铝合金 5083 是一种不可热处理的铝-镁-锰合金,以卓越的耐腐蚀性、在退火状态下的高强度以及在极端环境中的优异表现而著称。其对海水与工业化学品的出色耐受能力,使其非常适用于海洋与交通运输行业的应用。
该合金在 CNC 加工 中表现良好,可用于重载结构件、燃油箱、船舶制造零件以及低温容器。凭借可靠的可焊性与中等可加工性,铝合金 5083 是对强度、耐腐蚀性与长期稳定性有要求的部件的理想选择。
元素 | 含量范围(重量 %) | 主要作用 |
|---|---|---|
铝 (Al) | 余量 | 基体金属,提供轻量化与耐腐蚀性 |
镁 (Mg) | 4.0–4.9 | 主要强化元素,同时提升耐腐蚀性 |
锰 (Mn) | 0.4–1.0 | 增强韧性与抗疲劳性能 |
铬 (Cr) | 0.05–0.25 | 提升耐腐蚀性与抗应力能力 |
铁 (Fe) | ≤0.40 | 残余元素 |
硅 (Si) | ≤0.40 | 残余元素 |
铜 (Cu) | ≤0.10 | 低含量以保持耐腐蚀性 |
锌 (Zn) | ≤0.25 | 残余元素 |
钛 (Ti) | ≤0.15 | 晶粒细化 |
性能 | 典型值 | 测试标准 / 条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.66 g/cm³ | ASTM B311 |
熔点 | 570–640°C | ASTM E299 |
导热系数 | 121 W/m·K(25°C) | ASTM E1952 |
导电率 | 28% IACS(20°C) | ASTM B193 |
线膨胀系数 | 25.1 µm/m·°C | ASTM E228 |
比热容 | 900 J/kg·K | ASTM E1269 |
弹性模量 | 72.5 GPa | ASTM E111 |
性能 | 典型值 | 测试标准 |
|---|---|---|
抗拉强度 | 305–340 MPa(H116) | ASTM E8/E8M |
屈服强度(0.2%) | 215–240 MPa(H116) | ASTM E8/E8M |
延伸率 | ≥12%(H116),≥18%(O) | ASTM E8/E8M |
硬度 | 80 HB(H116) | ASTM E10 |
疲劳强度 | 115 MPa | ASTM E466 |
冲击韧性 | 优异 | ASTM E23 |
卓越的耐腐蚀性:在海水、盐雾与化学环境中表现优异,使 5083 成为海洋、国防与储罐应用的常用合金。在高氯环境中表现出无应力腐蚀开裂特性。
非热处理状态下的高强度:无需热处理即可获得最高约 340 MPa 的抗拉强度——非常适合焊接结构与低温储罐等需要避免热变形的应用。
优异的可焊性:支持 MIG 与 TIG 焊接,热影响区(HAZ)强度下降较小。为保证结构完整性,常用 5183 或 5356 作为填充焊丝。
中等可加工性:其可加工性约为易切削黄铜的 ~55%。通过合理的刀具几何与排屑策略,成品可实现 ±0.01 mm 的公差以及 Ra ≤1.6 µm 的表面粗糙度。
低温韧性与尺寸稳定性:在零下低温环境下仍具有良好性能,适用于 LNG 运输及航空航天低温储存等应用。
积屑瘤形成:低速加工时更易发生刀具粘附。
硬度较低:若刃口处理不当,易导致刀具磨损与表面擦伤。
焊接变形敏感:焊后为保持尺寸精度,需要平整夹紧与稳定夹具支撑。
参数 | 推荐方案 | 理由 |
|---|---|---|
刀具材料 | 无涂层硬质合金或 TiB₂ 涂层硬质合金 | 抑制积屑瘤并控制刃口磨损 |
几何形状 | 正前角、宽容屑槽 | 改善排屑流动并降低切削力 |
切削速度 | 150–300 m/min | 平衡切削热与表面质量 |
进给量 | 0.10–0.30 mm/rev | 避免颤振并确保表面质量 |
冷却方式 | 大流量大量冷却 | 冷却切削区并清除切屑 |
加工工序 | 速度 (m/min) | 进给量 (mm/rev) | 切削深度 (mm) | 冷却压力 (bar) |
|---|---|---|---|---|
粗加工 | 150–220 | 0.15–0.30 | 2.0–4.0 | 20–30(大量冷却) |
精加工 | 220–300 | 0.05–0.15 | 0.2–1.0 | 30–50(大量冷却) |
阳极氧化:II 型阳极氧化可形成 5–25 µm 的氧化膜层以提升耐腐蚀性。III 型(硬质阳极氧化)可将氧化膜厚度提高至 50 µm 以增强耐磨性;但由于镁含量较高,颜色均匀性可能存在差异。
粉末喷涂:60–120 µm 涂层可提升抗紫外、耐磨以及耐腐蚀性化学品能力。通常采用静电喷涂并在约 ~200°C 条件下固化。
电解抛光:可获得低于 Ra 0.2 µm 的表面粗糙度,提升零件洁净度与疲劳寿命,适用于洁净室或航空航天用途。
钝化处理:常在涂覆或封闭前使用,用于去除污染物并增强氧化膜稳定性。
拉丝处理:形成 Ra 0.8–1.6 µm 的表面纹理,适用于建筑饰面、标签或装饰面板。
阿洛丁涂层:符合 MIL-DTL-5541F 的铬酸盐转化膜处理,可提升耐腐蚀性并保持导电性,适用于海洋与电子行业。
UV 涂层:5–15 µm 透明涂层可提升高可见部件的耐刮擦性与耐化学性。
清漆涂层:10–30 µm 的透明膜层可保护标识牌与控制面板,抵御腐蚀与接触磨损。
海洋领域:船体、甲板与水下部件,兼具耐腐蚀性与焊接完整性。
交通运输:结构板件、低温储罐与拖车等,需要高强度重量比。
国防:装甲板、海军结构件与移动式外壳,适用于腐蚀性或战场环境。
能源:换热器、LNG 储罐部件与管路支撑等,需要热可靠性与机械可靠性。
建筑系统:立面、罩壳与结构件,适用于潮湿或工业气候环境。