Co je hliník 5005?
5005 je nízkohořčíkový konec rodiny 5xxx, obsahuje přibližně 0,8 % hořčíku — výrazně méně než 5052 (~2,5 %) nebo 5083 (~4,5 %). Toto jediné číslo vysvětluje téměř vše o něm. S menším množstvím hořčíku 5005 vyměňuje vysokou pevnost svých bratranců z řady 5xxx za dvě vlastnosti, pro které jej kupující skutečně specifikují: vynikající odezva na anodizaci a odolnost proti korozi blízká 3003 při nižším obsahu legujících prvků. Je standardní volbou pro anodizované architektonické plechy a jeho mechanické vlastnosti se pohybují ve stejném pásmu jako 3003, nikoli v konstrukční oblasti.
Je to slitina nevytvrditelná tepelným zpracováním. Každý přírůstek pevnosti pochází ze studeného tváření, vyjádřeného v tvrdostech H, a nelze ji precipitačně vytvrdit tak jako 6061 nebo 7075. Praktickým důsledkem je, že tvrdost a pevnost jsou určeny tvrdostí, kterou zakoupíte, nikoli čímkoli, co s dílem následně provedete — kromě vyžíhání zpět na měkko.
Existuje také skutečná výhoda, která bývá přehlížena: protože 5005 leží výrazně pod prahem ~3 % hořčíku, je nezahrnuje: náchylný k precipitaci β-fáze (Al₃Mg₂) na hranicích zrn, která omezuje slitiny s vyšším obsahem hořčíku, jako 5083 a 5056, na přibližně 65 °C při trvalém provozu. Pro teplé, mírně korozivní zatížení 5005 toto omezení nenese.
Chemické složení 5005
Mezní hodnoty složení podle ASTM B209 / EN 573-3, v hmotnostních procentech. Hořčík je jediný záměrný legující prvek významu; vše ostatní je buď malý řízený přídavek, nebo horní hranice nečistot.
| Prvek | Obsah (%) | Role |
|---|---|---|
| Hořčík (Mg) | 0.50 – 1.10 | Hlavní legující prvek; pevnost a korozní chování |
| Křemík (Si) | max. 0,30 | Nečistota, udržovaná nízko pro čistotu při anodizaci |
| Železo (Fe) | 0,70 max. | Nečistota; ovlivňuje povrchovou úpravu |
| Měď (Cu) | max 0,20 | Udržováno nízko pro ochranu korozní odolnosti a barvy anodické vrstvy |
| Mangan (Mn) | max 0,20 | Menší přídavek, struktura zrn |
| Chrom (Cr) | 0,10 max | Menší přídavek pro korozní odolnost |
| Zinek (Zn) | 0,25 max. | Stopové množství |
| Titan (Ti) | 0.05 – 0.15 | Zjemňovač zrna |
| Ostatní (každý) | 0,05 max | Stopové nečistoty |
| Ostatní (celkem) | 0,15 max | Součet stopových nečistot |
| Hliník (Al) | Zbytek | Základ |
Přísné horní hranice pro měď a křemík jsou důležitější, než se zdá. Oba prvky zbarvují anodický film — měď jej posouvá k žluté, křemík k šedé — což je důvod, proč chemie s nízkým obsahem Cu a Si dělá z 5005 anodizační slitinu, a ne jen další jakost 5xxx.
Tvrdost 5005 podle stavu
Tvrdost je místo, kde se studeně tvářená struktura 5005 projevuje nejpřímočařeji. Hodnoty níže jsou typické hodnoty podle Brinella měřené se zatížením 500 kg a kuličkou 10 mm (ASTM E10), což je konvence používaná pro tvářený hliník.
| Temperament | Stav | Tvrdost podle Brinella (HB) | Přibližná pevnost ve smyku (MPa) |
|---|---|---|---|
| O | Žíhané | 28 | 76 |
| H32 | Deformačně zpevněný, stabilizovaný (¼ tvrdý) | 36 | 96 |
| H34 | Deformačně zpevněný, stabilizovaný (½ tvrdý) | 41 | 96 |
| H36 | Deformačně zpevněný, stabilizovaný (¾ tvrdý) | 46 | 103 |
| H38 | Deformačně zpevněný, stabilizovaný (plně tvrdý) | 51 | 110 |
Z této tabulky vyplývají tři věci.
Rozsah je úzký. V celém rozsahu stavů se 5005 pohybuje od 28 do 51 HB — méně než dvojnásobek od vyžíhaného po plně tvrdý. Srovnejte to s 6061, který se zhruba ztrojnásobí od O po T6. Pokud váš návrh vyžaduje tvrdost, kterou studené tváření nedokáže dodat, 5005 je nesprávný výchozí bod a žádná volba stavu to nespraví.
Tvrdost je nástroj pro vstupní kontrolu, nikoli návrhový vstup. HB je dostatečně rychlý a nedestruktivní pro kontrolu dodávky proti jejímu MTC a dobře koreluje s pevností v tahu. Ale žádný konstruktér nedimenzuje konzolu podle Brinella. Použijte HB k potvrzení, že jste obdrželi objednaný stav; pro vlastní výpočet použijte pevnost v tahu a mez kluzu.
Anodizace mění tvrdost povrchu, nikoli tvrdost objemu. Toto je nejčastější nedorozumění při dotazu na tvrdost. Anodická oxidová vrstva je mnohem tvrdší než substrát — oxid hlinitý se na stupnici tvrdosti nachází vysoko nad jakoukoli hliníkovou slitinou — takže odolnost proti poškrábání a opotřebení se podstatně zlepšuje. Podkladový kov zůstává nezměněn a panel z 5005-H34 má pod povlakem stále 41 HB. Pokud výkres říká “tvrdší”, stanovte, zda znamená odolnost povrchu proti opotřebení (anodizujte) nebo nosnost (změňte slitinu).
Mechanické vlastnosti 5005 podle stavu
Typické hodnoty pro plech a desku. Poznámka: ASTM B209 minimální hodnoty leží pod těmito čísly a mění se s tloušťkou — garantované hodnoty pro vaši konkrétní šarži pocházejí z MTC, nikoli z této tabulky.
| Temperament | Pevnost v tahu (MPa) | Mez kluzu (MPa) | Tažnost (1 % na 50 mm) | Tvrdost (HB) |
|---|---|---|---|---|
| O | 124 | 41 | 25 | 28 |
| H32 | 138 | 117 | 11 | 36 |
| H34 | 159 | 138 | 8 | 41 |
| H36 | 179 | 165 | 6 | 46 |
| H38 | 200 | 186 | 6 | 51 |
Sloupec tažnosti je ten, který rozhoduje o většině skutečných specifikací. Přechod z H32 na H38 získá přibližně o 45 % vyšší pevnost v tahu a stojí téměř polovinu dostupné tažnosti — z 11 % na 6 %. Pro plochý dekorativní panel je tento obchod zdarma. Pro cokoli s tvarovaným rádiusem, lemem nebo válcovanou hranou je H32 nebo H34 stropem a O je odpovědí, když je tváření náročné.
Označení H1x a H3x nejsou zaměnitelná. Stavy H1x jsou pouze deformačně zpevněné; stavy H3x jsou deformačně zpevněné a poté stabilizované nízkoteplotním tepelným zpracováním, které mírně snižuje pevnost a vrací významnou tažnost. Tato stabilizace je důvodem, proč v architektonických pracích dominují H32/H34 — extra tažnost přináší tvařitelnost a stabilizovaný stav si udržuje své vlastnosti místo toho, aby na polici stárnutím měknul.
Fyzikální vlastnosti 5005
| Majetek | Hodnota |
|---|---|
| Hustota | 2,70 g/cm³ |
| Rozsah tavení | 632 – 655 °C |
| Tepelná vodivost | ~201 W/m·K (stav O) |
| Elektrická vodivost | ~52 % IACS (klesá v tvrdších stavech) |
| Součinitel tepelné roztažnosti | 23,7 × 10⁻⁶ /°C (20–100 °C) |
| Měrná tepelná kapacita | ~900 J/kg-K |
| Modul pružnosti | ~69 GPa |
| Poissonův poměr | 0.33 |
Dvě z těchto hodnot mají váhu pro nákup. Tepelná a elektrická vodivost při ~201 W/m·K a ~52 % IACS jsou pro slitinu 5xxx vysoké — důvodem je nízký obsah hořčíku — a obě klesají s rostoucí tvrdostí stavu, takže specifikace řízená vodivostí by měla být stanovena vůči stavu O nebo H32, nikoli předpokládána v celém rozsahu. Teplotní rozsah tavení je důležitý hlavně pro svařování a jakoukoli diskusi o provozu za zvýšených teplot.
Korozní odolnost a anodizace
Atmosférické a mírně alkalické prostředí. 5005 odolává obecné atmosférické korozi srovnatelně s 3003, včetně průmyslových a přímořských atmosfér, s přidanou výhodou řady 5xxx spočívající v lepším výkonu v mírně alkalických podmínkách. Není volbou pro trvalé ponoření v mořské vodě — 5083 a 5086 drží tuto pozici — ale pro mořskou atmosféru, pobřežní architekturu a vnitřní lodní kování je pohodlně dostačující.
Otázka 65 °C. Vyšší hořčíkové jakosti 5xxx mají horní hranici trvalého provozu kolem 65 °C, nad níž precipitace β-fáze podél hranic zrn otevírá cestu ke koroznímu praskání za napětí. Při ~0,8 % Mg je 5005 pod prahovou hodnotou, kde je tento mechanismus praktickým problémem. To je skutečný diferenciační faktor vůči 5083 a 5056 v teplém provozu a je to jeden z nejméně doceněných důvodů pro jeho volbu.
Zvýšená teplota jej stále změkčuje. Za studena zpevněné jakosti postupně ztrácejí pevnost s rostoucí provozní teplotou, s úplným žíháním kolem 345 °C. Pokud bude díl vystaven trvalému teplu, navrhujte podle hodnot žíhaného stavu (O) namísto hodnot H ve specifikaci — za studena zpevnění, za které jste zaplatili, teplo nepřežije.
Anodizace — a háček. Při anodizaci vytváří 5005 čirý, homogenní film, který je průhlednější než u 3003 a poskytuje vynikající barevnou shodu s architektonickými výlisky 6063. Tato kombinace je důvodem, proč je výchozí volbou pro anodizované fasády a dekorativní lišty.
Háček: 5005 se může anodizovat s viditelnými pruhy, někdy nazývanými “čárové kódy”. Pokud je povrchová úprava kritická — fasádní panel v plném pohledu, velká nepřerušená plocha — specifikujte 5005-AQ (jakost pro anodizaci, někdy prodávaná jako speciální jakost pro anodizaci) v okamžiku objednávky. Stojí více a je mnohem levnější než objevení pruhů po instalaci. Galvanická koroze je další trvalá výhrada: jako každý hliník, 5005 rychle koroduje, když je elektricky spojen s ušlechtilejším kovem ve vlhkém prostředí, proto jej izolujte od oceli a slitin mědi.
Práce s 5005
Tváření. 5005 se snadno tváří, zejména žíhaný. Tenký plech H32 lze ohýbat do velmi těsných poloměrů — přibližně 0 až ½ × tloušťky — bez porušení, a H34 obecně zvládá 1 až 2 × tloušťky. Hluboké tažení, rotační tváření a válcování profilů jsou standardem ve stavu O. Tvářecí síly a opotřebení nástrojů jsou nižší než u uhlíkové oceli při srovnatelné geometrii.
Svařování. GTAW (TIG) a GMAW (MIG) oba probíhají čistě, stejně jako odporové bodové svařování a svařování třením s mícháním. Volba přídavného materiálu se dělí podle priority: 4043 (Al-Si) je často preferován pro svou toleranci k horkému praskání a tekutost svarové housenky, zatímco 5356 (Al-Mg) vytváří mechanicky pevnější svarový kov. Ani jeden nevyžaduje tepelné zpracování před svařováním ani po něm, a nízký obsah hořčíku znamená, že neexistuje žádné významné riziko posvařovací senzibilizace. Očekávejte, že tepelně ovlivněná zóna se vrátí k pevnosti žíhaného stavu — jako u každé slitiny nevytvrditelné tepelným zpracováním, tato pevnost se nevrátí.
Obrábění. Přijatelné. 5005 se obrábí lépe než velmi měkké jakosti jako 1100 nebo 3003 a hůře než volně obrobitelné slitiny jako 2017 nebo 6082. Jeho měkkost produkuje lepivé třísky a nárůstek na břitu, proto používejte ostré nástroje, vyšší řezné rychlosti a vydatné mazání. Tam, kde je díl určen především pro obrábění než pro povrchovou úpravu, je 6061 lepší volbou.
Žíhání. Standardní zpracování je kolem 345 °C následované pomalým chlazením. Obecně se netváří za tepla — kování se na slitiny 5xxx aplikuje zřídka a není běžnou cestou pro 5005.
5005 vs 3003 vs 5052 vs 6061
| Slitina a temper | Pevnost v tahu (MPa) | Mez kluzu (MPa) | Prodloužení (%) | Tvrdost (HB) | Eloxování | Nejlepší pro |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5005-H34 | 159 | 138 | 8 | 41 | Vynikající — čirý film, odpovídá 6063 | Anodizované architektonické panely, značení |
| 3003-H14 | 152 | 145 | 8–16 | 40 | Dobrá — může mírně změnit barvu | Kuchyňské nádobí, střešní krytiny, obecné plechy |
| 5052-H32 | 228 | 193 | 12 | 60 | Přijatelná — méně uniformní | Lodní díly, palivové nádrže, tvarované kryty |
| 6061-T6 | 310 | 276 | 12 | 95 | Dobrá — mírně méně uniformní | Konstrukční rámy, výlisky, obráběné díly |
5005 vs 3003. Při srovnatelném stavu jsou si tyto dvě blízké v pevnosti — v rozmezí několika procent — takže kdokoli mezi nimi volí na základě pevnosti, optimalizuje špatnou proměnnou. 5005 vítězí v čistotě anodizace, barevné shodě s 6063 a vodivosti (~52 % IACS proti ~40 %). 3003 vítězí v ceně a mírně lepším hlubokém tažení. Zvolte 5005, když je povrch viditelný; zvolte 3003, když není.
5005 vs 5052. 5052 je podstatně pevnější — 228 MPa proti 159 MPa ve stavu, který většina lidí skutečně kupuje — a lépe odolává skutečnému ponoření v mořské vodě. Za to platí méně uniformním anodickým filmem a vyšší cenou. 5052 pro konstrukci a slanou vodu; 5005 pro vzhled.
5005 vs 6061. Různé kategorie. 6061-T6 zhruba zdvojnásobuje mez kluzu 5005 a obrábí se mnohem lépe, ale je vytvrditelný tepelným zpracováním, ztrácí tvařitelnost v T6 a jeho obsah mědi stojí část odolnosti proti korozi a anodické uniformity. 5005 je dekorační plechová slitina; 6061 je konstrukční slitina.
Go/No-Go: Kdy specifikovat 5005
Specifikujte 5005, když:
- Díl bude anodizován a vzhled je kritériem přijatelnosti — zejména tam, kde musí barevně odpovídat výliskům 6063
- Prostředí je atmosférické, pobřežní nebo mírně alkalické spíše než trvalé ponoření
- Díl je tvarován, ohýbán nebo tažen a střední pevnost je dostačující
- Provozní teplota je okolní nebo pouze mírně zvýšená a chcete se vyhnout limitu senzibilizace 65 °C, který omezuje jakosti s vyšším Mg
- Vyšší tepelná nebo elektrická vodivost než 5052/5083 je užitečná
Hledejte jinde, když:
- Nosnost řídí návrh — přejděte na 5052 pro tvarovaný plech nebo 6061-T6 pro konstrukci
- Díl je ponořen nebo v oblasti postřiku v mořském provozu — 5083 nebo 5086
- Objem obrábění je vysoký a záleží na čase cyklu — 6061
- Požadavkem je odolnost proti opotřebení ve velkém — anodizace zlepšuje pouze povrch a může být zapotřebí řešení 4xxx nebo tvrdé povlakování
- Specifikace vyžaduje tvrdost nad přibližně 51 HB, což je místo, kde 5005 končí
Kde se 5005 používá
| Sektor | Typické díly | Why 5005 |
|---|---|---|
| Architecture and construction | Facades, roofing, wall panels, decorative trim, anodized profiles | Anodizing clarity, corrosion resistance, colour match to 6063 |
| Signage and display | Anodized signs, nameplates, retail displays, decorative panels | Bright uniform finish, formability, light weight |
| Marine and coastal | Vnitřní lodní vybavení, námořní kování, pobřežní architektonické díly | Atmospheric marine corrosion resistance without immersion-grade cost |
| Elektrické | Busbars, conductor rail, enclosures | ~52% IACS conductivity with formability |
| Appliance and consumer | Appliance trim, utensils, furniture, packaging | Formed-and-anodized economics |
| Automotive and transport | Interior trim, non-structural panels | Formability and finish quality |
| Chemical and process | Tank panels, equipment housings | Alkaline resistance and weldability |
Výhody a omezení na první pohled
| Rozměr | Výhoda | Pozor na |
|---|---|---|
| Eloxování | Clear, uniform film; best-in-class 6063 colour match | Streaking possible — specify 5005-AQ for critical finishes |
| Koroze | Excellent atmospheric and coastal | Not for continuous seawater immersion |
| Temperature safety | Below the 3% Mg threshold — no 65 °C SCC ceiling | Cold-worked tempers still soften with sustained heat |
| Tvarovatelnost | Excellent in O; tight bend radii in H32/H34 | Ductility falls fast by H36/H38 |
| Svařitelnost | Clean TIG/MIG, no pre- or post-heat, no sensitization risk | HAZ reverts toward annealed strength |
| Obrábění | Better than 1100/3003 | Gummy chips; well behind 6061 |
| Elektrická vodivost | ~201 W/m·K, ~52% IACS — high for 5xxx | Both drop in harder tempers |
| Síla | Adequate for decorative and light-duty work | Ceiling around 200 MPa / 51 HB |
Závěr
5005 earns its place on a drawing for one reason: it anodizes better than the alternatives at a price that makes decorative architectural work economical — while matching 3003 on corrosion resistance and dodging the elevated-temperature sensitization limit that bites higher-magnesium 5xxx grades. Its hardness window is narrow by design (28 HB annealed to 51 HB full hard), and the temper choice is where specs live or die: H32/H34 for formed parts, H38 only when nothing forms, and 5052 or 6061 the moment load-bearing, immersion service, or machining volume becomes the driver. If the surface is visible and exposed, spend the small premium on 5005-AQ.
At Linsy Aluminum, we supply 5005 across sheet, coil, plate, bar, tube, and wire in the common tempers, with in-house machining, welding, laser cutting, anodizing, and polishing. Send your drawing and spec — temper and anodizing requirement included — and we’ll confirm hardness and finish before you commit.
Často kladené otázky
How hard is 5005 aluminum?
It depends entirely on temper, because 5005 is non-heat-treatable and gains hardness only from cold work. Typical Brinell values run 28 HB in the annealed O condition, 36 HB in H32, 41 HB in H34, 46 HB in H36, and 51 HB in H38. Published figures vary somewhat by source and thickness, so treat these as typical and confirm guaranteed values on the MTC.
Je hliník 5005 tepelně zpracovatelný?
No. 5005 cannot be precipitation-hardened; all strength comes from strain hardening, expressed in the H-tempers. It can be annealed — around 345 °C followed by slow cooling — but that softens it rather than strengthening it. If you need heat-treatable strength, 6061 is the usual move.
Which 5005 temper should I specify?
Use O when the part is deeply drawn or severely formed. H32 is the general-purpose choice and the safest default for architectural sheet, with H34 adding strength where some formability can be given up. H36 and H38 deliver maximum strength but elongation drops to around 6%, which rules out most forming. H32 and H34 are preferred for anodized architectural work because the stabilised H3x condition holds its properties.
Does anodizing make 5005 harder?
It hardens the surface, not the metal. The anodic oxide layer is considerably harder than the aluminium substrate, so scratch and wear resistance improve substantially — but the bulk hardness underneath is unchanged, and a 5005-H34 part still has 41 HB below its coating. Anodizing is the right answer for surface durability and the wrong answer for load-bearing capacity.
Is 5005 suitable for marine environments?
For marine atmosphere, yes — it performs well in coastal and salt-spray exposure and is widely used for interior boat fittings and coastal architectural parts. For continuous seawater immersion or heavily loaded marine structure, higher-magnesium grades such as 5083 or 5086 are the correct specification. 5005 also has an advantage here: at ~0.8% Mg it sits below the threshold where the 65 °C sensitization and stress-corrosion-cracking limit applies to grades like 5083 and 5056.
