы слитков и химического состава от каждой партии отбирают 0,3% слитков, но не менее трёх. От каждого отобранного слитка пробу берут сверлением насквозь в центре слитка, без применения смазки. Места входа и выхода сверла зачищают.

Полученную стружку измельчают, перемешивают, сокращают до массы 100 г и обрабатывают магнитом для удаления стальных частиц от сверла. Пробу делят на две части: одна идёт на анализ, другая хранится 6 месяцев на случай разногласий с потребителем.

Методы определения химического состава

Химический состав определяют по ГОСТ 23685-79, ГОСТ 23686.1-79, ГОСТ 23686.2-79. Допускается применение других методов, по точности не уступающих указанным. Округление результатов анализа производят до последнего десятичного знака норм показателей качества. При получении неудовлетворительных результатов проводят повторный анализ на удвоенном количестве слитков от той же партии.

Гарантийный срок хранения

Изготовитель гарантирует соответствие лигатуры требованиям ГОСТ 23911-79 при соблюдении условий транспортирования и хранения. Гарантийный срок хранения алюминиево-бериллиевой лигатуры составляет 10 лет со дня изготовления. Это обусловлено высокой химической стабильностью сплава алюминия с бериллием при нормальных условиях.

Влияние бериллия на свойства алюминиевых сплавов

Введение бериллия через лигатуру АБ-1 позволяет получать алюминиевые сплавы со следующими улучшенными характеристиками:

• повышенная твёрдость и прочность;
• улучшенная коррозионная стойкость;
• повышенная жёсткость (модуль упругости) при сохранении малой плотности;
• улучшенная стойкость к окислению при повышенных температурах.

Бериллийсодержащие алюминиевые сплавы находят применение в аэрокосмической технике, приборостроении и других отраслях, где критичны массогабаритные параметры конструкции при высоких требованиях к прочности. Для производства бериллийсодержащих бронз используется медно-бериллиевая лигатура по ГОСТ 23912-79 (марки МБ-1 и МБ-2), например, для выплавки бериллиевой бронзы БрБ2.

Связанные нормативные документы

При работе с алюминиево-бериллиевой лигатурой АБ-1 следует руководствоваться комплексом стандартов: