Алюминий АЛ9: состав, свойства и применение литейного сплава

Алюминиевый сплав марки АЛ9 представляет собой один из наиболее востребованных литейных материалов в современной промышленности, относящийся к группе силуминов — сплавов на основе алюминия и кремния. Благодаря уникальному сочетанию хороших литейных свойств, высокой коррозионной стойкости и способности к упрочнению термической обработкой этот материал нашёл широкое применение в авиационной, автомобильной и приборостроительной отраслях. В отличие от многих других литейных сплавов, АЛ9 отличается высокой жидкотекучестью и малой усадкой, что делает его незаменимым при производстве сложных тонкостенных отливок.

В системе отечественной маркировки обозначение АЛ9 расшифровывается как алюминиевый литейный сплав с порядковым номером 9 . По классификации ГОСТ 1583-93 этот сплав относится к первой группе литейных алюминиевых сплавов на основе системы алюминий–кремний–магний и имеет альтернативное обозначение АК7ч . В международной практике аналогами АЛ9 являются американские сплавы 356.0 и A356.0, европейский EN AC-42100 (AlSi7Mg), японский AC4C, а также немецкий марок G-AlSi7Mg.

Химический состав

Химический состав алюминиевого сплава АЛ9 регламентируется ГОСТ 1583-93 и включает следующие основные компоненты:

• Алюминий (Al) — основа сплава, обеспечивающая лёгкость и пластичность материала.
• Кремний (Si) — 6–8% . Этот элемент является основным легирующим компонентом силуминов, обеспечивающим высокие литейные свойства, в том числе отличную жидкотекучесть и малую усадку.
• Магний (Mg) — 0,2–0,4% . Благодаря магнию сплав становится термически упрочняемым, так как он образует с кремнием упрочняющую фазу Mg₂Si.
• Титан (Ti) — до 0,15% . Вводится как модификатор структуры для измельчения зерна.
• Бериллий (Be) — до 0,1% . Защищает расплав от окисления и улучшает качество отливок.
• Марганец (Mn) — до 0,5% . Повышает прочностные характеристики.
• Медь (Cu) — до 0,2% . Ограничивается для сохранения коррозионной стойкости.
• Цинк (Zn) — до 0,3% . Контролируется как примесь.
• Железо (Fe) — до 0,5% . Содержание ограничивается для сохранения пластичности.

Интересный факт: сплав АЛ9 относится к доэвтектическим силуминам, структура которых состоит из первичных кристаллов пластичной α-фазы (твёрдого раствора кремния в алюминии) и мелкокристаллической эвтектики (α+Si). Введение магния делает сплав термически упрочняемым благодаря образованию фазы Mg₂Si, которая является эффективным упрочнителем при термообработке . При этом массовое отношение магния к кремнию в сплаве составляет менее 0,1, что означает наличие избытка кремния в составе.

Механические и физические свойства

Сплав АЛ9 демонстрирует широкий диапазон механических характеристик в зависимости от способа литья, термической обработки и условий эксплуатации. Основные показатели прочности и пластичности варьируются в следующих диапазонах:

• Предел прочности (σ_в) — 137–260 МПа в зависимости от режима термической обработки. Для отливок в песчаные формы без термообработки предел прочности составляет около 147 МПа.
• Предел текучести (σ_0,2) — до 160 МПа после упрочняющей термической обработки.
• Относительное удлинение (δ) — 1–6%. В литом состоянии пластичность минимальна, после закалки может возрастать до 4–6%.
• Твёрдость по Бринеллю — 45–70 HB.

Физические свойства сплава:

• Плотность — 2,6–2,9 кг/дм³ (около 2650–2700 кг/м³).
• Модуль упругости — 69–79 ГПа.
• Коэффициент Пуассона — 0,33.

Интересно, что сплав АЛ9 обладает заметной способностью к упрочнению без предварительной закалки благодаря переохлаждению при кристаллизации. Оптимальные свойства в таком случае достигаются старением при 170–185 °C с выдержкой 6–8 часов, что делает его пригодным для производства деталей, не подвергающихся значительным нагрузкам.

Термическая обработка

В зависимости от назначения детали сплав АЛ9 может подвергаться различным видам термической обработки:

• Режим Т4 — закалка с температуры 535±5 °C с охлаждением в воде (20–100 °C) и последующее естественное старение. Обеспечивает высокую пластичность (δ = 4–6%) при пределе прочности 180–200 МПа.
• Режим Т5 — закалка по режиму Т4 с последующим искусственным старением при 150±5 °C в течение 1–3 часов. Значительно повышает прочность (σ_в = 200–260 МПа) при снижении пластичности до 2–3%.
• Режим Т6 — закалка с последующим старением при 200 °C в течение 5 часов. Сохраняет высокую прочность и повышает пластичность до 4–5%.
• Режим Т2 — высокотемпературный отжиг при 300 °C в течение 2–4 часов с охлаждением на воздухе. Применяется для стабилизации размеров без требований повышенной прочности.
• Режимы Т7 и Т8 — старение закалённого сплава при 225 °C и 250 °C соответственно. Используются для стабилизации геометрических размеров при сохранении достаточно высоких механических свойств.

Сплав АЛ9 широко используется для изготовления высокоточных деталей длительно работающих приборов, когда к деталям предъявляются особые требования сохранения постоянства размеров в эксплуатации. Для таких случаев применяют термоциклическую обработку, которая заключается в чередовании охлаждения до температур от −40 до −190 °C с последующим нагревом.

Области применения

Благодаря сочетанию отличных литейных свойств, способности к упрочнению термической обработкой и коррозионной стойкости сплав АЛ9 находит широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Авиационная промышленность — изготовление корпусов компрессоров, картеров двигателей, деталей гидросистем.
• Автомобилестроение — блоки цилиндров двигателей, картеры коробок передач, элементы топливной аппаратуры.
• Приборостроение — высокоточные детали длительно работающих приборов, требующие стабильности размеров.
• Строительство — архитектурные элементы, декоративные детали, фурнитура.
• Общее машиностроение — корпусные детали, работающие при средних нагрузках.

Особую ценность сплав АЛ9 представляет для производства сложных тонкостенных отливок, где важны высокая точность размеров и сложность конфигурации.

Ответы на популярные вопросы об алюминии АЛ9

Как расшифровывается марка АЛ9 и к какой группе сплавов она относится?

Марка АЛ9 расшифровывается как алюминиевый литейный сплав с порядковым номером 9, где «А» обозначает алюминий, а «Л» — литейный. По классификации ГОСТ 1583-93 сплав АЛ9 относится к первой группе литейных алюминиевых сплавов на основе системы алюминий–кремний–магний и имеет альтернативное обозначение АК7ч. Буква «ч» в обозначении АК7ч означает, что сплав является чистым по содержанию примесей. Сплав относится к категории термически упрочняемых материалов, способных к упрочнению в результате закалки и искусственного старения благодаря содержанию магния.

Какие преимущества даёт легирование алюминия кремнием в сплаве АЛ9?

Легирование алюминия кремнием является основой для получения силуминов, к которым относится сплав АЛ9. Кремний в количестве 6–8% обеспечивает значительное улучшение литейных свойств материала: повышение жидкотекучести, уменьшение усадки и склонности к образованию горячих трещин. Благодаря этим свойствам сплав АЛ9 идеально подходит для изготовления сложных тонкостенных отливок. Кроме того, кремний снижает плотность сплава и улучшает его коррозионную стойкость. Дополнительное легирование магнием (0,2–0,4%) делает сплав термически упрочняемым, что позволяет повысить прочностные характеристики в 1,5–2 раза за счёт образования упрочняющей фазы Mg₂Si.

Какие механические свойства достигаются при различных режимах термообработки АЛ9?

Механические свойства сплава АЛ9 существенно зависят от режима термической обработки. В литом состоянии без термообработки предел прочности составляет 147–157 МПа при пластичности около 2–4%. После закалки с естественным старением (режим Т4) предел прочности возрастает до 180–200 МПа, а пластичность увеличивается до 4–6%. Наиболее высокие прочностные характеристики достигаются при закалке с последующим искусственным старением (режим Т5): предел прочности может достигать 200–260 МПа, однако пластичность при этом снижается до 2–3%. Для обеспечения стабильности размеров при высоких нагрузках применяют режимы Т7 и Т8, которые соответствуют стадии перестаривания сплава.

В каких отраслях промышленности и для каких деталей используют сплав АЛ9?

Сплав АЛ9 широко применяется в различных отраслях промышленности благодаря сочетанию хороших литейных и механических свойств. В авиационной и автомобильной промышленности его используют для изготовления корпусов компрессоров, картеров двигателей и блоков цилиндров. В приборостроении сплав АЛ9 применяется для производства высокоточных деталей длительно работающих приборов, где критически важна стабильность геометрических размеров в процессе эксплуатации. В общем машиностроении из него изготавливают сложные корпусные детали, работающие при средних нагрузках. Сплавы системы Al–Si–Mg, к которым относится АЛ9, также используются в строительстве для декоративных элементов и в судостроении благодаря хорошей коррозионной стойкости.

Купить сталь марки АЛ9 из раздела алюминий в Москве Вы можете любым удобным для Вас способом:

• Позвонить по телефону: 8 (800) 333-90-01
• Написать на почту: msk@snabtechmet.ru
• Оформить заявку на сайте
• Приехать по адресу: 111524, город Москва, улица Электродная, дом 4Б,этаж 3 офис 314

Мы ценим наших клиентов и отвечаем за качество производимой продукции.

Консультация наших специалистов абсолютно бесплатна. Они сориентируют Вас в многообразии марок стали, расскажут про особенности той или иной марки, для каких целей ее можно использовать, как выгоднее совершить покупку.

Получить консультацию специалиста