Сплав АК7Ц9

Сплав АК7Ц9 — литейный алюминиевый материал системы Al–Zn–Si, разработанный для фасонного литья деталей сложной конфигурации. В классификации по ГОСТ 1583-93 он относится к группе «Al — прочие компоненты» и обозначается также как АЛ11 (устаревшая маркировка). Допустимые транслитерации: AK7Ts9, AL11.

Основу материала составляет алюминий (77–87 %). Главная особенность АК7Ц9 — одновременное легирование цинком и кремнием, что обеспечивает повышенную жидкотекучесть расплава и позволяет получать тонкостенные отливки с минимальным количеством горячих трещин. По совокупности литейных свойств сплав выделяется среди других силуминов именно высокой текучестью, обусловленной цинковой составляющей.

Химический состав сплава АК7Ц9 по ГОСТ 1583-93

Нормируемый химический состав материала регламентирован межгосударственным стандартом ГОСТ 1583-93 «Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия».

Основные легирующие элементы

Содержание кремния в чушках нормировано строже (7–8 %), чем в отливках (6–8 %), поскольку при переплаве и литье происходит некоторое изменение состава за счёт взаимодействия с оснасткой и шихтовыми материалами.

Допускаемые примеси в сплаве АЛ11

Предельное содержание неосновных элементов зависит от вида литья. В таблице приведены данные для отливок по ГОСТ 1583-93.

Суммарное содержание учитываемых примесей также зависит от способа литья: для литья в песчаные формы и по выплавляемым моделям — не более 1,7 %; для литья под давлением — не более 2,5 %.

Согласно примечанию 5 к таблице 1 ГОСТ 1583-93, при использовании сплава АК7Ц9 для литья под давлением допускается отсутствие магния в составе.

Физические свойства алюминиевого литейного сплава АК7Ц9

Плотность АК7Ц9 несколько выше, чем у классических силуминов серий АК7, АК9 или АК12 (2650–2800 кг/м³). Это объясняется повышенным содержанием цинка, который тяжелее алюминия.

Механические характеристики сплава АК7Ц9 (АЛ11)

Механические свойства определяются на образцах, отлитых в соответствии с ГОСТ 1583-93 и испытанных по ГОСТ 1497 при температуре 20 °С.

Твёрдость определяется по ГОСТ 9012 при нагрузке 9806 Н (шарик 10 мм) или 2450 Н (шарик 5 мм). Отжиг по режиму Т2 повышает предел прочности на 20–25 % и одновременно увеличивает пластичность, что объясняется снятием остаточных литейных напряжений и частичным выравниванием структуры твёрдого раствора.

Способы литья алюминиевого сплава АК7Ц9

Материал предназначен для фасонного литья следующими методами:

• литьё в песчаные формы (обозначение З);
• литьё по выплавляемым моделям (В);
• литьё в кокиль (К);
• литьё под давлением (Д).

Особенно эффективно применение АК7Ц9 при литье под давлением, поскольку высокая жидкотекучесть, обусловленная цинковой составляющей, позволяет заполнять пресс-формы сложной конфигурации с минимальным браком. Сплав обладает малой склонностью к образованию горячих трещин и небольшой линейной усадкой, что важно для получения точных тонкостенных отливок.

Ограничение: материал имеет пониженную коррозионную стойкость по сравнению с кремниевыми силуминами серий АК12, АК7ч, АК9ч. Повышенное содержание цинка ускоряет электрохимическую коррозию во влажных средах, поэтому детали из АК7Ц9 требуют защитных покрытий при эксплуатации в агрессивных условиях.

Термическая обработка отливок из сплава АЛ11

Согласно приложению В (рекомендуемое) к ГОСТ 1583-93, для отливок из АК7Ц9 применяется единственный режим термообработки:

Режим Т2 — отжиг: нагрев до 300 ± 10 °С, выдержка 2–4 часа, охлаждение на воздухе.

Цель отжига — снятие остаточных напряжений, возникающих при кристаллизации. Это особенно актуально для отливок сложной формы с различной толщиной стенок, где перепады скоростей охлаждения создают значительный градиент внутренних напряжений. После отжига по режиму Т2 повышается предел прочности (с 176 до 216 МПа) и относительное удлинение (с 1 до 2 %), что объясняется частичной стабилизацией пересыщенного твёрдого раствора и коагуляцией вторичных фаз.

Закалка с последующим старением для данного сплава не применяется, в отличие от ряда других литейных алюминиевых сплавов (например, АК9Ц6).

Технологические особенности и область применения

Сплав АК7Ц9 (АЛ11) применяется для изготовления фасонных отливок сложной конфигурации. Основные преимущества определяют область его использования:

• Высокая жидкотекучесть — позволяет получать тонкостенные отливки и детали с мелким рельефом. По этому параметру АК7Ц9 превосходит большинство алюминиевых литейных сплавов.
• Малая склонность к горячим трещинам — обеспечивает литьё деталей с резкими переходами толщин стенок без специальных литниковых систем.
• Небольшая термическая усадка — критично для деталей с жёсткими допусками на размеры.
• Удовлетворительная обрабатываемость резанием — детали после литья допускают механическую обработку.

К ограничениям относятся пониженная коррозионная стойкость и невысокая пластичность в литом состоянии (относительное удлинение 1–2 %). Сплав не рекомендуется для деталей, работающих в агрессивных коррозионных средах без защитных покрытий, а также для конструкций, воспринимающих ударные нагрузки.

Формы поставки алюминиевого литейного сплава АК7Ц9

Сплав поставляется преимущественно в виде чушек (металлошихта) для последующего переплава и литья на предприятиях-потребителях.

Чушки из сплава АК7Ц9

Согласно ГОСТ 1583-93, чушки изготавливаются массой до 20 кг. По соглашению с потребителем допускается масса более 200 кг, а также поставка в расплаве.

Маркировка чушек АК7Ц9 (АЛ11): на торце наносится несмываемой краской три вертикальные полосы — белая, белая, зелёная. Дополнительно на поверхности чушки выбивают товарный знак изготовителя, марку сплава и номер плавки.

Для рафинированного сплава на чушках верхнего ряда пакета с четырёх сторон красной краской наносится буква «р».

Варианты обозначения сплава при заказе

В заказе и конструкторской документации допускается указывать марку сплава в любой из принятых форм:

• АК7Ц9 — действующее обозначение по ГОСТ 1583-93;
• АЛ11 — устаревшее обозначение;
• АК7Ц9Д, АЛ11З, АЛ11К — с указанием способа литья.

Стандарт также допускает обозначение по ГОСТ Р 55375-2012 «Алюминий первичный и сплавы на его основе. Марки».

Зарубежные аналоги алюминиевого сплава АК7Ц9

Прямые зарубежные аналоги АК7Ц9 ограничены, поскольку система Al–Zn–Si с таким соотношением компонентов не типична для западной классификации.

Оба аналога относятся к китайскому национальному стандарту GB. Обозначение ZAlZn11Si7 расшифровывается как литейный алюминиевый сплав с содержанием цинка ~11 % и кремния ~7 %.

Нормативная база и стандарты на сплав АК7Ц9

Основные нормативные документы, регулирующие производство и применение сплава:

• ГОСТ 1583-93 — Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия. Основной действующий стандарт, определяющий состав, механические свойства, правила приёмки и методы контроля.
• ГОСТ Р 55375-2012 — Алюминий первичный и сплавы на его основе. Марки.
• ГОСТ 2171-90 — Детали, изделия, полуфабрикаты и заготовки из цветных металлов и сплавов. Обозначение марки.

Контроль качества сплава осуществляется по ГОСТ 1497 (механические испытания на растяжение), ГОСТ 9012 (определение твёрдости по Бринеллю), а также по комплексу стандартов серии ГОСТ 11739 (химический анализ отдельных элементов).