ألمنيوم 3015: التركيبة الكيميائية، الخواص، دليل التصلب والتطبيقات

نظرة شاملة

3015 هو عضو في سلسلة سبائك الألومنيوم المطروقة 3xxx، وهي عائلة تقوى بشكل رئيسي بإضافات المنغنيز. سلسلة 3xxx هي سبائك غير قابلة للمعالجة الحرارية تكتسب قوتها عبر العمل البارد (تقسية الإجهاد) بدلاً من تقسية الترسيب، مما يحدد استخداماتها الصناعية ونطاق معالجتها.

العنصر الأساسي في سبيكة 3015 هو المنغنيز كمقوٍ رئيسي، مدعوماً بمستويات محكومة من الحديد والسيليكون وعناصر ثانوية مثل النحاس والمغنيسيوم والكروم والتيتانيوم لضبط القدرة على الصب، والقابلية للعمل، وتركيب الحبيبات. محتوى المنغنيز ينتج تشتتات مستقرة تعمل على تحسين تركيب الحبيبات وتعزيز القوة دون التأثير الكبير على اللدونة أو مقاومة التآكل.

الصفات الرئيسية لسبيكة 3015 تشمل قوة معتدلة مقارنة بالسبائك القابلة للمعالجة الحرارية، مقاومة جيدة للتآكل في البيئات الجوية والبيئات ذات التآكل الخفيف، قابلية تشكيل ممتازة في الحالة المبللة، وقابلية جيدة للحام باستخدام العمليات التقليدية. الصناعات النموذجية التي تستخدم 3015 هي أغلفة المباني، المكونات المعمارية، هياكل النقل، المبادلات الحرارية وتصنيع الصفائح المعدنية العامة حيث يكون التوازن بين القابلية للتشكيل والقوة المرتفعة مقارنة بالألومنيوم الخالص مفيداً.

يختار المهندسون سبيكة 3015 على غيرها عندما يكون مطلوب سبيكة غير قابلة للمعالجة الحرارية ذات قوة أعلى في الحالة الملفوفة أو المقسية بالعمل من درجات 1xxx و3xxx الأساسية، مع الاحتفاظ بقابلية تشكيل متفوقة وتكلفة أقل مقارنة بسلسلتي 5xxx و6xxx. تختار السبيكة حين يحتاج المصممون إلى سلوك تشكيل ولحام متوقع، وادمته عالية نسبياً في الحالة المبللة، وخصائص مستقرة بعد اللحام أو العمل البارد.

الأوضاع الحرارية

الوضع	مستوى القوة	الاستطالة	القابلية للتشكيل	قابلية اللحام	ملاحظات
O	منخفضة	عالية	ممتازة	ممتازة	حالة مبللة كاملة للتشكيل
H12	متوسطة	متوسطة	جيدة	ممتازة	تقسية إجهاد جزئية، تشكيل محدود
H14	عالية	منخفضة إلى متوسطة	متوسطة	جيدة	وضع العمل البارد الشائع لقوة أعلى
H16	أعلى	أدنى	محدودة	جيدة	تقسية إجهاد أعلى للأجزاء الهيكلية
H18	الأعلى	منخفضة	ضعيفة	جيدة	أقصى قوة للعمل البارد التجاري
H22 / H24	متوسطة-عالية	متوسطة	جيدة	ممتازة	تقسية إجهاد مع تثبيت (H2x)
H32 / H34	عالية	متوسطة	جيدة	جيدة	تقسية إجهاد وتثبيت للتشكيل بعد إزالة الإجهاد

الوضع الحراري يؤثر على السلوك الميكانيكي والتشكيلي من خلال درجة العمل البارد وأي معالجة تثبيت تتم بعد التشكيل. الحالة المبللة (O) توفر أفضل قابلية للتشكيل وأعلى استطالة للرسم العميق، بينما تضحي أوضاع H1x وH3x باللدونة مقابل القوة، مما يجعلها مناسبة للأجزاء المطبوعة أو الحاملة للأحمال حيث يكون تشكيل الأجزاء أقل شدة.

اختيار الوضع الحراري هو توازن بين مقاومة الخضوع/الشد المطلوبة، وسلوك الارتداد الربيعي ومتطلبات الربط اللاحقة؛ حيث يحدث تليين موضعي ناجم عن اللحام بشكل أوضح في الأوضاع ذات العمل البارد العالي، لذا يجب على المصممين النظر في عمليات تشكيل أو إزالة إجهاد بعد اللحام. غالباً ما تستخدم الأوضاع المثبتة H2x وH3x عندما يحتاج المصممون لبعض استعادة اللدونة دون فقدان كامل لقوة العمل البارد.

التركيب الكيميائي

العنصر	نطاق النسبة المئوية	ملاحظات
Si	0.10–0.60	يسيطر على مستويات الصب والشوائب؛ انخفاض Si يحافظ على اللدونة
Fe	0.20–0.70	شائبة؛ تؤثر على القوة وقابلية التشغيل باستخدام المركبات البينية
Mn	0.8–1.5	العنصر الأساسي للتقوية وتنقية الحبيبات
Mg	0.05–0.50	تعزيز طفيف، يؤثر على استجابة تقسية الإجهاد
Cu	0.05–0.20	يحسن القوة قليلاً لكنه قد يقلل من مقاومة التآكل
Zn	0.05–0.25	مستويات أثرية؛ تقوية ضئيلة لكن مراقبة وفق المواصفات
Cr	0.05–0.20	يسيطر على إعادة التبلور واستقرار الحبيبات أثناء المعالجة
Ti	0.02–0.15	منقى للحبيبات في صب السبيكة للتحكم في البنية المجهرية
عناصر أخرى	توازن Al؛ شوائب أقل من 0.15 لكل منها	التوازن هو الألومنيوم مع تحكم دقيق في الشوائب والبقايا

التركيب الموضح يمثل سبيكة من نوع 3xxx تعتمد على المنغنيز حيث يعد Mn العنصر الأساسي في السبك لتوفير القوة من خلال تكوين تشتتات دقيقة وجسيمات بينية. تضاف كميات صغيرة من Mg وCu وعناصر أثرية لتحسين استجابة العمل البارد، والسيطرة على إعادة التبلور، والحد من نمو الحبيبات أثناء المعالجة الحرارية؛ ويُحافظ على نسب الحديد والسيليكون منخفضة لتقليل الجسيمات البينية الهشة التي تضعف القابلية للتشكيل وأداء التعب.

فهم دور كل مكون ضروري للمعالجة: زيادة Mn تعزز القوة لكن قد تقلل اللدونة إذا زادت بشكل مفرط؛ تضاف كميات محكومة من Cr وTi لتثبيت تركيب الحبيبات أثناء العمل الساخن والتقليل من تكوّن جسيمات بينية أولية خشنة قد تؤثر على سطح المنتجات الملفوفة. التركيب الكلي يحدد نافذة المعالجة الحرارية (لا يوجد تقسية بالمعالجة بالتذويب) ويجعل تحسين الخصائص يعتمد بشكل أساسي على طرق المعالجة الميكانيكية.

الخواص الميكانيكية

سلوك الشد في 3015 يتبع نمط السبائك غير القابلة للمعالجة الحرارية: الحالة المبللة O تظهر مقاومة خضوع منخفضة مع مقاومة شد نهائية عالية نسبياً واستطالة منتظمة كبيرة، مما يجعلها مناسبة للتشكيل. عند تقسية السبيكة بالعمل البارد إلى أوضاع H، تزداد مقاومات الخضوع والشد بشكل ملحوظ بينما تقل الاستطالة والصلابة؛ وهذا سلوك متوقع وقابل للتكرار وفق جداول خفض العمل البارد المعتمدة.

مقاومة الخضوع في الصفائح/الألواح المبللة منخفضة نسبياً مقارنة بالسبائك القابلة للمعالجة الحرارية، لكن قيمة مؤشر تقسية العمل والقدرة على تقسية الإجهاد تسمح بتقوية الأجزاء أثناء الخدمة أو التشكيل. الصلادة ترتبط بالوضع الحراري ودرجات التقسية؛ وقراءان فيكرز/برينل النموذجية ترتفع مع H14–H18 مقارنة بالحالة O، وتنشأ تدرجات صلادة قرب مناطق اللحام بسبب تليين منطقة التأثير الحراري (HAZ).

أداء التعب يتأثر بسطح القطعة، ودرجة العمل البارد، وسمك القطعة؛ حيث تميل الصفائح الرقيقة إلى إظهار توحيد أعلى في الخصائص وعمر تعب محسن لنفس سعة الانفعال بسبب زيادة تقسية الإجهاد لكل وحدة تشوه. تأثير السمك مهم أيضاً: الصفائح السميكة تحتفظ بجسيمات بينية خشنة أكثر ما لم تتم معالجتها باللف الساخن والتجانس، مما يؤدي إلى ظهور تفاوتات في خصائص المقطع العرضي في القطع السميكة.

الخاصية	O / مبللة	الوضع الحراري الرئيسي (مثل H14)	ملاحظات
مقاومة الشد	120–150 MPa	210–260 MPa	القيم تقريبية وتعتمد على الخفض البارد والسمك
مقاومة الخضوع	30–60 MPa	140–180 MPa	مقاومة الخضوع تزيد بشكل قوي مع تقسية الإجهاد
الاستطالة	20–35%	6–15%	الحالة المبللة مناسبة للرسم العميق؛ H14 لديها لدونة أقل
الصلادة	~35–50 HB	~70–95 HB	الصلادة تعكس التقسية بالعمل؛ يمكن حدوث تليين موضعي بعد اللحام

الخواص الفيزيائية

الخاصية	القيمة	ملاحظات
الكثافة	2.70 g/cm³	نموذجية لسبائك الألومنيوم في عائلة 3xxx
نطاق الانصهار	~640–655 °C	نطاق وليس نقطة انصهار حادة بسبب السبك
التوصيل الحراري	~140–160 W/m·K	أقل من الألومنيوم النقي، أعلى من العديد من الفولاذات؛ جيد لنقل الحرارة
التوصيل الكهربائي	~30–45 % IACS	يعتمد على السبك والوضع الحراري؛ ينخفض مع العمل البارد
السعة الحرارية النوعية	~900 J/kg·K	مفيد لحسابات السعة الحرارية في الهياكل خفيفة الوزن
المعامل الحراري للتوسع الخطي	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	معامل نموذجي لسبائك الألومنيوم؛ مهم لتجميعات المواد المختلفة

تحتفظ سبيكة 3015 بخصائص حرارية وكهربائية مفضلة مقارنة بالفولاذ والعديد من السبائك الهيكلية الأخرى، مما يجعلها مفيدة في تطبيقات نقل الحرارة والغلافات الكهربائية حيث تكون التوصيلية المتوسطة والكثافة المنخفضة ميزة. يجب أخذ التمدد الحراري في الحسبان في الوصلات متعددة المواد؛ إذ يمكن أن يؤدي التمدد التفاضلي إلى إجهادات أو فشل الأختام في التجميعات ذات المواد غير المتشابهة.

الانصهار والاستقرار الحراري يحددان نوافذ المعالجة للحام، اللحام بالنحاس، والتعرض لدرجات حرارة مرتفعة؛ حيث يحد المصممون عادة درجات حرارة الخدمة المستمرة ضمن نطاقات تكون فيها التدهورات الميكانيكية ضئيلة ويتجنبون التليين الحراري. يجمع بين الكثافة والتوصيلية الحرارية نسب قوة إلى وزن وكفاءة حرارية عالية للعديد من مكونات النقل وإدارة الحرارة.

أشكال المنتج

الشكل	السماكة/الحجم النموذجي	سلوك القوة	معالجات حرارية شائعة	ملاحظات
لوح	0.3–6.0 mm	قابلية تشكيل عالية في الحالة O؛ زيادة في القوة مع المعالجات الحرارية H	O, H14, H24	ينتج على نطاق واسع للألواح، الرقائق والهيكليات الخارجية
لوح سميك	6–25 mm	قد يحتوي على إنترميتاليك خشن إذا لم يخضع للتماهي	O, H12, H22	يستخدم للألواح الإنشائية والمكونات ذات السماكات المتوسطة
بثق	مقاطع عرضية حتى 200 mm	تتوقف القوة على تقدم عمر السبيكة؛ تحكم جيد في الأبعاد	H1x, H2x	أقل شيوعًا من باقي سبائك سلسلة 3xxx لكنها تستخدم للملامح والأشكال
أنبوب	سمك الجدار 0.5–10 mm	ملحوم أو بدون لحام؛ قابلية التشكيل تعتمد على المعالجة الحرارية	O, H14	شائع للمجاري الهوائية HVAC، خطوط السوائل والأنابيب الإنشائية
قضيب/عصا	أقطار حتى 100 mm	قوة أولية أقل؛ يتصلب بالعمل مع السحب البارد	O, H12	يستخدم للأجزاء المشغولة والتشكيل الثانوي

تختلف عمليات التصنيع بين اللوح، اللوح السميك والبثق مما يتطلب خطوات تحكم دقيقة في البنية الدقيقة: إنتاج الألواح يركز على الدرفلة الباردة وجداول التلدين لتحقيق التشطيب السطحي والليونة، بينما يحتاج اللوح السميك غالبًا للتماهي والدرفلة الثقيلة لتفكيك هيكل الصب. البثق والقضبان تحتاج لكيمياء دقيقة للسبائك وتنقية الحبيبات (إضافات Ti/B) لمنع تركز المكونات في الخط المركزي وضمان سلوك ميكانيكي موحد عبر المقطع العرضي.

اختيار التطبيق لشكل المنتج يعتمد على الأداء الميكانيكي المطلوب بعد التشكيل، السماكات والتفاوتات المتاحة؛ الألواح مفضلة للشكّ عالي الحجم مثل الطباعة العميقة، في حين يستخدم اللوح السميك أو المقطع المبثوق حيث تكون السماكة ونزاهة المقطع العرضي أولوية. اعتبارات اللحام والاتصال تختلف أيضًا حسب الشكل: الألواح الرقيقة تظهر اختراقًا أكبر لمنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) لكل وحدة سماكة، مما يتطلب معلمات لحام مخصصة وخيارات مواد حشو مناسبة.

الدرجات المكافئة

المعيار	الدرجة	المنطقة	ملاحظات
AA	3015	الولايات المتحدة الأمريكية	تسمية أمريكية رئيسية لهذه التركيبة السبائكية
EN AW	غير متوفر / لا يوجد مكافئ مباشر	أوروبا	لا يوجد مكافئ مباشر في EN AW؛ سلوك مماثل لعائلة AW-3003
JIS	غير متوفر / تقريبي	اليابان	لا مكافئ مباشر في JIS؛ مشابه لسلسلة Al-Mn مثل متغيرات A3003
GB/T	غير متوفر / تقريبي	الصين	لا مكافئ صيني مباشر واحد؛ استخدام مماثل لسلسلة سبائك 3xxx

نظراً لأن 3015 هي سبيكة إقليمية مخصصة لمتطلبات مصنع معينة وتطبيق خاص، فإن المكافئات المباشرة بين المعايير محدودة. عمليًا، يقوم المهندسون بمطابقة 3015 مع عائلة 3xxx الأوسع (مثل AW-3003 في معيار EN أو درجات مماثلة في JIS/GB) عند عدم الحاجة للتبادل الدقيق، مع التأكد من جداول التركيب والخواص الميكانيكية قبل الاستبدال.

الاختلافات الطفيفة بين المعايير قد تشمل ضوابط أشد على حدود الشوائب، العناصر النزرة المسموح بها، والاختبارات المطلوبة لثبات المعالجة الحرارية؛ هذه الفوارق تؤثر على قابلية التشكيل، جودة السطح وقابلية اللحام في التطبيقات الدقيقة، لذا من الضروري الرجوع لتقارير شهادة المصنع والمواصفات عند الشراء والتأهيل.

مقاومة التآكل

تتميز 3015 بمقاومة جيدة لتآكل الأجواء كما هو ملاحظ في سلسلة 3xxx المحتوية على المنغنيز؛ حيث تكون طبقة أكسيد مستقرة وملتزمة تحمي السبيكة من التآكل العام في البيئات الحضرية والصناعية. تشطيب السطح ومستويات السبائك الفرعية (وخاصة النحاس) تؤثر على ميول التآكل الموضعي؛ المحافظة على مستوى نحاس منخفض يحسن عموماً من سلوك التآكل الموحد.

في البيئات البحرية، تعمل 3015 بشكل مقبول في مناطق الرش والتغطيس المنخفض، لكن الغمر الطويل في مياه البحر العدوانية أو التعرض العالي للكلوريدات قد يضعف سبائك الألمنيوم ويتطلب تدابير حماية مثل الأنودة، الطلاءات الإيضاحية أو الحماية الكاثودية للاستخدام طويل الأمد. المقاومة للثقوب متوسطة؛ الهجوم الموضعي أقل شدة من بعض السبائك عالية القوة المعالجة حراريًا لكنه أعلى مقارنةً بدرجات 1xxx ذات النقاء العالي.

مقاومة التشققات الناتجة عن التآكل الإجهادي منخفضة في السبائك 3xxx عند درجات الحرارة المحيطة؛ ومع ذلك، يجب تقييم المكونات الملحومة والمشدودة بشدة بالعمل البارد لأن الإجهادات المتبقية والتغييرات المجهرية المحلية في منطقة تأثير الحرارة (HAZ) قد تزيد من خطر التشقق تحت الأحمال الشدية المتبقية أو المطبقة. التفاعلات الغلفانية مع المعادن الأكثر نبلاً (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك النحاس) قد تسرع التآكل في نقاط التلامس، لذا يوصى بالعزل أو استخدام مسامير متوافقة في التجميعات المختلطة المعادن.

مقارنة بسلسلة 5xxx (Al-Mg)، عادةً ما تظهر 3015 مقاومة أقل قليلاً للتآكل الموضعي المُحفز بالكلوريد لكنها تتميز بقابلية تشكيل أفضل وقابلية أقل للتشقق بسبب الهيدروجين؛ مقارنةً بسلسلة 6xxx (Al-Mg-Si)، تقدم 3015 تنازلاً في مقاومة تقوية المعالجة الحرارية مقابل عمليات تبسيط التصنيع وغالباً ما تتميز بدكتيلية أعلى للتشكيل.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

تُلحم 3015 بسهولة باستخدام عمليات الانصهار التقليدية مثل TIG وMIG؛ تركيب السبيكة المنخفض إلى المتوسط يسمح بلحامات متينة مع احتمال منخفض للتشقق الحراري عند استخدام التقنية السليمة. يوصى باستخدام سبائك الحشو 4043 (Al-Si) للقدرة العامة على اللحام وتحسين سيولة اللحام، و5356 (Al-Mg) عندما تكون قوة اللحام والتوافق الجيد مع معدن الأساس Al-Mn مطلوبة؛ يجب أن يأخذ اختيار الحشو التوافق الميكانيكي ومقاومة التآكل في الحسبان.

تليين منطقة تأثر الحرارة (HAZ) في اللحام يمثل قلقاً في المناطق التي سبق وصنعت بها شدات باردة لأن الدورات الحرارية تلين العمل البارد جزئياً، مما يقلل القوة المحلية ويغير استعادة الزنبرك؛ ينبغي للمصممين تخطيط هندسة الوصلات، التشطيب الميكانيكي بعد اللحام وإمكانية إعادة العمل المحلية لتقليل فقدان القوة. عادةً لا يتطلب التسخين المسبق إلا للأجزاء ذات السماكة الكبيرة جدًا؛ مع الانتباه لشدة الحرارة وسرعة الحركة لتقليل التشوه.

اللحام الغازي واللحام بالمقاومة متاحان أيضًا للتجميعات ذات السماكات الرقيقة، لكن يجب التحكم بدقة في توافق تدفقات اللحام وفواصل الوصلات. في التطبيقات الإنشائية، يُنصح بإجراء اختبارات تأهيل لوصلات اللحام وتفاصيل اللحام المعرضة للإجهاد بسبب تأثير جودة السطح، الإجهادات المتبقية والتغيرات المجهرية على عمر الخدمة.

قابلية التشغيل

تصنف قابلية تشغيل 3015 بأنها متوسطة مقارنة بالألمنيوم الخالص: تسهل التشغيل أكثر من العديد من السبائك عالية القوة لكنها عرضة للمشكلات التقليدية مثل تراكم الرؤوس القطعية وقطع الرؤوس اللاصقة إذا لم تُحسّن سرعات التغذية والدوران. يقلل استخدام أدوات كربيد ذات أسطح قطع مصقولة وهندسة حادة من الالتصاق ويحسن جودة السطح؛ وتُعتبر سرعات دورانية عالية مع تغذية معتدلة لكل سن ورش التبريد بالهواء أو السائل من الممارسات المعيارية.

يفضل استخدام أدوات كربيد غير مطلي أو مغلفة بتقنية PVD للقطع المتقطع والسبائك المصبوبة؛ يمكن تحسين التحكم في رقائق القطع باستخدام فواصل الرقاقات واستراتيجيات الدخول والخروج المضبوطة. تزيد المعالجات الباردة للسبائك من قوى القطع وتآكل الأدوات، لذا من الشائع إجراء التلدين للوضع O أو استخدام معالجات أكثر ليونة لعمليات التشغيل المكثفة لإطالة عمر الأدوات وتحسين التحكم البعدي.

قابلية التشكيل

تتمتع 3015 بقابلية تشكيل ممتازة في الحالة الملدنة تمامًا، مع مقاومة منخفضة للعمل البارد وامتداد عالي يسمح بسحب عميق وختم معقد. أنصاف قطر الانحناء الدنيا كبيرة نسبيًا للحالة O (نصف القطر الداخلي النموذجي ≥ 1–2× السماكة في العديد من العمليات)، بينما تتطلب المعالجات H أنصاف أقطار أكبر لتجنب التشقق بسبب انخفاض الاستطالة وزيادة الاستعادة المرنة.

الاستجابة للعمل البارد متوقعة، مما يمكن المصممين من استخدام محاكاة التشكيل المعتمدة على الانفعال واختيار المرحلة المسبقة المناسبة للحصول على الشكل النهائي؛ يمكن أن يوسع التشكيل بدرجات حرارة دافئة حدود القابلية للتشكيل بشكل محدود ولكنه نادرًا ما يكون مطلوبًا للسمكات القياسية للألواح. يُنصح باستخدام حبيبات السحب، تقنيات التشكيل الموجه والتحكم في التزليق لتعظيم القابلية وتقليل الترقق أو عيوب السطح.

سلوك المعالجة الحرارية

كونها من عائلة السبائك غير المعالجة حراريًا 3xxx، لا تستجيب 3015 للمعالجة بالإنحلال أو التقوية الاصطناعية؛ محاولات المعالجة الحرارية لزيادة الصلابة لن تنتج تقسية ترسيبية كما في سبائك 6xxx أو 7xxx. آليات التقوية الرئيسية المتاحة هي العمل البارد (تقسية الانفعال) والسيطرة على تركيب الحبيبات من خلال المعالجة الحرارية الميكانيكية.

يستخدم التلدين لاستعادة الليونة وتقليل مقاومة الخضوع إلى حالة O؛ تتضمن دورات التلدين النموذجية تسخينًا إلى درجات حرارة متوسطة (حوالي 300–400 °C للتلدين في الحالة الصلبة حسب سماكة المقطع ونوع الفرن) تليها تبريد محكم للحد من نمو الحبيبات المفرط. تُطبق معالجات التثبيت وتخفيف الإجهاد (H2x, H3x) بعد التشكيل لتقليل الاستعادة المرنة وتثبيت الأبعاد مع الاحتفاظ ببعض فوائد التقسية بالعمل.

نظراً لاعتماد 3015 على التقوية الميكانيكية، تركز طرق التصنيع على تقليل الدرفلة المحكم، السحب البارد والتلدين النهائي بوسائل ميكانيكية بدلاً من الدورات المعدنية الحرارية؛ في العديد من التطبيقات، تُستخدم عمليات تخفيف الإجهاد بعد التشكيل لموازنة الإجهادات المتبقية مقابل الصلابة والقوة المطلوبة.

الأداء عند درجات الحرارة العالية

تُظهر درجة 3015 فقدانًا تدريجيًا في القوة مع ارتفاع درجة حرارة العمل؛ حيث يكون الاحتفاظ بالخصائص الثابتة مقبولًا حتى حوالي 100–120 °C، في حين أن التعرض المستمر فوق 150 °C يمكن أن يسبب تليينًا ملحوظًا وانخفاضات دائمة في مقاومة الخضوع ومقاومة الشد. الأكسدة عند هذه الدرجات المتوسطة قليلة بسبب التكوين السريع لطبقة أكسيد واقية، إلا أن التعرض الحراري طويل الأمد قد يؤدي إلى تجميع وتحبيب الجسيمات المتشتتة وتغير الاستجابة الميكانيكية.

مقاومة الزحف محدودة مقارنةً بالسبائك ذات درجات الحرارة العالية؛ لذا ينبغي للمصممين الذين يحتاجون إلى تحمل أحمال مستمرة في درجات حرارة مرتفعة تجنب استخدام 3015 للأعضاء الإنشائية المعرضة لإجهاد حراري طويل. في التجميعات الملحومة، يمكن لمناطق منطقة تأثير الحرارة (HAZ) أن تخضع لاسترخاء ميكروهيكلي إضافي عند درجات الحرارة المرتفعة مما يقلل من القوة المحلية ومقاومة التعب، مما يتطلب معالجة تخفيف الإجهاد أو استخدام سبائك بديلة لأجزاء درجات الحرارة العالية.

يمكن للدورات الحرارية تسريع عملية الذوبان الأنودي في الميزات المجهدة والوصلات، لذلك فإن إدارة الحرارة والسماح بالتوسع الحراري من اعتبارات التصميم الهامة للتجميعات التي تعمل في بيئات درجات حرارة متغيرة. تساعد الطلاءات الوقائية وتفاصيل التصميم التي تقلل من التركيز الاجهادي على إطالة عمر الاستخدام في تطبيقات ذات متطلبات حرارية عالية.

التطبيقات

الصناعة	مثال على المكون	سبب استخدام 3015
السيارات	ألواح الجسم الداخلية، التعزيزات	توازن جيد بين القابلية للتشكيل والقوة الأعلى في الحالة الملفوفة مقارنة بالألومنيوم النقي
البحرية	الأعضاء الهيكلية الداخلية، مجاري الهواء	مقاومة التآكل وسهولة التصنيع في التعرض المتوسط للكلوريد
الطيران	التجهيزات الثانوية، الألواح الداخلية	نسبة قوة إلى وزن مرغوبة وقابلية تشكيل ممتازة للأشكال المعقدة
الإلكترونيات	الأغلفة، مشتتات حرارة ذات حرارة متوسطة	موصلية حرارية جيدة، مقاومة التآكل وقابلية التشغيل

غالبًا ما يُختار 3015 للمكونات التي يكون فيها التصنيع وقابلية التشكيل ذات أولوية قصوى مع الرغبة في زيادة القوة مقارنةً بالألومنيوم التجاري النقي. تجعل فائدته في الأجزاء الهيكلية متوسطة الأحمال والألواح المشكلة منه خيارًا شائعًا لمصنعي المعدات الأصلية الذين يوازنّون بين تكلفة الإنتاج، مقاومة التآكل، وطرق الالتحام.

نصائح الاختيار

3015 هو اختيار عملي عندما تحتاج إلى سبيكة من سلسلة 3xxx بقوة مرتفعة نسبيًا مقارنة بـ 1100 مع الحفاظ على كثير من سهولة التشكيل واللحام لعائلة Mn. بالمقارنة مع الألمنيوم التجاري النقي (1100)، يتنازل 3015 عن بعض الموصلية الكهربائية والحرارية والتمدد النهائي مقابل زيادة مقاومة الخضوع ومقاومة الشد.

مقارنةً بالسبائك المعالجة بالتصلب على البارد مثل 3003 و5052، يقع 3015 عادةً بين 3003 وسبائك 5xxx الحاملة للمغنيسيوم الأقوى من حيث القوة مقابل مقاومة التآكل؛ ويوفر تنازلاً متوازنًا عندما تكون الحاجة إلى قوة أعلى من 3003 دون الانتقال إلى سبائك أثقل أو أغلى. بالمقارنة مع السبائك القابلة للمعالجة الحرارية مثل 6061/6063، يوفر 3015 قابلية تشكيل أفضل ومعالجة أبسط، لكن بقوة ذروة أقل يمكن تحقيقها؛ اختر 3015 عندما تكون تعقيدات التشكيل، سهولة اللحام، وتكلفة المعالجة أقل أهمية من أقصى قوة.

الخلاصة

لا تزال 3015 ذات أهمية كسبيكة تعتمد على المنغنيز توفّر جسرًا بين الألمنيوم النقي وأنظمة السبائك الثقيلة، مع مزيج موثوق من القابلية للتشكيل، اللحام، وقوة معتدلة لمجموعة واسعة من المكونات المصنعة. إن استجابتها المتوقعة للمعالجة الباردة وخصائصها المحسنة من حيث مقاومة التآكل تحتفظ بها كخيار هندسي عملي حيث تكون كفاءة التصنيع والأداء الميكانيكي المتوازن من الأولويات.