Сплав АД0

Алюминий марки АД0 (цифровое обозначение 1011) — деформируемый технический алюминий с содержанием основного металла не менее 99,5 %. Марка регламентирована ГОСТ 4784-2019 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки» (ранее — ГОСТ 4784-97). Буква «А» в обозначении указывает на алюминиевую основу, «Д» — на деформируемый характер сплава, цифра «0» обозначает условный порядковый номер марки в серии технического алюминия.

Благодаря высокой чистоте, АД0 обладает отличной пластичностью, коррозионной стойкостью, электро- и теплопроводностью. Материал не упрочняется термической обработкой — повышение прочности достигается исключительно нагартовкой (пластической деформацией в холодном состоянии). Полуфабрикаты из АД0 поставляются в отожжённом (М), полунагартованном (Н2) и нагартованном (Н) состояниях.

Химический состав алюминия АД0

Химический состав марки АД0 нормирован ГОСТ 4784-2019 (таблица 1). Стандарт устанавливает только верхние пределы содержания примесей — нижние границы не регламентируются.

Важное требование ГОСТ: отношение содержания железа к кремнию (Fe/Si) должно быть не менее единицы. Это условие обеспечивает формирование благоприятной структуры интерметаллидных фаз и предотвращает охрупчивание металла.

Для листовых заготовок, подвергаемых дальнейшей формовке, допускается введение титана до 0,15 % — титан выступает модификатором, обеспечивающим мелкозернистую структуру.

Марка АД0Е — электротехническая модификация

Для алюминия марки АД0Е (с гарантированными электрическими характеристиками) установлены ужесточённые нормы по примесям: кремний — не более 0,10 %, марганец и хром — не более 0,010 % каждый, железо — до 0,40 %, медь, цинк и бор — не более 0,050 % каждый, сумма титана и ванадия — не более 0,020 %. Такие ограничения минимизируют влияние примесей на электропроводность.

Зарубежные аналоги АД0

По ИСО 209 алюминий марки АД0 имеет обозначения Al99,5 и 1050A. Ниже приведены ближайшие зарубежные аналоги (как точные, так и близкие по составу).

При закупке импортных материалов следует сопоставлять не только марку, но и конкретные нормы по содержанию примесей, поскольку допуски национальных стандартов могут незначительно отличаться. Ближайшим зарубежным аналогом на нашем сайте является сплав 1050А.

Физические свойства алюминия АД0

Основные физические характеристики технического алюминия АД0 определяются высоким содержанием чистого алюминия и минимальной долей примесей. Данные приведены по марочнику сталей и сплавов.

Теплопроводность и электропроводность

Высокая теплопроводность (226 Вт/(м·°C) при 100 °C) обусловлена минимальным количеством примесей. С увеличением доли легирующих элементов теплопроводность снижается — например, для сплава АМц (система Al-Mn) она падает приблизительно до 170 Вт/(м·°C). Именно поэтому АД0 широко применяется в теплообменном оборудовании.

Электропроводность АД0 составляет более 60 % от электропроводности меди, что делает его пригодным для электротехнических целей, особенно в марке АД0Е с ужесточёнными нормами по примесям.

Коррозионная стойкость

На воздухе алюминий АД0 мгновенно покрывается плотной оксидной плёнкой Al₂O₃ толщиной 5–10 нм, которая защищает металл от дальнейшего окисления. Благодаря этому полуфабрикаты из АД0 обладают высокой стойкостью к атмосферной коррозии, коррозии в пресной воде и в ряде нейтральных сред. Материал не склонен к межкристаллитной, расслаивающей коррозии и коррозионному растрескиванию. Однако при контакте с щелочными и кислыми средами (pH < 4 или pH > 9) оксидная плёнка разрушается, и скорость коррозии резко возрастает.

Механические свойства АД0 при 20 °C

Механические характеристики технического алюминия АД0 сильно зависят от вида полуфабриката и состояния поставки: отожжённый металл обладает максимальной пластичностью, нагартованный — повышенной прочностью за счёт упрочнения пластической деформацией. Ниже приведены гарантируемые значения по соответствующим стандартам на конкретные виды продукции.

Примечание: механические свойства прутков нормальной прочности из АД0 (ГОСТ 21488-97, п. 6.7.2) предприятием-изготовителем не контролируются — приведённые значения являются типичными для данного вида продукции.

Твёрдость алюминия АД0

Влияние температуры на прочность

С повышением температуры предел прочности АД0 снижается, а пластичность возрастает. При длительной эксплуатации выше 100–150 °C возможно разупрочнение нагартованного металла вследствие рекристаллизации. Для работы при повышенных температурах целесообразно рассматривать термически упрочняемые сплавы алюминия.

Технологические свойства АД0

Обработка давлением и формовка

АД0 в отожжённом состоянии обладает превосходной пластичностью, что позволяет выполнять глубокую вытяжку, гибку, штамповку и раскатку без промежуточных отжигов. Относительное удлинение отожжённого листа составляет 20–30 %, что достаточно для сложных формовочных операций. Горячая деформация (прессование, прокатка) выполняется при температурах 350–500 °C.

Нагартовка и отжиг

Нагартовка — единственный способ упрочнения технического алюминия АД0, поскольку он не упрочняется термической обработкой (закалкой и старением). При нагартовке предел прочности ленты возрастает с 60 до 130–145 МПа, но пластичность снижается до 3–5 %.

Для восстановления пластичности после нагартовки применяется рекристаллизационный отжиг при температуре 300–500 °C. Охлаждение — на воздухе или в воде. Частично снять упрочнение можно низким отжигом при 150–300 °C.

Свариваемость

АД0 хорошо сваривается всеми видами сварки, применяемыми для алюминия: аргонодуговой (TIG/MIG), контактной, газовой. Сварной шов по прочности практически не уступает основному металлу в отожжённом состоянии. Склонность к образованию горячих трещин при сварке минимальна.

Обработка резанием

Мягкий отожжённый алюминий АД0 обрабатывается резанием удовлетворительно, но склонен к налипанию на инструмент. Нагартованный металл обрабатывается лучше — стружка менее вязкая. Рекомендуется применение инструмента с полированной поверхностью и использование СОЖ.

Формы поставки полуфабрикатов из АД0

Из технического алюминия АД0 методами горячей и холодной деформации производится широкая номенклатура полуфабрикатов. Каждый вид продукции регламентирован отдельным стандартом.

Листы и плиты

Листы из АД0 выпускаются по ГОСТ 21631-76, плиты — по ГОСТ 17232-99. Листы поставляются в отожжённом и нагартованном состояниях. Область применения — ненагруженные элементы конструкций, обшивка, теплообменные аппараты, звукоизоляционные панели. Листы из АД0 пригодны для глубокой вытяжки и штамповки.

Ленты

Алюминиевые ленты из АД0 производят по ГОСТ 13726-97. Отожжённая лента используется для штамповки деталей, изготовления уплотнителей и прокладок. Нагартованная лента — для несущих элементов, требующих повышенной жёсткости при минимальной толщине.

Фольга

Из АД0 производят несколько видов фольги: техническую (ГОСТ 618-73), упаковочную (ГОСТ 745-79) и конденсаторную (ГОСТ 25905-83). Благодаря высокой пластичности из АД0 получают фольгу толщиной до нескольких микрометров. Она применяется для упаковки пищевых продуктов, лекарственных препаратов, медицинских изделий, косметической продукции, а также для тепло-, гидро- и звукоизоляции. Подробнее о видах и характеристиках — на странице алюминиевая фольга.

Трубы

Прессованные трубы из АД0 изготавливаются по ГОСТ 18482-79, холоднодеформированные — по ГОСТ 18475-82. Трубы из АД0 применяются в теплообменных аппаратах (конденсаторах, испарителях), системах кондиционирования, холодильном оборудовании. Прессованные трубы с контролем внутреннего диаметра от 14 до 42 мм предназначены для теплообменников.

Прутки

Прутки прессованные из АД0 производят по ГОСТ 21488-97 — в виде прямых мерных отрезков или в бухтах. Поставляются без термической обработки (горячепрессованные). Применяются для изготовления деталей методами механической обработки, а также как заготовки для последующей холодной деформации.

Профили

Прессованные профили из АД0 выпускаются по ГОСТ 8617-81 и ряду специализированных стандартов на конкретные типы сечений (швеллер, тавр, двутавр, уголок, зетовый и др.). Профили из АД0 используются в строительных конструкциях, производстве радиаторов охлаждения полупроводниковых приборов, токовыводов.

Проволока

Проволока из АД0 изготавливается по ГОСТ 14838-78 (для холодной высадки) и ГОСТ 7871-75 (сварочная). Применяется в электротехнике, для изготовления метизов, а также как присадочный материал при сварке алюминия.

Шины электротехнические

Алюминиевые шины из АД0 используются в электрораспределительных устройствах как токопроводящие элементы. Низкое удельное электросопротивление (29,2 нОм·м) при малой плотности делает их экономичной альтернативой медным шинам.

Слитки

Плоские слитки (ГОСТ 9498-79) и цилиндрические слитки (ГОСТ 19437-81) из АД0 служат заготовками для дальнейшей прокатки, прессования и других видов обработки давлением.

Область применения технического алюминия АД0

Совокупность свойств — высокая чистота, пластичность, тепло- и электропроводность, коррозионная стойкость — определяет широкий спектр применения АД0 в промышленности.

Теплообменное оборудование

Трубы и листы из АД0 применяются в теплообменниках, конденсаторах и испарителях холодильного и климатического оборудования. Теплообменники с двухсторонним раздувом каналов из АД0 используются в бытовых холодильниках и морозильниках.

Упаковочная и пищевая промышленность

Холоднокатаная и рулонная фольга из АД0 предназначена для упаковывания пищевых продуктов, лекарственных препаратов, изделий медицинского назначения, косметической и парфюмерной продукции. Высокая чистота алюминия обеспечивает безопасность контакта с продуктами.

Электротехника

Шины, проволока и фольга из АД0 (и особенно АД0Е) применяются в электрораспределительных устройствах, обмоточных конструкциях, конденсаторах. Конденсаторная фольга из АД0 используется в силовой электронике.

Строительство и архитектура

Листы и профили из АД0 применяются для обшивки фасадов, кровельных покрытий, звукоизоляционных панелей. Рулонная фольга используется для тепло-, гидро- и звукоизоляции зданий.

Радиаторы охлаждения

Прессованные профили из АД0 применяются для изготовления радиаторов охлаждения полупроводниковых приборов и силовой электроники — высокая теплопроводность обеспечивает эффективный отвод тепла.

Нормативная документация на полуфабрикаты из АД0

Ниже приведены основные стандарты, регламентирующие требования к полуфабрикатам из технического алюминия АД0.

Особенности выбора АД0 для производственных задач

АД0 или АД1 — в чём разница

Марка АД1 (1013) содержит не менее 99,3 % алюминия — на 0,2 % меньше, чем АД0. Это означает больший допуск на суммарное содержание примесей. Практические отличия: АД1 несколько прочнее в нагартованном состоянии, но уступает АД0 по тепло- и электропроводности. Для задач, где критична чистота материала (пищевая фольга, электротехника, конденсаторы), предпочтительнее АД0. Для ненагруженных конструкционных элементов оба варианта взаимозаменяемы.

АД0 или сплавы системы Al-Mn (АМц)

Если от изделия требуется более высокая прочность при сохранении коррозионной стойкости и свариваемости, рассматривают сплав АМц (Al-Mn). Его предел прочности в отожжённом состоянии достигает 130 МПа против 60 МПа у АД0. Однако теплопроводность АМц ниже, а стоимость — выше.

Рекомендации по выбору состояния поставки

Для глубокой вытяжки и штамповки следует выбирать отожжённое состояние (М) — оно обеспечивает максимальную пластичность. Для деталей, работающих под нагрузкой при комнатной температуре, подойдёт нагартованное состояние (Н) — прочность значительно выше, хотя запас пластичности мал. Полунагартованное состояние (Н2) — компромисс между прочностью и формуемостью.

Условия хранения и транспортировки

Полуфабрикаты из АД0 хранят в сухих закрытых помещениях, защищённых от попадания влаги, агрессивных жидкостей и паров. Не допускается контакт с медью, медными сплавами и их растворами — это вызывает контактную (гальваническую) коррозию алюминия. При длительном хранении рекомендуется консервация маслом или бумажной упаковкой. Транспортировка — в крытых транспортных средствах с защитой от механических повреждений.