Алюминий 1250: состав, свойства, руководство по состоянию поставки и области применения

Обширный обзор

Сплав 1250 входит в серию алюминиевых сплавов 1xxx, которые классифицируются как коммерчески чистые алюминиевые марки с минимальным содержанием алюминия обычно выше 99%. Серия 1xxx характеризуется очень низкими добавками легирующих элементов; 1250 входит в число марок с высоким уровнем чистоты в этой серии и применяется там, где требуются высокая электрическая и тепловая проводимость, а также отличная коррозионная стойкость.

Основные легирующие элементы в 1250 фактически являются примесями и следовыми элементами, такими как кремний, железо, медь, марганец, магний, цинк, хром и титан в очень низких концентрациях. Укрепление достигается практически исключительно за счет наклепа (упрочнения при деформации), а не старения, поэтому 1250 не поддаётся термообработке и полагается на контролируемую холодную деформацию (обозначения H-temper) для повышения прочности.

Ключевые особенности включают очень высокую электрическую и тепловую проводимость, отличную атмосферную и химическую коррозионную стойкость, превосходную пластичность в мягких состояниях и выдающуюся свариваемость с минимальной склонностью к горячим трещинам. Типичные отрасли применения 1250 — электротехническая (шинопроводы, проводники), теплообмен и тепловое управление, химическое оборудование, архитектура и декоративные изделия, где важны качество поверхности и коррозионная стойкость.

Инженеры выбирают 1250 вместо других сплавов, когда приоритетами являются максимальная проводимость и пластичность, а более высокая легированность (для увеличения предела прочности) неприемлема из-за снижения проводимости или ухудшения коррозионной стойкости. Этот сплав выбирается, когда оптимальное сочетание низкой прочности, но высокой пластичности, качества поверхности и коррозионной стойкости обеспечивает лучшую экономическую эффективность в эксплуатации или обработке.

Варианты упрочнения (темпера)

Темпера	Уровень прочности	Относительное удлинение	Обрабатываемость	Свариваемость	Примечания
O	Низкий	Высокое	Отличная	Отличная	Полностью отожженный, максимальная пластичность и проводимость
H12	Низкий-средний	Средне-высокое	Очень хорошая	Очень хорошая	Небольшой наклеп, сохраняется хорошая пластичность
H14	Средний	Умеренное	Хорошая	Очень хорошая	Четвертьтвердый; распространён для сформированных деталей с повышенным пределом текучести
H16	Средне-высокий	Умеренно-низкое	Средняя	Очень хорошая	Полутвердый; применяется при необходимости дополнительной жёсткости
H18	Высокий	Низкое	Средне-плохая	Очень хорошая	Полностью твердый; используется в пружинных изделиях и там, где нужна стабильность формы

Степень упрочнения существенно влияет на баланс между прочностью и пластичностью для 1250: мягкие температуры O обеспечивают максимальную вытяжку и проводимость, тогда как температуры H повышают прочность за счет увеличения плотности дислокаций. Инженеры выбирают температуру O для глубокой вытяжки или электротехнических применений, а H14–H18 — для деталей, требующих стабильности размеров или когда холодная деформация обеспечивает необходимые механические свойства.

Химический состав

Элемент	Диапазон %	Примечания
Si	≤ 0.25	Типичная примесь; влияет на текучесть при литье, но минимально при обработке 1250
Fe	≤ 0.40	Распространенная примесь, может образовывать интерметаллиды и слегка снижать пластичность
Mn	≤ 0.05	Следовые количества; минимальный упрочняющий эффект
Mg	≤ 0.03	Очень низкое; не обеспечивает значительного упрочнения при старении
Cu	≤ 0.05	Низкая концентрация для сохранения коррозионной стойкости и проводимости
Zn	≤ 0.03	Только следы; повышенное содержание цинка избегается для снижения хрупкости
Cr	≤ 0.03	Следовые количества могут способствовать измельчению зерна в обработке
Ti	≤ 0.03	Часто используется как рафинирующая зерно добавка при литье/экструзии
Другие	≤ 0.15 суммарно	Другие остаточные элементы; сумма неуточнённых элементов минимальна согласно спецификации

Химический состав 1250 представляет собой чистый алюминий с минимальными добавками, поэтому основные механические свойства зависят от чистоты и степени холодной деформации. Небольшие количества Fe и Si образуют микроскопические интерметаллиды, влияющие на рекристаллизацию, рост зерна и локальную прочность, но не формируют упрочняющих фаз, активируемых термообработкой.

Механические свойства

Поведение на растяжение у 1250 типично для коммерчески чистого алюминия: низкая–средняя временная прочность с отличным равномерным удлинением в отожженном состоянии и постепенно снижающейся пластичностью с увеличением степени наклепа. Предел текучести в состоянии O низкий и увеличивается при H-ступенях, однако отношение предела текучести к временной прочности остаётся таким, что материал начинает вытекать раньше, чем более легированные алюминиевые сплавы.

Относительное удлинение в температуре O часто превышает 20–35% в зависимости от толщины и технологии обработки, тогда как температуры H14–H18 уменьшают удлинение до однозначных процентов для самых жёстких состояний. Твердость в состоянии O низкая (мягкий, легко царапается) и увеличивается с упрочнением; типичные значения твердости по Бринеллю растут от середины десятков до середины тридцатых единиц по мере повышения температуры.

Усталостная прочность умеренная и во многом определяется качеством поверхности, остаточными напряжениями после формообработки и геометрией детали; холодная обработка повышает усталостную прочность за счет введения структур дислокаций, противодействующих зарождению усталостных трещин. Влияние толщины существенно: очень тонкие листы (фольга) часто показывают повышенную кажущуюся прочность из-за наклепа при прокатке, тогда как толстые сечения приближаются к отожженному агрегатному состоянию и более устойчивы к локальным дефектам.

Свойство	Состояние O/отожжённое	Типичная температура (пример H14/H18)	Примечания
Временное сопротивление разрыву	~60–110 MPa	~110–180 MPa	Широкий диапазон в зависимости от толщины и степени наклёпа
Предел текучести	~10–40 MPa	~70–150 MPa	Температура H существенно повышает предел за счет наклёпа
Относительное удлинение	~20–35%	~3–15%	В O — высокая пластичность; H18 может быть достаточно хрупким при формовании
Твердость	HB 15–25	HB 25–45	Твердость растёт с упрочнением; значения зависят от метода измерения

Физические свойства

Свойство	Значение	Примечания
Плотность	2.70 г/см³	Типична для чистого алюминия; используется в расчетах облегчённой конструкции
Температура плавления	~660 °C (ликвидус)	Температура плавления чистого алюминия; небольшое содержание примесей минимально влияет на диапазон плавления
Теплопроводность	~210–235 Вт/м·К	Очень высокая среди конструкционных металлов; отлично подходит для теплоотводов и теплообменников
Электропроводность	~34–36 МС/м (~60% IACS)	Высокая электропроводность относительно легированных алюминиевых сплавов
Удельная теплоёмкость	~900 Дж/кг·К	Хорошая тепловая ёмкость для систем теплового управления
Коэффициент теплового расширения	~23–24 µm/m·К	Умеренно высокий; важен при проектировании соединений в сборках

Физический профиль 1250 определяет его основные области применения: тепловое управление и электропроводность, где необходима высокая проводимость и низкий вес. Плотность и тепловое расширение требуют учёта при многофазных сборках, а высокая теплопроводность сохраняется даже после умеренной холодной обработки.

Форма выпуска

Форма	Типичная толщина/размер	Поведение прочности	Распространённые температуры	Примечания
Лист	0.2–6.0 мм	Прочность растёт с прокаткой и лёгким наклёпом	O, H12, H14	Широко используется для облицовки, панелей и теплообменников
Плита	>6.0 мм	Приближается к отожженному состоянию, если не холоднокатаная	O	Менее распространена по сравнению с листом из-за низкой прочности
Экструзия	Профиль длиной до нескольких метров	Лучше всего в состояниях O или с лёгким упрочнением; возможна сенсибилизация при наличии примесей	O, H12	Экструзия выигрывает за счёт хорошей пластичности и качества поверхности
Труба	Тонкостенные и среднестенные	Прочность зависит от технологии формовки стенки; сварные или бесшовные формы	O, H14	Применяется в теплообменных и архитектурных трубах
Пруток/Круг	Диаметры до 200 мм	Часто поставляется в отожженном или полутвёрдом состоянии для обработки/формовки	O, H14	Популярна для механообрабатываемых компонентов с требованиями к проводимости

Различия в обработке определяют доступные температуры и размеры; прокат листов обеспечивает предпочтительное направление зерна и качество поверхности, тогда как экструзия позволяет получать сложные поперечные сечения, но требует строгого контроля содержания примесей. Применения связаны с формой: лист для формованных панелей и ребер, экструзии — для конструкционных профилей и шинопроводов, трубы — для теплообмена и трубопроводных решений.

Эквивалентные марки

Стандарт	Марка	Регион	Примечания
AA	1250	США	Прямое обозначение в некоторых устаревших и коммерческих перечнях; по сути высокочистый сплав серии 1xxx
EN AW	1250A / 1050A сопоставимые	Европа	Обозначения EN для серии 1xxx (1050A / 1200 серия) с пересечением свойств; прямое обозначение 1250 используется в некоторых цепочках поставок
JIS	A1050 / A1100 сопоставимые	Япония	JIS обычно включает A1050/A1100 как коммерчески чистые марки с аналогичными характеристиками; 1250 функционально соответствует этим маркам для многих применений
GB/T	Эквивалент 1250 или 1050	Китай	Китайские стандарты включают классы чистоты серии 1xxx; локальная нумерация марок может отличаться, но функциональная эквивалентность сохраняется

Региональные стандарты и коммерческие наименования марок могут различаться, и прямая эквивалентность бывает приблизительной; рекомендуется проверять чистоту, пределы примесей и требования к механическим свойствам, а не полагаться только на номер марки. Отделка поверхности, доступность термоусловий и сертифицированная электропроводность зачастую важнее для выбора материала, чем номинальное обозначение марки.

Коррозионная стойкость

В атмосферных условиях 1250 демонстрирует превосходную общую коррозионную стойкость благодаря защитной алюминиевой оксидной пленке, которая формируется спонтанно на поверхности. Высокая чистота снижает гальваническую гетерогенность и локализованные электрохимические ячейки, поэтому скорость равномерной коррозии низкая в городских и сельских атмосферах.

В морских и хлоридсодержащих средах 1250 хорошо работает для неструктурных и слабо нагруженных деталей, хотя стойкость к питтинговой коррозии несколько уступает некоторым сплавам серий 5xxx и 6xxx при воздействии агрессивной морской воды под механическим напряжением. Межкристаллитная коррозионная трещиностойкость редка для коммерчески чистых сплавов, таких как 1250; основная проблема в водных хлоридных средах — локальный питтинг вокруг загрязнений или точек контакта с несовместимыми металлами.

Следует учитывать гальванические взаимодействия при сочетании 1250 с более благородными металлами, такими как нержавеющие стали или медь; будучи менее благородным материалом, он предпочтительно корродирует при наличии электролита. По сравнению с высоколегированными сериями (2xxx, 7xxx), 1250 обеспечивает лучшую коррозионную стойкость, но значительно уступает по механической прочности, тогда как сплавы серии 5xxx (магниевые) предлагают компромисс между прочностью и коррозионной стойкостью и могут превосходить 1250 в некоторых морских конструкциях.

Свойства обработки

Свариваемость

1250 отлично сваривается распространёнными методами плавления (TIG, MIG, контактная сварка) благодаря низкому содержанию легирующих элементов и высокой пластичности. Риск горячих трещин минимален по сравнению с высоколегированными алюминиевыми сплавами, а размягчение зоны термического влияния не является критичным, поскольку сплав не подвергается упрочнению термообработкой; однако подбор присадочного материала должен учитывать электропроводность соединения и совместимость по коррозии. Для ответственных электрических или тепловых сварных швов рекомендуется использовать присадочные сплавы с совместимой электропроводностью и механическим поведением, а также контролировать тепловложение для минимизации деформаций.

Обрабатываемость

Коммерчески чистый 1250 обладает умеренной обрабатываемостью; при резании он склонен к образованию «тягучей» стружки по сравнению с более прочными сплавами, и стружка может быть длинной и сплошной, если не применять геометрию для разрушения стружки и прерывистое резание. Рекомендуется инструмент с твердыми сплавами, положительным углом наклона и хорошим удалением стружки; скорости резания следует оптимизировать, чтобы избежать нарастания слоя и плохой поверхности. Низкая прочность сплава снижает силы резания, поэтому возможны высокие подачи, но скоростное изнашивание инструмента может повыситься из-за прилипания и трения.

Обрабатываемость пластическая

Пластичность отличная при термоусловиях O и лёгкой холодной обработке, что позволяет выполнять глубокую вытяжку, сложное штамповое формование и значительную гибку с малыми радиусами относительно более прочных алюминиевых сплавов. Рекомендуемые минимальные радиусы гиба для состояния O — обычно R/t ≤ 1–2 для простых изгибов в зависимости от инструмента и состояния поверхности. Термоусловия H14–H18 требуют больших радиусов и могут нуждаться в предварительном нагреве или промежуточном отжиге для сложного формования. Холодная деформация увеличивает прочность, но снижает пластичность и увеличивает остаточные упругие деформации, поэтому планирование технологического процесса должно учитывать баланс между конечным состоянием и последовательностью формования.

Поведение при термообработке

Как не подвергающийся упрочнению термообработкой сплав, 1250 не реагирует на растворяющее отжиг и искусственное старение для увеличения прочности за счёт выделения фаз укрепления; его микроструктура не содержит достаточного количества легирующих элементов для образования упрочняющих фаз. Регулирование прочности достигается за счет механической деформации (условия H) и отжигов рекристаллизации для смягчения материала при необходимости.

Типичные тепловые циклы включают полный отжиг при температурах около 350–400 °C для поковок и изделий для восстановления пластичности с последующим контролируемым охлаждением для предотвращения чрезмерного роста зерна. Повторные циклы холодной обработки и отжига позволяют изготовителям настраивать прочность и пластичность под конкретные требования формования или эксплуатации, а уменьшение зерна с помощью небольших добавок титана или других модификаторов при литье или плавке может повысить механическую однородность.

Работа при повышенных температурах

1250 сохраняет пригодные механические свойства при умеренно повышенных температурах, но прочность постепенно снижается с ростом температуры, и его не рекомендуют для несущих конструкций выше примерно 150–200 °C. Устойчивость к ползучести ограничена из-за низкого легирования; длительное воздействие средних температур ускоряет процессы восстановления и размягчения, особенно в состояниях H, где прочность обеспечивается дислокационными структурами.

Окисление при высоких температурах ограничивается образованием окиси алюминия, которая является защитной во многих средах, но длительное воздействие высоких температур может вызывать охрупчивание и рост зерна, снижая вязкость. Зона термического влияния сварных соединений может претерпевать микроструктурные изменения, но так как 1250 не подвержен упрочнению термообработкой, классическое размягчение термо-воздействия не отмечается, как у сплавов с возрастным упрочнением; тем не менее циклы нагрева могут снижать напряжения и ослаблять свойства, полученные холодной обработкой.

Области применения

Отрасль	Пример компонента	Причина использования 1250
Электротехника	Шины, токоведущие полосы	Высокая электрическая проводимость и хорошая отделка поверхности
Морская промышленность	Ребра теплообменников, облицовка	Отличная атмосферная коррозионная стойкость и хорошая формуемость
Авиакосмическая промышленность	Неструктурные крепёжные элементы, прокладки	Высокая проводимость и низкая плотность для тепловых и электрических применений
Электроника	Радиаторы, тепловые распределители	Исключительная теплопроводность и удобство изготовления

1250 широко применяется там, где проводимость и формуемость важнее высокой конструкционной прочности. Его сочетание низкой плотности, высокой тепловой и электрической проводимости и отличной коррозионной стойкости делает его долговечным выбором для электрических, теплообменных и архитектурных компонентов, где тяжелое легирование было бы нежелательным.

Рекомендации по выбору

1250 является практичным выбором, когда приоритетом являются максимальная электрическая или тепловая проводимость, отличная формуемость и коррозионная стойкость при умеренных требованиях к конструкционной прочности. По сравнению с коммерчески чистым алюминием 1100, 1250 обычно предлагает сопоставимую проводимость, но может отличаться по пределам содержания примесей — выбор следует делать на основании сертифицированной проводимости, доступности термоусловий и контроля поставщика, а не только по названию марки.

По сравнению с упрочняемыми деформацией сплавами, такими как 3003 или 5052, 1250 уступает по прочности, но выигрывает по электропроводности и зачастую лучше по общей коррозионной стойкости; выбирайте 1250, когда важнее проводимость или удобство формования, а не предел текучести. По сравнению с термообрабатываемыми сплавами, например 6061 или 6063, 1250 обеспечивает лучшую проводимость и формуемость, но ниже максимальную прочность; он предпочтителен, когда преимущества по проводимости, отделке поверхности или химической стойкости оправдывают более низкую механическую прочность.

При выборе 1250 учитывайте необходимость отожжённой формуемости и электропроводности, доступность термоусловий и толщин листа, а также проверяйте, что требования к усталости, ползучести и работе при высоких температурах соответствуют ограниченным возможностям сплава.

Итоговое резюме

Сплав 1250 остаётся актуальным благодаря исключительному сочетанию высокой электрической и тепловой проводимости, отличной коррозионной стойкости и превосходной формуемости в материале с низкой плотностью, который легко варится и обрабатывается. Для применений, где главным фактором являются проводимость, качество поверхности и пластичность, 1250 обеспечивает экономичное и надёжное инженерное решение.