Alüminyum kaliteleri, içerdikleri alaşım elementlerine ve ısıl işleme bağlı olarak çok çeşitli özellikler sergileyebilir. Bu özellikler, çekici görünüm, işlenebilirlik kolaylığı ve iyi korozyon direncinden, yüksek mukavemet-ağırlık oranına, iyi kaynaklanabilirliğe ve yüksek kırılma tokluğuna kadar uzanır. Sonuç olarak, uygun alüminyum kalitesinin seçimi, amaçlanan uygulamaya ve dayanması gereken çalışma koşullarına bağlıdır.
Aşağıdaki bölümlerde, malzeme seçiminde yol gösterici olan belirleyici özellikleri, tipik kaliteleri ve yaygın kullanım alanlarını özetleyerek her bir alüminyum alaşım serisi sırasıyla ele alınmaktadır.
Alüminyum kaliteleri, içerdikleri alaşım elementlerine ve ısıl işleme bağlı olarak çok çeşitli özellikler sergileyebilir. Bu özellikler, çekici görünüm, işlenebilirlik kolaylığı ve iyi korozyon direncinden, yüksek mukavemet-ağırlık oranına, iyi kaynaklanabilirliğe ve yüksek kırılma tokluğuna kadar uzanır. Sonuç olarak, uygun alüminyum kalitesinin seçimi, amaçlanan uygulamaya ve bu malzemenin dayanması gereken çalışma koşullarına bağlıdır.
Aşağıdaki bölümlerde, malzeme seçiminde yol gösterici olan belirleyici özellikleri, tipik kalite sınıflarını ve yaygın kullanım alanlarını özetleyerek her bir alüminyum alaşımı serisi sırayla ele alınmaktadır.
Tablo 1. Farklı Alüminyum Alaşım Serilerinin Karşılaştırılması
Seri
Başlıca Alaşım Elemanı
Temsili Kaliteler
Isıl İşlem Görülebilir
Tipik Özellikler
Yaygın Uygulamalar
1xxx
Saf alüminyum (≥%99)
1050, 1060, 1100, 1350
Hayır
Mükemmel korozyon direnci, mükemmel elektriksel ve termal iletkenlik, düşük mukavemet, mükemmel şekillendirilebilirlik
Elektrik iletkenleri, kimyasal işleme ekipmanları, reflektörler, gıda ve kimya endüstrileri
2xxx
Bakır (Cu)
2014, 2024, 2219
Evet
Yüksek mukavemet, iyi işlenebilirlik, düşük korozyon direnci, sınırlı kaynaklanabilirlik
Havacılık yapıları, uçak bağlantı parçaları, yüksek mukavemetli yapısal bileşenler
3xxx
Manganez (Mn)
3003, 3004, 3105
Orta mukavemet, mükemmel şekillendirilebilirlik, iyi korozyon direnci
Çatı ve dış cephe kaplamaları, mutfak gereçleri, ısı eşanjörleri, depolama tankları
4xxx
Silikon (Si)
4032, 4043, 4643
Genel olarak Hayır*
Düşük erime noktası, iyi aşınma direnci, kaynak ve lehimleme için uygundur
Kaynak dolgu teli, lehimleme malzemeleri, otomotiv bileşenleri
5xxx
Magnezyum (Mg)
5005, 5052, 5083, 5086
Orta ila yüksek mukavemet, mükemmel korozyon direnci (özellikle deniz ortamlarında), mükemmel kaynaklanabilirlik
Deniz yapıları, basınçlı kaplar, ulaşım ekipmanları, gemi yapımı
6xxx
Magnezyum + Silikon (Mg₂Si)
6061, 6063
Orta mukavemet, iyi korozyon direnci, mükemmel ekstrüzyon kabiliyeti, iyi kaynaklanabilirlik
Yapısal ekstrüzyonlar, mimari bileşenler, otomotiv şasileri, makineler
7xxx
Çinko (Zn)
7050, 7075
Çok yüksek mukavemet, iyi yorulma direnci, diğer serilerin çoğuna göre daha düşük korozyon direnci
Uçak yapıları, havacılık bileşenleri, savunma ekipmanları, spor malzemeleri
8xxx
Diğer elementler (Fe, Ni, Li vb.)
8006, 8011, 8079, 8090
Değişken
Özellikler, alaşım bileşimine ve kullanım amacına bağlıdır
Folyo ve ambalaj, elektrik iletkenleri, havacılık ve uzay endüstrisi için özel alaşımlar
9xxx
Atanmamış
—
Seri şu anda kullanılmamaktadır
1xxx serisi alüminyum kaliteleri (1050, 1060, 1100, 1145, 1200, 1230, 1350 ve diğerleri), mükemmel korozyon direnci, yüksek termal ve elektriksel iletkenlik, düşük mekanik özellikler ve mükemmel işlenebilirlik ile karakterize edilir. Gerilme sertleştirme yoluyla mukavemette orta derecede artış sağlanabilir. Demir ve silikon, bu serideki başlıca safsızlıklardır.
2xxx serisi alüminyum alaşımları (2011, 2014, 2017, 2018, 2124, 2219, 2319 ve 201.0, 203.0, 206.0, 224.0 ve 242.0 gibi döküm sınıfları), optimum özelliklerine ulaşmak için çözelti ısıl işlemine ihtiyaç duyar. Çözelti ısıl işlem görmüş durumda, mekanik özellikleri düşük karbonlu çeliğinkine benzerdir ve bazen onu aşar. Bazı durumlarda, mekanik özellikleri daha da artırmak için çökelme ısıl işlemi (yaşlandırma) uygulanır. Bu işlem, bir miktar uzama kaybı pahasına akma mukavemetini artırırken, çekme mukavemeti üzerindeki etkisi nispeten daha azdır.
2xxx serisi, diğer çoğu alüminyum alaşımları kadar iyi bir korozyon direnci sunmaz ve belirli koşullar altında bu alaşımlar tanecikler arası korozyona maruz kalabilir. Buna rağmen, 150 °C’ye (300 °F) kadar olan sıcaklıklarda iyi mukavemet gerektiren parçalarda iyi performans gösterirler. 2219 kalitesi hariç olmak üzere, bu alaşımların kaynaklanabilirliği sınırlıdır; ancak bazıları üstün işlenebilirlik özelliğine sahiptir. 2024 kalitesindeki alüminyum, bu serideki en popüler alaşımdır ve uçak yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır.
3xxx serisi alüminyum alaşımları (3003, 3004, 3105 ve 383.0, 385.0, A360 ve 390.0 gibi döküm sınıfları) genellikle ısıl işleme tabi tutulamaz, ancak 1xxx serisine kıyasla yaklaşık %20 daha fazla mukavemet sunar. Alüminyuma etkili bir şekilde eklenebilen manganez miktarı sınırlı olduğundan (yaklaşık %1,5'e kadar), manganez yalnızca birkaç alaşımda ana element olarak işlev görür.
Silikon, 4xxx serisindeki (4032, 4043, 4145, 4643 ve diğerleri) başlıca alaşım elemanıdır ve %12’ye varan oranlarda eklenebilir; bu da erime aralığını önemli ölçüde düşürür. Bu nedenle, alüminyum-silikon alaşımları, ana metalden daha düşük bir erime aralığı gerektiren durumlarda, kaynak teli olarak ve alüminyum birleştirmede lehim alaşımı olarak kullanılır. Önemli miktarda silikon içeren alaşımlar, anodik oksit kaplama uygulandığında koyu griden kömür rengine dönüşür; bu da onları mimari uygulamalarda popüler kılar.
Magnezyum, 5xxx serisindeki başlıca alaşım elemanıdır. Tek başına veya manganezle birlikte kullanıldığında, orta ila yüksek mukavemetli, işlenerek sertleştirilebilen bir alaşım oluşturur. Magnezyum, sertleştirici olarak manganeze kıyasla oldukça daha etkilidir — yaklaşık %0,8 Mg, %1,25 Mn'ye eşittir — ve çok daha yüksek miktarlarda eklenebilir. Bu serideki alüminyum alaşımları (5005, 5052, 5083, 5086 ve diğerleri), iyi kaynak özellikleri ve deniz ortamlarında nispeten iyi korozyon direnci sunar. Bununla birlikte, gerilme korozyon çatlamasına yatkınlığı önlemek için, magnezyum içeriği daha yüksek alaşımlarda soğuk işleme miktarı ve çalışma sıcaklığı (yaklaşık 150°F) sınırlandırılmalıdır.
6xxx serisi alüminyum alaşımları (6061, 6063), magnezyum silisit (Mg₂Si) oluşumu için gereken oranlarda silikon ve magnezyum içerir; bu da bu alaşımların ısıl işleme tabi tutulabilmesini sağlar. Çoğu 2xxx ve 7xxx alaşımları kadar mukavemetli olmasa da, 6xxx serisi orta düzeyde mukavemetin yanı sıra iyi şekillendirilebilirlik, kaynaklanabilirlik, işlenebilirlik ve nispeten iyi korozyon direnci sunar. Bu ısıl işleme tabi tutulabilir gruptaki kaliteler, T4 sertliğinde (çözelti ısıl işlemine tabi tutulmuş ancak çökelme ısıl işlemine tabi tutulmamış) şekillendirilebilir ve ardından şekillendirme işleminden sonra çökelme ısıl işlemiyle tam T6 özelliklerine kadar güçlendirilebilir.
Çinko, %1 ila %8 oranlarında, 7xxx serisindeki (7075, 7050, 7049 ve 710.0 ile 711.0 gibi döküm sınıfları) başlıca alaşım elementidir. Daha düşük oranda magnezyum ile birleştirildiğinde, orta ila çok yüksek mukavemete sahip, ısıl işleme tabi tutulabilen bir alaşım elde edilir. Bakır ve krom gibi diğer elementler de genellikle küçük miktarlarda eklenir. 7xxx serisi, uçak gövdesi yapıları, mobil ekipmanlar ve diğer yüksek gerilime maruz kalan parçalarda kullanılır. Daha yüksek mukavemetli 7xxx alaşımları, gerilme korozyon çatlamasına karşı daha düşük direnç gösterir ve bu nedenle mukavemet, korozyon direnci ve kırılma tokluğu arasında daha iyi bir denge sağlamak amacıyla genellikle hafifçe aşırı yaşlandırılmış bir sertlikte kullanılır.
8xxx serisi (8006, 8111, 8079 ve 850.0, 851.0, 852.0 gibi döküm kaliteleri), 2xxx ile 7xxx serilerinde kullanılanların dışındaki alaşım elementleri için ayrılmıştır. Demir ve nikel, elektriksel iletkenlikte önemli bir kayıp olmaksızın mukavemeti artırır; bu da onları 8017 gibi iletken alaşımlarda kullanışlı kılar. Olağanüstü yüksek mukavemet ve sertliğiyle dikkat çeken alüminyum-lityum alaşımı 8090, havacılık uygulamaları için geliştirilmiştir. 8000 serisindeki alaşımlar, A98XXX gibi Birleşik Numaralandırma Sistemi tanımlarına karşılık gelir.
9xxx serisi şu anda kullanılmamaktadır.
Bu makale, alüminyumu alaşım serilerine göre sınıflandırmaktadır. “Alüminyum” serisindeki ilgili kılavuzlar, bu makaleyle birlikte ihtiyacınız olacak konuları ele almaktadır. “Alüminyum Özellikleri” başlıklı bölüm, bir seriyi diğerinden ayıran mekanik, fiziksel ve performans özelliklerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. "Alüminyum Spesifikasyonları" başlığı, her bir kaliteyi kesin olarak tanımlamak için kullanılan dört basamaklı kodlama ve sertlik sistemini açıklamaktadır; "Alüminyum Standartları" başlığı ise farklı bölgelerde bu kodlamaları düzenleyen çerçeveleri ortaya koymaktadır.
Alüminyum kaliteleri, ana alaşım elementlerine göre 1xxx'ten 9xxx'e kadar olan serilere ayrılır. Her seri, mukavemet, korozyon direnci, işlenebilirlik ve ısıl işlenebilirlik özelliklerinin kendine özgü bir kombinasyonunu sunar.
2xxx, 6xxx ve 7xxx serileri ısıl işleme tabi tutulabilir ve çözelme ile çökelme ısıl işlemleri yoluyla mukavemet kazanır. 1xxx, 3xxx, 4xxx ve 5xxx serileri genellikle ısıl işleme tabi tutulamaz ve esas olarak gerilme sertleşmesi yoluyla mukavemet kazanır.
Başlıca çinko ile alaşımlanmış 7xxx serisi, 7075 gibi en yüksek mukavemetli alüminyum alaşımlarından bazılarını içerir. Bu alaşımlar, havacılık ve uzay sektöründe ve diğer yüksek gerilime maruz kalan uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Magnezyumla alaşımlanmış 5xxx serisi, deniz ortamlarında nispeten iyi bir korozyon direnci sunar; bu nedenle 5083 ve 5086 gibi kaliteler, denizcilik uygulamaları için popüler seçenekler haline gelmiştir.
Silikon, alüminyumun erime aralığını düşürür; bu nedenle, ana metalin erime noktasının altında bir erime noktasının gerekli olduğu kaynak teli ve sert lehim alaşımlarında 4xxx serisi alaşımlar kullanılır.