3003 — это сплав, к которому стоит обратиться, когда форма детали важнее её прочности. Он подвергается глубокой вытяжке и ротационной вытяжке лучше, чем почти любой другой деформируемый алюминий, выдерживает эксплуатацию на открытом воздухе и в контакте с пищевыми продуктами без покрытия и сваривается обычным цеховым оборудованием. Чего он не обеспечит — так это конструкционной прочности или обрабатываемости, как у свободнорежущих марок.
Этот компромисс — вся суть сплава, и большинство ошибок в спецификациях возникает из-за того, что видят лишь половину картины. Покупатель выбирает 3003 для резервуара, воздуховода или сердцевины радиатора, а затем требует от того же материала нести нагрузку или выдерживать допуск на обрабатывающем центре — чего он сделать не может.
Что представляет собой алюминиевый сплав 3003
алюминий 3003 — это неупрочняемый термической обработкой сплав Al-Mn серии 3xxx, зарегистрированный как UNS A93003 и известный в Европе как EN AW-3003, или AlMn1Cu. Марганец в количестве 1,0–1,5% — единственная намеренная добавка, и он повышает прочность примерно на 20% по сравнению с технически чистым 1100 алюминием, не жертвуя при этом формуемостью или коррозионной стойкостью.
Стадия старения отсутствует, поэтому завод создаёт всю прочность холодной деформацией. Этот единственный факт объясняет как систему состояний поставки, так и основное эксплуатационное ограничение: любой последующий отжиг или сварка локально возвращают прочность обратно.
Сплав был стандартизирован в 1930-х годах и сегодня входит в число наиболее массово производимых катаных алюминиевых марок в мире. Поставки стабильны, ценообразование устойчиво, и он поставляется в большем числе состояний поставки, чем любая другая марка серии 3xxx.
Химический состав и стандарты
Приведённые ниже пределы представляют собой зарегистрированный состав для 3003 и являются общими для ASTM B209 и EN 573-3. Все значения указаны в массовых процентах.
| Элемент | Предел (мас. %) |
| Кремний (Si) | ≤ 0,60 |
| Железо (Fe) | ≤ 0,70 |
| Медь (Cu) | 0.05 - 0.20 |
| Марганец (Mn) | 1.00 – 1.50 |
| Цинк (Zn) | ≤ 0,10 |
| Титан (Ti) | ≤ 0,05 |
| Прочие, каждый | ≤ 0,05 |
| Прочие, всего | ≤ 0.15 |
| Алюминий (Al) | Остаток |
Эта таблица является стандартной и полной, поэтому в ней нечего обсуждать. Однако два момента могут ввести покупателей в заблуждение.
Магний и хром не нормируются отдельно для 3003 ни в одном из стандартов, поэтому любые остатки попадают под ограничение 0,05% “прочие, каждый”. Некоторые сертификаты завода указывают Mg ≤ 0,05 и Cr ≤ 0,05, чтобы сделать этот подразумеваемый предел явным, — именно поэтому два технических паспорта могут выглядеть по-разному, описывая абсолютно один и тот же сплав.
Один и тот же материал имеет различные обозначения в разных системах, а стандарт на продукцию меняется в зависимости от покупаемой формы.
| Система обозначений | Наименование | Действующие стандарты на продукцию |
| AA / UNS | 3003 / A93003 | ASTM B209 (лист, плита), B210 (тянутая труба), B211 (пруток, стержень, проволока), B221 (прессованные профили) |
| EN | EN AW-3003 / AlMn1Cu (DIN 3.0517) | EN 573-3 (химический состав), EN 485 (катаный), EN 754 (тянутый), EN 755 (прессованный) |
| ISO | AlMn1Cu | ISO 6361 |
| JIS | A3003 | JIS H4000 / H4040 / H4080 |
| GB | 3003 | GB/T 3190, GB/T 3880 |
Если на чертеже указано только “3003” и ничего больше, уточните форму продукции до согласования цены. Катаный и прессованный прокат поставляются по разным стандартам, с разными определениями состояний поставки и разными минимальными механическими свойствами, и разрыв достаточно велик, чтобы изменить конструкцию.
Механические свойства в зависимости от состояния обработки
Состояние поставки определяет эти значения в гораздо большей степени, чем химический состав. Холодная деформация из отожжённого состояния примерно удваивает предел прочности при растяжении и устраняет большую часть пластичности, и каждый шаг этого процесса является намеренным.
| Недвижимость | 3003-O (отожжённый) | 3003-H14 (полутвёрдый) | 3003-H18 (полностью твёрдый) |
| Предел прочности при растяжении, Rm (МПа) | 95 – 130 | 140 – 180 | ≥ 185 |
| Предел текучести, Rp0,2 (МПа) | ≥ 35 | ≥ 115 | ≥ 165 |
| Удлинение (%) | ≥ 25 | ≥ 5 | ≥ 3 |
| Твердость (HB) | ≈ 28 | ≈ 40 | ≈ 55 |
Для плоского проката H14 является рабочим стандартом по умолчанию, а O — состоянием, которое указывают осознанно. Выбирайте O, когда деталь будет подвергаться глубокой вытяжке, ротационной вытяжке или плотной гибке после поставки; H14 — когда она должна сохранять форму при лёгкой формовке; и H18 — когда формовка вообще не предусмотрена. Подробности о полутвёрдом состоянии, радиусах гибки и пределах формуемости изложены в нашем руководстве по 3003-H14.
Минимальные значения зависят от толщины, поэтому цифра, указанная без калибра, неприменима. ASTM B209 снижает минимальное удлинение по мере уменьшения толщины листа, а EN 485-2 публикует несколько более высокие значения для H14, чем ASTM: диапазон предела прочности 145–185 МПа при минимальном пределе текучести 125 МПа. Укажите действующий стандарт в заказе и читайте сертифицированные значения из документа о контроле, поставляемого с партией.
Физические свойства
Это значения, лежащие в основе большинства теплотехнических и весовых расчётов. Плотность и модуль упругости практически фиксированы, тогда как показатели теплопроводности немного меняются в зависимости от состояния поставки.
| Недвижимость | Значение |
| Плотность | 2,73 г/см³ |
| Интервал плавления | ≈ 640 – 655 °C |
| Теплопроводность | ≈ 160 – 190 Вт/(м·К), наибольшее в отожжённом состоянии |
| Электропроводность | ≈ 40 – 44 % IACS |
| Тепловое расширение, 20–100 °C | 23,1 мкм/(м·К) |
| Модуль упругости | ≈ 69,5 ГПа |
| Диапазон отжига | 350 – 400 °C |
Плотность — это показатель, который обычно определяет проект. При 2,73 г/см³ 3003 весит примерно одну треть от веса стали, поэтому он вытесняет оцинкованный лист в резервуарах, воздуховодах и обшивке. Теплопроводность хорошая, но значительно ниже, чем у меди, поэтому сплав конкурирует по весу и стоимости, а не по чистой теплопередаче.
Выбор состояния поставки
Указанное состояние поставки фиксирует баланс между прочностью и тем, какую формовку деталь ещё может выдержать. Основной объём приходится на O, H14 и H22; остальные существуют для одного конкретного процесса или одного конкретного напряжения.
| Темпер | Что это такое | Типичное применение |
| O | Отожжённое, полностью мягкое | Глубокая вытяжка, ротационная вытяжка, сложная штамповка |
| H12 | Четверть нагартованный | Общее формообразование, где требуется небольшая прочность |
| H14 | Полутвердый | Кровля, сайдинг, резервуары, кухонная утварь, общее производство |
| H16 | Три четверти нагартованный | Конструкционные панели, вывески |
| H18 | Нагартованный | Плоские панели без формообразования после поставки |
| H22 | Наклёпанный, затем частично отожжённый | Детали, формуемые после поставки, где H14 даст трещины |
| H112 | В состоянии после изготовления, без контроля наклёпа | Толстый лист и тяжёлые конструкционные работы из толстолистового проката |
H22 — это состояние, которое покупатели упускают чаще всего. Оно обеспечивает прочность, близкую к H14, при заметно лучшей пластичности, что важно, когда формообразование происходит на вашем заводе, а не на металлургическом, и деталь должна гнуться без трещин.
Где выбирают 3003 — и где нет
3003 выигрывает, когда совпадают четыре требования: лёгкость формообразования, коррозионная стойкость для наружного применения, простота сварки и низкая стоимость за килограмм. Уберите любое из них — и работу обычно берёт на себя другой сплав.
Указывайте 3003, когда:
- Деталь подвергается глубокой вытяжке, ротационному формованию или сильному гибу, а конечная толщина определяется штампом, а не напряжением.
- Узел паяется или представляет собой радиатор, конденсатор, испаритель либо охлаждающую пластину.
- Эксплуатация происходит на открытом воздухе, в морской атмосфере, в контакте с пищевыми продуктами или в слабоагрессивной химической среде, и вы предпочли бы обойтись без покрытия.
- Объём высок, и стабильный, широкодоступный сплав важнее последних нескольких процентов прочности.
Переходите на другой класс, когда:
- Расчётное напряжение превышает предел H18, который 5052 в H32 или термически упрочняемом сплаве решается легко.
- Деталь обрабатывается резанием, а не формуется.
- Холоднонагартованное состояние должно сохранять полную прочность по всему сварному шву.
- Требуется декоративное анодирование из непрерывно литой заготовки.
Обрабатываемость — это ограничение, которое удивляет покупателей больше всего, потому что на бумаге 3003 выглядит как металл общего назначения. Этот класс слишком мягкий и пластичный, чтобы образовывать чистую стружку: он размазывается, налипает на режущую кромку и оставляет плохую поверхность. Для точеных, фрезерованных или сверлёных деталей правильным выбором являются 6061-T6, 6262 или 2011, и дополнительные затраты на материал обычно окупаются за счёт времени цикла.
Применения алюминия 3003
Теплообменники, радиаторы и паяльный лист
Крупнейшее применение 3003 — в качестве сердцевинного слоя плакированного паяльного листа. Типичная структура — 4343/3003/4343 или 4045 с одной или обеих сторон, где оболочка из сплава 4xxx плавится в печи, а сердцевина из 3003 остаётся твёрдой.
Именно эта структура делает возможным паяный теплообменник без добавления припоя. Оболочка затекает в соединение под действием капиллярных сил, а сердцевина несёт прочность и удерживает каналы для жидкости в заданных размерах.
К деталям, изготовленным таким образом, относятся автомобильные радиаторы, конденсаторы, испарители, охладители наддувочного воздуха, сердцевины отопителей, оребрение катушек кондиционирования и пластины жидкостного охлаждения, используемые в аккумуляторных батареях и системах хранения энергии. Обычный лист и лента для оребрения из 3003 покрывают нижний ценовой сегмент того же рынка, где требования к пайке невысоки, но штамповка и формообразование всё ещё определяют выбор состояния.
Строительство, кровля и HVAC
3003 является стандартным облицовочным материалом для кровли, сайдинга, водостоков, гидроизоляционных фартуков и стеновых панелей. Он противостоит атмосферным воздействиям без защитного покрытия, а также прокатывается и фальцуется в профили, необходимые этим системам.
Те же свойства определяют его применение в воздуховодах, теплоизоляционной обшивке труб, корпусах HVAC и дренажных изделиях. Там, где проект требует цвета, алюминиевый лист 3003 принимает окраску или отделку из предварительно окрашенного рулона.
Транспорт и автомобилестроение
В транспорте сплав используется там, где вес и стоимость изготовления важнее прочности: топливные баки, масляные поддоны, панели кузовов прицепов и грузовиков, лотки для аккумуляторов и несиловые кронштейны.
Тот же сектор потребляет его тоннами в автомобильных теплообменниках, что является крупнейшим автомобильным применением по объёму. Прогнозный спрос и потребности производства здесь обычно определяют, будет ли заказ на прокат выполняться в состоянии O или H14.
Пищевая, химическая промышленность и общее производство
Контакт с пищевыми продуктами и слабоагрессивные среды — естественная сфера применения: кухонная утварь, лотки для пищевой промышленности, резервуары для хранения, лёгкое химическое оборудование и компоненты трубопроводов для пресной воды.
Помимо этого, класс охватывает общие жестяницкие работы — корпуса, вывески, таблички, отделку мебели, отражатели освещения и формованные электротехнические корпуса — везде, где достаточно умеренной прочности и требуется чистая поверхность.
Как 3003 соотносится с другими
По сравнению со сплавами, с которыми его чаще всего сопоставляют, 3003 находится в середине группы нетермоупрочняемых сплавов и значительно ниже термоупрочняемых.
СплавУпрочнениеПрочность при обычном состоянииЛучшая причина выбрать его1100Холодная деформацияH14 ≈ 110 – 145 МПаМаксимальная электропроводность и коррозионная чистота3003Холодная деформацияH14 ≈ 140 – 180 МПаУниверсальный баланс3004Холодная деформацияH34 ≈ 215 – 240 МПаБолее прочный лист и тарный прокат5052Холодная деформацияH32 ≈ 210 – 260 МПаМорское и напорное применение6061ТермообработкаT6 ≥ 290 МПаКонструкционные и обрабатываемые резанием детали
Решение против 6061 связано с процессом, а не со свойствами. Если деталь формуется из плоского листа в больших объёмах, 3003 дешевле и более пластичен; если она обрабатывается резанием, сваривается в нагруженную раму или должна нести нагрузку, побеждает 6061, и 3003 не может за ним следовать.
Полное сравнение бок о бок, включая коррозионное поведение и свариваемость, находится в нашем сравнение 3003 и 6061. Там, где вопрос в том, какой прокатанный сплав подходит для контейнера или панели, сравнение листов 3104 vs 3003 vs 3004 проходит через то же решение.
Заключение
3003 — это универсальный листовой сплав Al-Mn, и его компромисс — низкий предел прочности: H18 достигает лишь около 185 МПа на растяжение, значительно ниже 5052-H32 или 6061-T6, и этот класс плохо обрабатывается резанием. Он заслуживает своё место благодаря формуемости, коррозионной стойкости, свариваемости и поведению при пайке, а не благодаря несущей способности.
Мы поставляем 3003 в виде листа, плиты, рулона, полосы, трубы, прутка и проволоки в состояниях O, H12, H14, H18, H22 и H112, стандартных размеров или изготовленных по вашему чертежу, при низком минимальном объёме заказа со сроком поставки 10–60 дней. Каждый заказ отгружается с сертификатом заводских испытаний, отчёты SGS предоставляются по запросу.
Отправьте нам ваш сплав 3003, состояние поставки, толщину и чертёж, и мы подтвердим наличие на складе, цену и срок поставки.
Часто задаваемые вопросы
Какую максимальную прочность я могу заложить в проекте для 3003?
Около 185 МПа предела прочности при растяжении в состоянии H18 по ASTM B209 — это наиболее твёрдое состояние, до которого прокатывается данный сплав. H14 и H22 имеют более низкие показатели и обменивают прочность на формуемость. Если расчётное напряжение превышает потолок H18, переходите на 5052-H32 или на термически упрочняемый сплав.
Каков минимальный объём заказа и срок поставки для 3003?
Стандартные состояния поставки и размеры отгружаются со склада; всё, что выходит за эти пределы, производится под заказ с низким минимальным объёмом, обычно от 10 до 60 дней, в зависимости от сплава, размеров и обработки. Поставляются листы, плиты, рулоны, полосы, трубы, прутки и проволока.
Что мне нужно отправить для запроса цены на 3003?
Четыре детали решают большинство запросов:
- Состояние поставки и толщина, поскольку минимальные механические характеристики зависят от обоих параметров.
- Форма продукции — лист, плита, рулон, полоса, труба, пруток или проволока.
- Применимый стандарт — ASTM B209 или его эквивалент EN.
- Достаточно ли сертификата качества изготовителя или также требуется независимое испытание SGS.
Какие документы прилагаются к заказу на 3003?
Сертификат качества изготовителя с указанием фактического химического состава и механических результатов для данной партии. Отчёты SGS предоставляются по запросу за дополнительную стоимость испытаний. EN 10204 3.2 добавляет независимую контрассигнацию, когда этого требует проект.
