Русский

Алюминий 5083-H321

Алюминий 5083-H321 — это алюминиевый сплав морского класса, упрочнённый деформацией и стабилизированный для ЧПУ-обработки сварных и конструкционных компонентов, требующих высокой коррозионной стойкости и прочности в морской воде, криогенных и высоконагруженных условиях.

Введение в алюминий 5083-H321

Алюминий 5083-H321 — это упрочнённый деформацией и стабилизированный алюминиево-магниево-марганцевый сплав, известный своей выдающейся коррозионной стойкостью, особенно в морской воде и агрессивных промышленных средах. Состояние H321 означает, что материал подвергнут наклёпу и стабилизации для повышения стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением и расслоению (эксфолиации).

Алюминий 5083-H321 отлично подходит для ЧПУ-обработки прецизионных деталей для морской отрасли, обороны, криогеники и транспорта, где важны долговременная прочность и коррозионная стойкость в сварных или несущих узлах.

Химические, физические и механические свойства алюминия 5083-H321

Химический состав (типичный)

Элемент	Диапазон содержания (мас. %)	Основная роль
Алюминий (Al)	Остальное	Базовый металл, обеспечивает коррозионную стойкость
Магний (Mg)	4.0–4.9	Повышает прочность и стойкость к коррозии в морской воде
Марганец (Mn)	0.4–1.0	Повышает вязкость и улучшает усталостную прочность
Хром (Cr)	0.05–0.25	Повышает коррозионную стойкость и стабилизирует структуру зёрен
Кремний (Si)	≤0.40	Остаточный элемент
Железо (Fe)	≤0.40	Остаточный элемент
Медь (Cu)	≤0.10	Остаточный элемент
Цинк (Zn)	≤0.25	Остаточный элемент

Физические свойства

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт / условия испытаний
Плотность	2.66 г/см³	ASTM B311
Диапазон плавления	570–640°C	ASTM E299
Теплопроводность	121 Вт/м·K при 25°C	ASTM E1952
Электропроводность	28% IACS при 20°C	ASTM B193
Коэффициент теплового расширения	25.3 µm/m·°C	ASTM E228
Удельная теплоёмкость	900 Дж/кг·K	ASTM E1269
Модуль упругости	70 ГПа	ASTM E111

Механические свойства (состояние H321)

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт испытаний
Предел прочности при растяжении	305–340 МПа	ASTM E8/E8M
Предел текучести (0.2%)	215–250 МПа	ASTM E8/E8M
Относительное удлинение	≥10%	ASTM E8/E8M
Твёрдость	85–95 HB	ASTM E10
Усталостная прочность	110–130 МПа	ASTM E466
Ударная вязкость	Отличная	ASTM E23

Ключевые характеристики алюминия 5083-H321

Высокая стойкость к морской коррозии (ASTM G31): Разработан для длительной эксплуатации в солёной воде. Алюминий 5083-H321 формирует устойчивую оксидную плёнку и сопротивляется питтингу и межкристаллитной коррозии даже в сварных конструкциях.

Стабилизирован против эксфолиации и SCC: Состояние H321 обеспечивает отличную стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в толстолистовом прокате и сварных соединениях, соответствуя или превосходя требования ASTM B928 и ASTM G66 для морской среды.

Отличная свариваемость с минимальными деформациями: Хорошо сваривается MIG/TIG с присадкой 5356. После сварки сплав сохраняет более 90% прочности в зоне термического влияния (HAZ).

Превосходные свойства при криогенных температурах: Сохраняет высокую пластичность и вязкость ниже -200°C, что делает его подходящим для криогенных резервуаров и систем.

Не термообрабатываемый сплав со стабильной размерной точностью: Прочность достигается наклёпом и стабилизацией, а не термообработкой, что обеспечивает повторяемость свойств для крупногабаритных обрабатываемых деталей.

Проблемы и решения при ЧПУ-обработке алюминия 5083-H321

Проблемы обработки

Склонность к наклёпу: При агрессивном резании без острого инструмента может возрастать заусенец и износ инструмента.
Адгезионные свойства материала: Может налипать на режущую кромку при высоких температурах или плохом отводе стружки.
Контроль стружки при длинных проходах: Часто обрабатывается из больших плит, поэтому важны стружколомы и оптимизация подачи СОЖ.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр	Рекомендация	Обоснование
Материал инструмента	Твердосплав с покрытием TiAlN или инструменты PCD	Снижает налипание и износ при длительных проходах
Геометрия	Большой передний угол, стружколомы	Улучшает чистоту поверхности и эффективный отвод стружки
Скорость резания	200–350 м/мин	Предотвращает перегрев и «размягчение» инструмента
Подача	0.10–0.30 мм/об	Баланс качества поверхности и производительности
Охлаждение	Поток или высокое давление (30–50 бар)	Поддерживает качество поверхности и размерную точность

Режимы резания алюминия 5083-H321 (соответствие ISO 513)

Операция	Скорость (м/мин)	Подача (мм/об)	Глубина резания (мм)	Давление СОЖ (бар)
Черновая обработка	200–280	0.20–0.30	2.0–3.5	30–50 (поток)
Чистовая обработка	280–350	0.05–0.10	0.2–1.0	40–60 (поток/туман)

Поверхностная обработка ЧПУ-деталей из алюминия 5083-H321

Анодирование: Анодирование типа II обеспечивает 10–25 µm декоративной защиты; твёрдое анодирование добавляет до 50 µm износостойкого слоя.
Порошковая окраска: Полиэфирные или эпоксидные покрытия толщиной 60–100 µm для морских или архитектурных применений.
Электрополировка: Повышает усталостную стойкость и улучшает коррозионное поведение несущих деталей.
Пассивация: Используется совместно с анодированием или Alodine для улучшения чистоты перед обработкой.
Шлифование щётками: Обеспечивает матовую фактуру Ra 1.0–1.6 µm для декоративных панелей и открытых рам.
Покрытие Alodine: Хроматное конверсионное покрытие по MIL-DTL-5541 для электронных корпусов и окрашиваемых деталей.
УФ-покрытие: Защищает морские и уличные детали от выцветания, изменения цвета и атмосферного старения.
Лакировка: Добавляет глянец и повышает химическую стойкость для деталей «витринного» качества.

Отраслевые применения алюминия 5083-H321

Морская отрасль: ЧПУ-обрабатываемые элементы корпуса, переборки, палубные панели и балластные резервуары, где нужна стойкость к морской воде и надёжность сварных соединений.

Оборона: Бронеэлементы, морские корпуса/контейнеры и радиолокационные кожухи, где требуются прочность и свариваемость.

Криогенные системы: Компоненты резервуаров СПГ, фланцы трубопроводов и опорные системы, работающие ниже -150°C.

Транспорт: Лёгкие кузова прицепов, корпуса батарей и элементы шасси для грузовиков и железнодорожных вагонов.

Промышленное оборудование: ЧПУ-детали, работающие в кислых/химических или влажных средах, включая корпуса HVAC и напорные кожухи.