Марочник сплавов

Алюминий АК4-1

АК4-1 - алюминиевый деформируемый жаропрочный ковочный сплав системы Al-Cu-Mg-Fe-Ni по ГОСТ 4784-2019, относящийся к термоупрочняемым. Его главная особенность - способность сохранять прочность при повышенных температурах заметно лучше обычных дюралюминов, что определяет применение сплава в моторостроении и авиационной технике. Сочетание жаропрочности, хорошей ковкости и возможности термического упрочнения делает АК4-1 одним из основных материалов для нагруженных деталей, работающих в условиях нагрева.

Жаропрочность - ключевое свойство сплава. АК4-1 рассчитан на длительную работу при нагреве примерно до 200-300 °C, тогда как многие алюминиевые сплавы при таких температурах быстро теряют прочность. Это позволяет применять сплав в узлах, где детали постоянно подвергаются тепловому воздействию: поршни, элементы компрессоров, детали двигателей и нагнетателей.

Счёт за 15 минут

Договор поставки с ответственностью

Сертификат и паспорт качества к партии

Возврат при несоответствии ГОСТу

Поэтапная оплата для крупных

Реквизиты и ЕГРЮЛ открыто

01Об алюминии АК4-1

Повышенная теплостойкость достигается за счёт легирования железом и никелем. Эти элементы образуют термостабильные интерметаллидные фазы, которые не растворяются и не укрупняются при нагреве, тормозят процессы разупрочнения и удерживают структуру сплава стабильной при рабочих температурах. Медь и магний обеспечивают основной упрочняющий эффект, а железо и никель отвечают именно за сохранение прочности в горячем состоянии. Дополнительно в составе нормируются марганец (до 0,2%), хром (до 0,1%) и цинк (до 0,3%) - это второстепенные примеси, не связанные с жаропрочным механизмом сплава.

АК4-1 хорошо куётся и штампуется, что позволяет получать детали сложной формы с высоким качеством проработки структуры. Технологическая пластичность в нагретом состоянии даёт возможность изготавливать поковки и штамповки ответственного назначения. Свариваемость сплава ограниченная: при сварке плавлением зона шва нагревается выше температуры старения, упрочняющие фазы частично разупрочняются, поэтому неразъёмные соединения проектируют преимущественно на заклёпках и болтах либо с последующей повторной термообработкой узла.

Сплав термоупрочняемый: требуемый уровень прочности достигается закалкой (525-540 °C, охлаждение в воде) с последующим искусственным старением (185-200 °C, 8-12 ч, состояние Т1). В зависимости от вида полуфабриката σв составляет 365-400 МПа, σ0,2 - 275-335 МПа, относительное удлинение 6-8%, твёрдость - HB 109-117; профили и пруток повышенной пластичности показывают верхние значения диапазона, лист и стандартный пруток - нижние. Плотность АК4-1 - около 2,8 г/см³, модуль упругости - 72 ГПа, что обеспечивает выгодное соотношение прочности и массы. Близким зарубежным аналогом является сплав 2618 (AlCu2Mg1,5Ni). Сплав поставляется и реализуется за килограмм.

02Расшифровка обозначения АК4-1

Буквы «АК» в маркировке означают «алюминий ковочный» - так обозначают деформируемые алюминиевые сплавы, предназначенные преимущественно для ковки и штамповки, в отличие от сплавов серии «АД» (алюминий деформируемый) и литейных «АЛ». Число «4» - порядковый номер сплава в этой системе обозначений, а «-1» указывает на модификацию, улучшенную относительно исходного сплава АК4, а не на долю какого-либо элемента. АК4-1 относится к системе легирования алюминий-медь-магний-железо-никель (Al-Cu-Mg-Fe-Ni) и входит в один ряд со сплавами АК4, АК6, АК8.

03Химический состав алюминия АК4-1

Показатель	Значение
Cu (медь)	1,9-2,7
Mg (магний)	1,2-1,8
Fe (железо)	0,8-1,4
Ni (никель)	0,8-1,4
Si (кремний)	≤0,35
Mn (марганец)	≤0,2
Cr (хром)	≤0,1
Zn (цинк)	≤0,3
Ti (титан)	0,02-0,10
Al (алюминий)	остальное

04Механические свойства алюминия АК4-1

Сортамент	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %
Лист	≥380	≥310	≥6
Пруток (ГОСТ 21488-97)	365-390	275-315	≥6
Пруток повышенной пластичности	≥390	≥335	≥6
Профили	≥400	≥330	≥8
Плита (ГОСТ 17232-99)	385-390	295-325	≥6

05Физические свойства АК4-1

Плотность	2,8 г/см³
Модуль упругости E	72 ГПа
Теплопроводность λ (100 °C)	146 Вт/(м·К)
ТКЛР α (20-100 °C)	20,8×10⁻⁶ К⁻¹
Удельная теплоёмкость C (100 °C)	797 Дж/(кг·К)
Удельное электросопротивление ρ	5,5×10⁻⁸ Ом·м

06Термообработка АК4-1

Закалка	525-540 °C, охлаждение в воде
Искусственное старение	185-200 °C, 8-12 ч (диапазон зависит от вида полуфабриката - лист, плита, поковка)
Стабилизирующий отпуск	250-270 °C - для деталей, длительно работающих при повышенных температурах (по справочным данным)

07Технологические свойства

Режимы термообработки, сварки и резания марки АК4-1 - что важно технологу.

Жаропрочность	Сохраняет прочность при нагреве лучше обычных дюралюминов, рассчитан на работу примерно до 200-300 °C - главное эксплуатационное свойство сплава.
Роль железа и никеля	Fe 0,8-1,4% и Ni 0,8-1,4% образуют термостабильные интерметаллидные фазы, тормозящие разупрочнение и удерживающие структуру стабильной при нагреве.
Ковкость и штампуемость	Хорошо куётся и штампуется, позволяет получать поковки и штамповки сложной формы; свариваемость ограниченная.
Термоупрочнение	Упрочняется закалкой и искусственным старением (состояние Т1): в зависимости от сортамента σв 365-400 МПа, σ0,2 275-335 МПа, δ 6-8%, твёрдость HB 109-117.
Назначение и аналог	Жаропрочный ковочный сплав системы Al-Cu-Mg-Fe-Ni, плотность около 2,8 г/см³; близкий аналог - 2618 (AlCu2Mg1,5Ni).

08Применение алюминия АК4-1

Где применяется алюминий АК4-1 на производстве.

Поршни двигателей

Поршни двигателей внутреннего сгорания, работающие при постоянном тепловом воздействии, где требуется сохранение прочности при нагреве.

Детали компрессоров

Детали компрессоров и нагнетателей, эксплуатируемые при повышенных температурах и сохраняющие прочность благодаря термостабильным фазам.

Авиа- и моторные детали при нагреве

Авиационные и моторные детали, длительно работающие в диапазоне примерно до 200-300 °C, где обычные дюралюмины теряют прочность.

Кованые и штампованные детали

Нагруженные кованые и штампованные детали сложной формы, получаемые за счёт хорошей технологической пластичности сплава в нагретом состоянии.

09Зарубежные аналоги

Аналог (EN / DIN / AISI)
2618 (AA, близкий)
AlCu2Mg1,5Ni

10Марка АК4-1 в нормативных документах

Действующие стандарты, в которых марка упоминается напрямую или через эквивалент. Каждая ссылка - на справочную страницу ГОСТа.

ГОСТ 17232-99. Плиты из алюминия и алюминиевых сплавов (технические условия)Плиты из алюминия и алюминиевых сплавов (технические условия)
ГОСТ 21488-97. Прутки прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов (технические условия)Прутки прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов (технические условия)
ГОСТ 4784-97. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. МаркиМарки и химический состав деформируемого алюминия и сплавов: технический алюминий, АМц, АМг, авиаль АД31, дюралюмин Д16, высокопрочные В95. Системы легирования. Заменил 4784-74.

11Частые вопросы по алюминию АК4-1

Почему АК4-1 называют жаропрочным и до какой температуры он работает?

АК4-1 сохраняет прочность при нагреве заметно лучше обычных дюралюминов и рассчитан на длительную работу примерно до 200-300 °C. При таких температурах большинство алюминиевых сплавов быстро разупрочняется, тогда как АК4-1 за счёт особого легирования удерживает механические свойства, что и определяет его применение в моторостроении.

Что дают сплаву железо и никель?

Железо и никель образуют термостабильные интерметаллидные фазы, которые не растворяются и не укрупняются при нагреве. Они тормозят процессы разупрочнения и удерживают структуру стабильной при рабочих температурах, обеспечивая сохранение прочности в горячем состоянии. Медь и магний при этом дают основной упрочняющий эффект.

Для чего применяют АК4-1?

Сплав используют для поршней двигателей внутреннего сгорания, деталей компрессоров и нагнетателей, авиационных и моторных деталей, работающих при нагреве. Из АК4-1 изготавливают кованые и штампованные нагруженные детали, к которым предъявляются требования по сохранению прочности при повышенных температурах.

Как упрочняется АК4-1 и чем он отличается от Д16 и АК6?

АК4-1 термоупрочняемый: прочность достигается закалкой и последующим искусственным старением (состояние Т1). В зависимости от сортамента σв составляет 365-400 МПа, σ0,2 - 275-335 МПа. В отличие от Д16, ориентированного на работу при обычных температурах, и ковочного АК6, сплав АК4-1 за счёт железа и никеля специально рассчитан на сохранение прочности при нагреве.

Почему железо и никель дают жаропрочность, а не рост прочности при 20 °C?

При комнатной температуре основной вклад в прочность вносят медь и магний через упрочняющие фазы, а железо и никель образуют собственные интерметаллидные соединения, которые формируются при кристаллизации и практически не растворяются в алюминии при последующем нагреве. Такие частицы термостабильны: они не коагулируют и не переходят в твёрдый раствор при рабочих температурах, поэтому не дают заметной прибавки к прочности при 20 °C, зато тормозят разупрочнение структуры при длительном нагреве - именно в этом их роль в сплаве.

Почему у АК4-1 ограниченная свариваемость?

АК4-1 - высоколегированный термоупрочняемый сплав с повышенным содержанием меди, магния, железа и никеля. При сварке плавлением зона шва и околошовная зона нагреваются выше температуры старения, из-за чего упрочняющие фазы частично растворяются или огрубляются, а структура шва склонна к образованию трещин при кристаллизации. Поэтому неразъёмные соединения из АК4-1 проектируют преимущественно на заклёпках и болтах либо со сваркой и последующей повторной термообработкой, а не на сварке плавлением как основном способе.

12Купить прокат из алюминия АК4-1 со склада

Калькулятор массы

Расчёт массы по диаметру / толщине загрузится автоматически. Либо откройте калькуляторы веса.

Прокат из алюминия АК4-1 - под заказ

Позиции под партию подбираем по вашей спецификации - пришлите перечень типоразмеров или чертёж, менеджер посчитает массу и пришлёт счёт. Сертификат и паспорт качества плавки - к каждой партии.

Заказать прокат из алюминия АК4-1 - счёт за 15 минут

Пришлите чертёж, спецификацию или опишите задачу - менеджер подберёт позицию, посчитает массу и пришлёт счёт за 15 минут. Сертификат и паспорт качества на плавку - к каждой партии.