Алюминий 1275: состав, свойства, руководство по состоянию и области применения

Комплексный обзор

Сплав 1275 относится к серии алюминиевых сплавов 1xxx, что указывает на коммерчески чистый деформируемый алюминий с минимальным целенаправленным легированием. Обозначение подразумевает, что алюминий является основным элементом (балансом) с контролируемыми следовыми уровнями кремния, железа, меди, марганца, магния, цинка и других остатков, которые влияют на свойства без ухудшения электропроводности или теплопроводности.

Укрепление 1275 достигается преимущественно за счёт твердого раствора при следовых уровнях примесей и упрочнения деформацией (наклёпом), а не упрочняющей термообработкой с осадкообразованием. Ключевые характеристики — высокая электропроводность и теплопроводность, отличная коррозионная стойкость во многих атмосферных условиях, отличная формуемость в мягких состаренных состояниях и хорошая свариваемость; максимальные механические характеристики умеренны по сравнению с упрочняемыми термообработкой сплавами.

Типичными областями применения алюминиевых сплавов серии 1xxx являются электрические проводники и шины, теплообменники и радиаторы, оборудование для химической промышленности, архитектурные облицовки и декоративные элементы, а также некоторые лёгкие автомобильные и морские детали. Инженеры выбирают 1275, когда приоритетом является проводимость, качество поверхности и коррозионная стойкость, при этом принимая более низкую прочность по сравнению с упрочняемыми сплавами.

1275 часто предпочтительнее сплавов с более низкой стоимостью или более высокой прочностью, когда в конструкции важны сочетание высокой тепловой и электрической проводимости с превосходной пластичностью для формовки сложных геометрий, или когда необходима гальваническая совместимость и яркая поверхность. Низкое содержание легирующих элементов упрощает соединение и последующую обработку, обеспечивая предсказуемое, стабильное поведение в течение длительного срока службы.

Варианты состаривания (темпера)

Темпера	Уровень прочности	Относительное удлинение	Формуемость	Свариваемость	Примечания
O	Низкая	Высокое (30–50%)	Отличная	Отличная	Полное отжиг, максимальная пластичность и проводимость
H12	От низкой до средней	Средняя (20–35%)	Очень хорошая	Отличная	Лёгкий наклёп; подходит для умеренной формовки
H14	Средняя	Средне-низкая (10–20%)	Хорошая	Отличная	Четверть наклёпа; распространён для листовых изделий
H16	Средне-высокая	Низкая (5–12%)	Удовлетворительная	Отличная	Полунаклёп; используется при необходимости дополнительной жёсткости
H18	Высокая (для серии 1xxx)	Низкая (<10%)	Ограниченная	Отличная	Полный наклёп; минимальная формуемость, максимальная прочность после холодной деформации
T5 / T6 / T651	Не применимо	—	—	—	Сплавы серии 1xxx не поддаются упрочнению термообработкой; состаривания типа T не применимы

Выбор температуры обработки для 1275 определяет компромисс между механической прочностью и формуемостью: мягкий отжиг (темпера O) максимизирует пластичность и проводимость, в то время как H-состояния вводят наклёп для повышения прочности за счёт уменьшения удлинения. Поскольку семейство 1xxx не поддаётся упрочнению термообработкой, настройка прочности достигается холодной деформацией, а переходы между состояниями возможны только путём отжига или дополнительного наклёпа.

Химический состав

Элемент	Диапазон %	Примечания
Si	≤ 0.25	Примесь; низкое содержание кремния поддерживает проводимость и формуемость
Fe	≤ 0.40	Основная примесь, может вызывать образование интерметаллидов и влиять на пластичность
Mn	≤ 0.05	Минорный элемент; ограниченная роль упрочнения в следовых количествах
Mg	≤ 0.03	Как правило, очень низкий уровень; предотвращает образование фаз, богатых магнием
Cu	≤ 0.05	Минимальное содержание для сохранения коррозионной стойкости и проводимости
Zn	≤ 0.05	Низкое содержание для исключения гальванических проблем и поддержания пластичности
Cr	≤ 0.03	Следовый контрольный элемент; ограничивает рост зерен при обработке
Ti	≤ 0.03	Зерноочиститель при производстве литья или слитков; минимально в деформируемом материале
Прочие	≤ 0.15 суммарно	Включает остаточные элементы, такие как Ni, Pb, Sn; строго контролируется для стабильных свойств

Химический состав специально близок к чистому алюминию, чтобы сохранить высокие электропроводность и теплопроводность, а также коррозионную стойкость. Следовые элементы и остатки контролируются для ограничения образования интерметаллидов и сохранения хороших характеристик холодной обработки и качества поверхности; незначительные количества таких элементов, как Ti или Cr, полезны при литье и прокатке для контроля размера зерна и текстуры.

Механические свойства

1275 демонстрирует типичные для высокочистого алюминия механические характеристики: относительно низкий предел текучести и временное сопротивление разрыву в отожженном состоянии, высокую пластичность и плавное, равномерное пластическое деформирование. Предел текучести невысок по сравнению с термообрабатываемыми сплавами, поэтому при проектировании необходимо учитывать более низкие допустимые напряжения или применять более толстые сечения. Холодная обработка (состояния H) значительно увеличивает предел текучести и временное сопротивление, но снижает удлинение и увеличивает остаточную упругость (упругий эффект).

Твёрдость коррелирует с температурой обработки: отожжённый материал имеет низкие значения по Бринеллю или Виккерсу, твёрдость растёт с увеличением степени наклёпа. Усталостная прочность умеренная и сильно зависит от качества поверхности, остаточных напряжений после формовки и состояния температуры; для циклических нагрузок важен тщательный контроль восприимчивости к концентраторам напряжений и состояния поверхности. Толщина листа влияет на достижимую прочность после холодной обработки: тонкие листы упрочняются более равномерно и выдерживают большую деформацию перед локальным истончением.

Свойство	O / Отожженное	Основное состояние (типично H14)	Примечания
Временное сопротивление разрыву	~55–80 MPa	~100–140 MPa	Типичные диапазоны для коммерчески чистых сплавов серии 1xxx; зависит от технологии и толщины
Предел текучести	~20–40 MPa	~60–110 MPa	Предел текучести существенно растёт при холодной обработке; нижняя граница характерна для толстых изделий
Относительное удлинение	~30–50%	~10–20%	Удлинение снижается при упрочнении; измеряется на стандартных образцах
Твёрдость	~15–25 HB	~35–55 HB	Приблизительные значения по Бринеллю; твёрдость увеличивается с наклёпом

Физические свойства

Свойство	Значение	Примечания
Плотность	2.70 г/см³	Характерная для алюминиевых сплавов серии 1xxx
Температура плавления	660–660.5 °C	Температура плавления чистого алюминия; узкий интервал плавления
Теплопроводность	~220–240 Вт/(м·К)	Высокая теплопроводность делает 1275 привлекательным для радиаторов и теплообменников
Электропроводность	~60–64 % IACS	Отличный проводник по сравнению с большинством деформируемых сплавов; зависит от содержания примесей
Удельная теплоёмкость	~900 Дж/(кг·К) (0.90 Дж/(г·К))	Типично для алюминия при комнатной температуре
Коэффициент теплового расширения	~23–24 µм/(м·К) (20–100 °C)	Значительное тепловое расширение, учитывается при тепловом проектировании

Высокие теплопроводность и электропроводность являются основными преимуществами 1275, что поддерживает его применение в системах рассеивания тепла и низкоомных токопроводящих цепях. Низкая плотность и высокая удельная теплоёмкость полезны для лёгких термальных систем и управления тепловыми переходными процессами. Тепловое расширение умеренное и должно учитываться при сборках из разнородных материалов.

Формы выпуска

Форма	Типичная толщина/размер	Поведение по прочности	Распространённые температуры обработки	Примечания
Лист	0.2–6 мм	Мягкий в O, упрочняется в состояниях H	O, H12, H14, H16	Широко выпускается для архитектурных, электрических и теплообменных панелей
Плита	6–25 мм	Меньшая холодная формуемость на единицу толщины	O, H12	Используется там, где требуются толщина и проводимость; ограниченное тяжёлое формование
Экструзия	Размеры сечений до крупных профилей	Прочность зависит от холодной обработки после экструзии	O, H12, H14	Хорошее качество поверхности; применяется для шин и конструкционных профилей
Труба	Диаметр и толщина стенки по заказу	Поведение аналогично листу; зависит от толщины стенки	O, H12, H14	Распространена для кабельных каналов, теплообменных змеевиков и трубопроводов
Пруток/шестигранник	Диаметры 3–80 мм	Холодная обработка увеличивает прочность	O, H16, H18	Используется для крепежа, заклёпок и точеных деталей с высокими требованиями к проводимости

Формы отличаются прежде всего технологичностью: листы и тонкие изделия обеспечивают лучшую формуемость и проводимость, в то время как толстые плиты и экструзии ведут себя иначе при холодной обработке и могут требовать более простых операций формовки. Экструзии и трубы популярны в электротермических компонентах благодаря возможности сложных сечений с отличными тепловыми характеристиками и предсказуемыми механическими свойствами после состаривания.

Эквивалентные марки

Стандарт	Марка	Регион	Примечания
AA	1275	США	Обозначение по стандарту Aluminum Association; семейство алюминия практически высокой чистоты
EN AW	1050A / 1060	Европа	Наиболее близкие общедоступные европейские аналоги серии 1xxx с аналогичной чистотой и свойствами
JIS	A1050 / A1070	Япония	Японские эквиваленты обычно находятся в диапазоне 1050–1070 для алюминия высокой чистоты
GB/T	серия 1A00	Китай	Китайская серия 1xxx (например, 1060) используется взаимозаменяемо там, где марка 1275 не указана явно

Региональные стандарты не всегда включают числовую марку 1275; инженеры обычно выбирают эквивалент из серии 1xxx с сопоставимой минимальной чистотой и пределами содержания примесей. Незначительные отличия в допустимых пределах загрязнений, классах поверхностной обработки и таблицах механических свойств могут влиять на взаимозаменяемость, поэтому для ответственных применений следует обращаться к сертифицированным спецификациям состава и свойств поставщиков.

Коррозионная стойкость

1275 демонстрирует отличную общую атмосферную коррозионную стойкость благодаря формированию прочной, адгезивной оксидной плёнки алюминия, которая предотвращает быстрое дальнейшее разрушение. В городских, сельских и многих промышленных условиях сплав проявляет высокую устойчивость, а оксидный слой может быть усилен анодированием для улучшения износостойкости и декоративной отделки.

В морской среде 1275 устойчив к равномерной коррозии, но подвержен локализованной питтинговой коррозии в условиях с высоким содержанием хлоридов при нарушении оксидной пленки из-за шероховатости или абразивного износа. Для длительного погружения или работы в зоне брызг проектировщики часто используют защитные покрытия, облицовку или жертвенные катодные системы для предотвращения локальной коррозии и гальванических эффектов.

Коррозионное растрескивание под напряжением редко встречается у алюминия низкой прочности и высокой чистоты; однако риск хрупкости увеличивается при определённых уровнях примесей, поглощении водорода, агрессивных средах и остаточных растягивающих напряжениях. Гальванические взаимодействия требуют тщательного контроля, так как алюминий является анодным по отношению к большинству распространённых металлов — распространёнными мерами являются изолирующие прокладки, совместимые крепёжные элементы или жертвенные аноды.

По сравнению с более легированными семействами, такими как 2xxx (Al‑Cu) или 7xxx (Al‑Zn‑Mg), 1275 обеспечивает лучшую общую коррозионную стойкость, но с меньшей максимальной механической прочностью. В сравнении с чистым алюминием 1100 и марками близкой чистоты, 1275 можно считать сопоставимым по коррозионному поведению, при этом предлагающим производственно-специфические преимущества обработки.

Свойства при обработке

Свариваемость

1275 хорошо сваривается стандартными методами плавления, такими как TIG (GTAW) и MIG (GMAW), благодаря минимальному содержанию легирующих элементов, которые могли бы вызвать горячие трещины. Типичные присадочные материалы — 1100 или алюминиево-кремниевые сплавы (4043) для компенсации усадки при затвердевании и улучшения текучести; выбор зависит от конструкции соединения и условий эксплуатации. Мягчение зоны сварки (HAZ) минимально из-за низкой базовой прочности, однако деформация сварных соединений и контроль оксидов требуют тщательной очистки и контроля процесса.

Обрабатываемость резанием

Обрабатываемость 1275 оценивается как удовлетворительная или неудовлетворительная по сравнению с прокатываемыми алюминиевыми сплавами, содержащими свинец или сурьму для облегчения резания. Сплав склонен образовывать длинные непрерывные стружки и подвергается локальному упрочнению; поэтому инструменты должны быть острыми, а эвакуация стружки оптимизирована. Рекомендуется использование твердосплавных пластин с положительной геометрией, умеренными подачами и более высокими скоростями резания по сравнению со сталью; использование СОЖ или тумана улучшает качество поверхности и ресурс инструмента.

Формуемость

Формуемость в отожженном состоянии (температура O) отличная, что позволяет выполнять глубокую штамповку, сложную вытяжку и гибку с малыми радиусами. Наилучшие результаты достигаются при темпераменте O и лёгких H; тяжёлые состояния H снижают минимальные радиусы гибки и увеличивают риск трещинообразования в зонах напряжений. При проектировании штампов следует учитывать упругий отскок, а для управления пределами пластической деформации можно использовать предварительное деформирование или частичный отжиг.

Особенности термообработки

Как сплав серии 1xxx, 1275 не подвергается упрочнению за счёт термообработки растворением и последующим выделением фаз, то есть не является термоупрочняемым. Регулировка прочности достигается холодной пластической деформацией (наклёпом) или отжигом для снятия внутренних напряжений и восстановления пластичности. Типовые температуры отжига для восстановления и рекристаллизации составляют 300–415 °C для алюминия, при этом промышленные отжиги обычно выполняются при 350–400 °C в контролируемых режимах с последующим медленным охлаждением.

Операции холодной обработки, такие как прокатка, волочение и гибка, формируют структуры с дислокациями, повышающие предел текучести и временное сопротивление разрыву; степень упрочнения пропорциональна объёму деформации. Если после интенсивной холодной обработки требуется более мягкое состояние, полный отжиг возвращает свойства примерно к уровню темперамента O, однако при нагреве возможны незначительные потери электропроводности из-за окисления или загрязнений.

Работа при высоких температурах

1275 сохраняет размерную стабильность и коррозионную стойкость при умеренно повышенных температурах, однако прочность значительно снижается при температуре эксплуатации выше 100–150 °C. Длительная работа выше примерно 150 °C ускоряет процессы восстановления и размягчения вследствие рекристаллизации дислокаций, что уменьшает несущую способность. Окисление ограничено тонким защитным слоем альминия, поэтому химические воздействия при высоких температурах обычно незначительны, если в среде нет агрессивных галогенов или серосодержащих компонентов.

Сварные соединения при повышенных температурах могут иметь сниженную сопротивляемость ползучести; холодовая хрупкость обычно не представляет угрозы, однако проектировщикам следует уменьшать расчетные нагрузки и учитывать влияние термоциклов. Для приложений, требующих устойчивой механической прочности при высоких температурах, рекомендуется выбирать жаропрочные серии сплавов, а не марки серии 1xxx.

Области применения

Отрасль	Пример компонента	Причина использования 1275
Автомобильная	Внутренняя отделка и шины аккумуляторных батарей	Высокая формуемость и электропроводность для электрических цепей
Морская	Неструктурные панели и теплообменники	Хорошая коррозионная стойкость и качество поверхности
Авиакосмическая	Второстепенные крепежи, воздуховоды	Низкая плотность, отличная теплопроводность
Электроника	Радиаторы и распределители тепла	Высокая теплопроводность и хорошая обрабатываемость для мелких деталей

1275 часто назначается там, где требуется сочетание отличной тепловой/электрической проводимости, хорошей коррозионной устойчивости и высокой формуемости, при этом максимальная прочность сплава не является определяющим параметром. Его стабильность, варианты отделки поверхности и лёгкость соединения делают его практичным выбором в различных секторах.

Рекомендации по выбору

Используйте 1275, когда проводимость и формуемость являются ключевыми параметрами, а также когда необходим предсказуемый, легко свариваемый алюминий с отличными характеристиками поверхности. Это практичный выбор для изготовления радиаторов, шин и сформованных деталей, не рассчитанных на большие структурные нагрузки.

По сравнению с коммерчески чистым алюминием типа 1100, 1275 обычно предлагает сопоставимую проводимость и формуемость с производственно-специфическим контролем примесей, что может улучшать механическую однородность. В сравнении с упрочнёнными наклёпом сплавами 3003 или 5052, 1275 жертвует частью прочности ради лучшей проводимости и обычно лучшей яркости; выбирайте 1275 для электрических или тепловых задач и 3xxx/5xxx, когда важна большая прочность или отклик на наклёп.

В сравнении с термоупрочняемыми сплавами, такими как 6061 или 6063, 1275 имеет значительно более низкую максимальную прочность, но гораздо лучшую электропроводность, теплопроводность и формуемость; выбирайте 1275, когда важны проводимость, коррозионная стойкость и удобство формовки/сварки, а не максимальная структурная прочность.

Заключение

Сплав 1275 сохраняет актуальность, поскольку объединяет проводимость и коррозионную стойкость алюминия высокой чистоты с отличной формуемостью и надёжностью изготовления, делая его востребованным материалом для электрических, тепловых и формовочных применений. Для инженеров, ценящих качество поверхности, возможность соединения и предсказуемую долговременную работу в слабо и умеренно агрессивных средах, 1275 является рациональным и экономически выгодным выбором.