Что такое алюминий 1050?
Алюминий 1050 — это коммерчески чистый деформируемый сплав серии 1xxx с минимальным содержанием алюминия 99,5%. Поскольку он почти полностью состоит из алюминия, он сохраняет лучшие свойства основного металла: высокую пластичность, превосходную коррозионную стойкость, а также высокую электрическую и теплопроводность. Обозначения AA 1050/UNS A91050 и EN AW-1050A являются близкими аналогами в разных системах; в заказе следует указывать действующий стандарт, поскольку пределы химического состава могут незначительно отличаться.
1050 — это сплав, не упрочняемый термической обработкой. Его нельзя упрочнить закалкой из раствора или старением, как сплавы серий 2xxx или 6xxx; его прочность повышается в основном за счет холодной деформации (наклепа), что выражается семейством состояний H. Как только вы поймете этот единственный факт, остальное поведение сплава — мягкое состояние O, постепенно упрочняющиеся состояния H12/H14/H16/H18 и компромисс между прочностью и формуемостью — встанет на свои места.
Химический состав
| Элемент | Максимальное содержание (%) | Роль |
| Алюминий (Al) | 99,5 (минимум) | Основной металл; высокая чистота обеспечивает проводимость, формуемость, коррозионную стойкость |
| Железо (Fe) | 0.40 | Наиболее распространенная примесь; влияет на прочность и качество поверхности |
| Кремний (Si) | 0.25 | Контролируемая примесь; незначительное влияние при данном уровне |
| Медь (Cu) | 0.05 | Поддерживается на очень низком уровне для сохранения коррозионной стойкости |
| Марганец (Mn) | 0.05 | Минимальный упрочняющий эффект |
| Магний (Mg) | 0.05 | Почти отсутствует эффект дисперсионного твердения |
| Цинк (Zn) | 0.05 | Контролируемый микроэлемент; чрезмерное содержание может повлиять на свойства |
| Титан (Ti) | 0.03 | Микроэлемент, который может влиять на структуру зерна |
| Другие (каждый) | 0.03 | Остаточные микроэлементы |
Состав намеренно прост. Содержание алюминия не менее 99,5% сохраняет сплав легким, мягким, формуемым и проводящим, в то время как железо и кремний — две примеси, присутствующие в наибольших количествах, — влияют на прочность, проводимость, обрабатываемость и реакцию поверхности, не превращая 1050 в сплав с дисперсионным твердением. Именно эта высокая чистота является причиной того, что 1050 так хорошо гнется, вытягивается и проводит ток, а также остается не упрочняемым термической обработкой.
Механические и физические свойства
Свойства по состояниям поставки
Поскольку 1050 упрочняется наклепом, прочность сильно зависит от состояния поставки. В таблице ниже приведены ориентировочные диапазоны, а не универсальные пределы приемки; точные минимальные и максимальные значения зависят от вида проката, толщины, направления и действующего стандарта. К распространенным справочным документам относятся ASTM B209/B209M для листов и плит, ASTM B211/B211M для прокатанных или холоднообработанных прутков, стержней и проволоки, а также, в зависимости от вида труб и условий эксплуатации, ASTM B210/B210M, B221/B221M, B241/B241M, B483/B483M или B491/B491M.
| Темпер | Прочность на разрыв (МПа) | Предел текучести (МПа) | Удлинение (%) |
| O (отожженный) | 60–100 | 20–35 | 35–40 |
| H12 (четвертьнагартованный) | 85–125 | 65–95 | 12–20 |
| H14 (полунагартованный) | 105–145 | 85–115 | 8–12 |
| H16 (трехчетвертинагартованный) | 120–160 | 100–130 | 6–10 |
| H18 (полностью нагартованный) | ≥135 | ≥120 | 2–6 |
По мере увеличения холодной деформации от O до H18 предел прочности и предел текучести растут, в то время как относительное удлинение резко падает — H18 достигает почти максимальной коммерческой прочности, но теряет большую часть своей пластичности. Твердость следует той же тенденции (примерно 20 HB в состоянии O до ~70 HB в состоянии H18).
Физические свойства
| Недвижимость | Значение |
| Плотность | 2,71 г/см³ |
| Температура плавления | 646–660 °C |
| Теплопроводность | 222–230 Вт/м·К |
| Электропроводность | ~61% IACS (отожженный) |
| Коэффициент теплового расширения | 23,6 мкм/м·К |
| Модуль Юнга | 69 ГПа |
Эти значения практически постоянны для всех состояний поставки: холодная деформация изменяет прочность и твердость, но не основные физические константы. Проводимость ~61% IACS делает 1050 кандидатом для токопроводящих шин и легких электрических проводников, немного уступая специализированным электротехническим маркам, таким как 1350.
Состояния поставки алюминия 1050
1050 поставляется во всем диапазоне нагартованных состояний H, а также в полностью отожженном состоянии O. Каждый шаг представляет собой компромисс между формуемостью и прочностью, поэтому выбор состояния поставки — это, по сути, решение между прочностью и формуемостью.
Алюминий 1050-O
O — это полностью отожженное, самое мягкое состояние. Оно обладает самой высокой пластичностью и наилучшей проводимостью в семействе, поэтому является стандартным выбором для глубокой вытяжки, ротационной вытяжки и любых деталей, которые должны быть сформированы в сложную форму перед использованием. Отражатели, корпуса ламп и корпуса кухонной посуды обычно поставляются в состоянии O, поскольку они должны быть сформированы, а не нагружены.
Алюминий 1050-H12, H14, H16 и H18
Это последовательно нагартованные состояния. 1050-H12 — четвертьнагартованный и все еще легко формуется; 1050-H14 — полунагартованный, рабочая лошадка, используемая для умеренно нагруженных кронштейнов, шильдиков и гнутых панелей; 1050-H16 — трехчетвертинагартованный для более жестких компонентов; 1050-H18 — полностью нагартованный, обеспечивающий максимальную коммерческую прочность для жестких, слабо деформируемых деталей, таких как печатные формы и декоративные шильдики. Прочность растет с каждым шагом, а формуемость падает, поэтому выбирайте самое твердое состояние, которое ваш процесс формовки еще может принять.
Как выбрать правильное состояние поставки 1050
Начните с операции формовки. Если деталь должна подвергаться глубокой вытяжке, ротационной вытяжке или гибке с малым радиусом, выбирайте 1050-O; более твердые состояния увеличивают риск растрескивания и могут потребовать большего радиуса гиба или промежуточного отжига. Если вам нужна умеренная прочность с сохранением способности к гибке, выбирайте 1050-H14, наиболее распространенное промежуточное состояние. Выбирайте 1050-H18 только тогда, когда деталь почти плоская или имеет простую форму, и вам нужна максимальная жесткость. Помните, что сварка любой детали в состоянии H отжигает зону термического влияния обратно к состоянию O, поэтому проектируйте с учетом более низкой прочности размягченной зоны термического влияния.
Где применяется алюминий 1050
1050 подходит для применений, где формуемость и коррозионная стойкость важнее прочности. Его коррозионная стойкость подходит для многих контейнеров пищевой промышленности и компонентов химических процессов, хотя пригодность зависит от среды, температуры, состояния поверхности и применимых нормативов для контакта с пищевыми продуктами или технологических регламентов. В общем производстве листового металла он легко формуется в архитектурные отливы, ребра теплообменников и отражающие панели освещения. Его проводимость определяет его использование в токопроводящих шинах и легких электрических проводниках, а яркая отражающая поверхность делает его стандартом для отражателей ламп и декоративных шильдиков.
1050 против 1060, 1100 и 3003
| Характеристика | 1050 | 1060 | 1100 | 3003 |
| Содержание алюминия | мин. 99,5% | мин. 99,6% | мин. 99,0%; контролируемый Cu | Al остальное; обычно 1,0–1,5% Mn |
| Прочность (O, МПа) | ~75 | ~70 | ~90 | ~110 |
| Устойчивость к коррозии | Превосходно | Превосходно | Превосходно | Очень хорошая |
| Электропроводность | ~61% IACS | 61-62% IACS | 59-62% IACS | 40-50% IACS |
| Формуемость | Превосходно | Превосходно | Превосходно | Хорошая (немного жестче) |
| Типичное применение | Отражатели, посуда, проволока | Провода, детали освещения | Фольга, проволока | Посуда, емкости |
1050 и 1060 почти чистые и оба хорошо проводят ток, поэтому они подходят для мягких электрических и формовочных работ. 1100 содержит контролируемую медь для несколько большей прочности при сохранении хорошей проводимости, что подходит для фольги и проволоки. 3003 обменивает проводимость на прочность, обеспечиваемую марганцем, подходя для более прочной кухонной посуды и резервуаров. Сравнительные значения в таблице являются ориентировочными и зависят от состояния поставки, вида проката и стандарта. Выбирайте 1050, когда важны максимальная формуемость, качество поверхности и чистое анодирование; переходите на 3003, когда деталь требует большей прочности.
Работа с алюминием 1050
Формуемость
Формуемость — главная характеристика. 1050 глубоко вытягивается, подвергается ротационной вытяжке и гнется с очень малыми радиусами без растрескивания, поэтому он доминирует в отражателях, кухонной посуде и архитектурных отливах. Более мягкие состояния формуются лучше; более твердые состояния требуют больших радиусов гиба.
Сварка
1050 отлично сваривается методами MIG и TIG. Присадочный материал ER1100 или другой квалифицированный присадочный материал может быть выбран в зависимости от конструкции соединения и требований к эксплуатации, а тепловложение должно контролироваться для защиты окружающего материала. Критическое предостережение: зона термического влияния теряет прочность, полученную при холодной деформации, и отжигается обратно к состоянию O. Проектируйте с учетом более низкой прочности размягченной зоны термического влияния.
Обработка
Обрабатываемость резанием плохая, особенно в мягком состоянии O. Материал вязкий и склонен к налипанию на режущий инструмент (нарост на кромке). Используйте очень острые инструменты с большим положительным передним углом, высокие скорости резания с малой подачей и хорошую смазку. Более твердые состояния, такие как H14, обрабатываются заметно лучше, чем O.
Анодирование
1050 чисто анодируется в прозрачный оксидный слой типа II, который может улучшить коррозионную стойкость без существенного изменения внешнего вида, что делает его полезным для функциональных и архитектурных покрытий. Цветной внешний вид зависит от состояния поверхности, химического состава ванны, системы красителей и контроля процесса, поэтому косметические требования должны быть подтверждены образцом. Он может быть не лучшим выбором, когда требуется равномерный непрозрачный вид, как у некоторых покрытий серии 6xxx.
Преимущества и ограничения алюминия 1050
Преимущества
• Превосходная формуемость для глубокой вытяжки, ротационной вытяжки и гибки с малым радиусом
• Выдающаяся коррозионная стойкость в условиях открытого воздуха и влажной среды
• Высокая теплопроводность и электропроводность (~61% IACS)
• Превосходная реакция на чистое анодирование
• Широко перерабатывается; использование в контакте с пищевыми продуктами требует соблюдения применимых нормативов
Ограничения
• Низкая прочность — как правило, непригоден для основных несущих конструкционных деталей
• Не упрочняется термической обработкой; прочность повышается в основном за счет холодной деформации
• Плохая обрабатываемость резанием, особенно в состоянии O
• Цветное анодирование требует контроля процесса и утверждения образцов
• Сварные зоны размягчаются обратно к состоянию O (отожжённому)
Заключение
1050 — правильный выбор, когда деталь должна подвергаться формовке, проводить ток или сопротивляться коррозии в большей степени, чем нести нагрузку, — однако её низкая прочность и плохая обрабатываемость делают её в целом непригодной для основных несущих конструкций. Для надёжного технически чистого сорта компания Linsy поставляет 1050 в виде проволоки, рулонов и плит, с возможностью ЧПУ-обработки, сварки TIG/MIG, лазерной резки и финишной обработки поверхности, а также с сертификатом MTC на каждый заказ и сертификацией ISO 9001/14001/45001; по запросу может быть организовано тестирование SGS или другой сторонней организацией. Отправьте ваш чертёж или спецификацию в Linsy Aluminum для проверки наличия и расчёта стоимости.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли упрочнить алюминий 1050 термической обработкой?
Нет. 1050 не поддаётся термическому упрочнению — он не может быть подвергнут закалке из раствора или старению, как сплавы серий 2xxx или 6xxx. Прочность повышается в основном за счёт холодной деформации, поэтому выбирайте более твёрдый H-темпер (H14, H16, H18), если требуется большая несущая способность.
В чём разница между 1050-O и 1050-H14?
O — полностью отожжённое состояние: самое мягкое, наиболее пластичное, лучше всего подходит для глубокой вытяжки и ротационной вытяжки. H14 — полутвёрдое состояние: предел прочности примерно 105–145 МПа против 60–100 МПа для O, с гораздо меньшим относительным удлинением. Выбирайте O, когда деталь необходимо формовать; выбирайте H14, когда требуется умеренная прочность после формовки.
Легко ли сваривается алюминий 1050?
Да. Он хорошо сваривается методами MIG и TIG. В зависимости от конструкции соединения и условий эксплуатации может быть выбран ER1100 или другой квалифицированный присадочный материал. Зона термического влияния отжигается обратно к мягкому состоянию O, поэтому учитывайте локальное размягчение в любой сварной конструкции.
Чем отличается 1050 от алюминия 1350?
1350 оптимизирован для электрических проводников с несколько более высокой проводимостью, тогда как 1050 предпочтителен для формовки и коррозионной стойкости с чистым анодированным покрытием. Используйте 1350 для проводников и 1050 там, где важны формовка и внешний вид поверхности.
Почему стоит выбрать 1050 вместо 1060 или 1100?
1050 и 1060 оба являются почти чистыми и хорошо проводят ток; несколько более низкая чистота 1050 по-прежнему обеспечивает отличную формуемость и чистое анодированное покрытие. 1100 содержит контролируемую добавку меди для большей прочности, но несколько меньшей проводимости. Выбирайте 1050, когда формуемость, качество поверхности и коррозионная стойкость являются ведущими требованиями спецификации.
