Hliník je nejrozšířenější kov na světě a je třetím nejrozšířenějším prvkem, který tvoří 8 % zemské kůry. Díky své univerzálnosti je hliník po oceli nejpoužívanějším kovem.

Výroba hliníku

Hliník se získává z minerálu bauxitu. Bauxit se přeměňuje na oxid hlinitý (oxid hlinitý) Bayerovým procesem. Oxid hlinitý se pak přeměňuje na kovový hliník pomocí elektrolytických článků a Hall-Heroultova procesu.

Roční poptávka po hliníku

Celosvětová poptávka po hliníku je přibližně 29 milionů tun ročně. Přibližně 22 milionů tun představuje nový hliník a 7 milionů tun recyklovaný hliníkový šrot. Použití recyklovaného hliníku je ekonomicky a ekologicky přesvědčivé. Na výrobu 1 tuny nového hliníku je potřeba 14 000 kWh. Naproti tomu k přetavení a recyklaci jedné tuny hliníku je zapotřebí pouze 5 % této hodnoty. Mezi prvotními a recyklovanými hliníkovými slitinami není žádný rozdíl v kvalitě.

Použití hliníku

Čistý hliník je měkký, tvárný, odolný proti korozi a má vysokou elektrickou vodivost. Široce se používá pro fólie a vodiče kabelů, ale pro zajištění vyšších pevností potřebných pro jiné aplikace je nutné jeho legování s jinými prvky. Hliník je jedním z nejlehčích technických kovů, který má poměr pevnosti k hmotnosti lepší než ocel.

Využitím různých kombinací jeho výhodných vlastností, jako je pevnost, lehkost, odolnost proti korozi, recyklovatelnost a tvarovatelnost, se hliník používá ve stále větším počtu aplikací. Tato řada výrobků sahá od konstrukčních materiálů až po tenké obalové fólie.

Označení slitin

Hliník se nejčastěji leguje s mědí, zinkem, hořčíkem, křemíkem, manganem a lithiem. V malém množství se přidává také chrom, titan, zirkonium, olovo, vizmut a nikl a v malém množství je vždy přítomno železo.

Existuje více než 300 tvářených slitin, přičemž 50 se běžně používá. Obvykle se označují čtyřmístným systémem, který vznikl v USA a nyní je všeobecně uznáván. Tabulka 1 popisuje systém pro kované slitiny. Odlévané slitiny mají podobné označení a používají pětimístný systém.

Tabulka 1. Označení pro tvářené slitiny hliníku.

.

Pro nelegované tvářené slitiny hliníku označené 1XXX, poslední dvě číslice představují čistotu kovu. Jsou ekvivalentní posledním dvěma číslicím za desetinnou čárkou, když se čistota hliníku vyjadřuje s přesností na 0,01 procenta. Druhá číslice označuje změny v mezních hodnotách nečistot. Pokud je druhá číslice nulová, označuje nelegovaný hliník s přirozenými limity nečistot a číslice 1 až 9 označují jednotlivé nečistoty nebo legující prvky.

U skupin 2XXX až 8XXX označují poslední dvě číslice různé slitiny hliníku ve skupině. Druhá číslice označuje modifikace slitiny. Druhá číslice nula označuje původní slitinu a celá čísla 1 až 9 označují po sobě jdoucí modifikace slitiny.

Fyzikální vlastnosti hliníku

Hliník má přibližně třetinovou hustotu oproti oceli nebo mědi, což z něj činí jeden z nejlehčích komerčně dostupných kovů. Výsledný vysoký poměr pevnosti a hmotnosti z něj činí důležitý konstrukční materiál umožňující zvýšení užitečného zatížení nebo úsporu paliva zejména v dopravním průmyslu.

Pevnost hliníku

Čistý hliník nemá vysokou pevnost v tahu. Přidáním legujících prvků, jako je mangan, křemík, měď a hořčík, však lze zvýšit pevnostní vlastnosti hliníku a získat slitinu s vlastnostmi přizpůsobenými konkrétním aplikacím.

Hliník je vhodný do chladného prostředí. Oproti oceli má výhodu v tom, že jeho pevnost v tahu se s klesající teplotou zvyšuje, přičemž si zachovává houževnatost. Ocel se naopak při nízkých teplotách stává křehkou.

Odolnost hliníku proti korozi

Při působení vzduchu se na povrchu hliníku téměř okamžitě vytvoří vrstva oxidu hlinitého. Tato vrstva má vynikající odolnost proti korozi. Je poměrně odolná vůči většině kyselin, ale méně odolná vůči zásadám.

Tepelná vodivost hliníku

Tepelná vodivost hliníku je přibližně třikrát větší než tepelná vodivost oceli. Díky tomu je hliník důležitým materiálem pro chladicí i topné aplikace, například pro výměníky tepla. V kombinaci s tím, že není toxický, znamená tato vlastnost, že se hliník hojně používá v kuchyňském náčiní a nádobí.

Elektrická vodivost hliníku

Společně s mědí má hliník dostatečně vysokou elektrickou vodivost pro použití jako elektrický vodič. Přestože vodivost běžně používané vodivé slitiny (1350) je jen asi 62 % žíhané mědi, má jen třetinovou hmotnost, a proto může vést dvakrát více elektrické energie ve srovnání s mědí o stejné hmotnosti.

Odrazivost hliníku

Hliník výborně odráží zářivou energii od UV až po infračervené záření. Odrazivost viditelného světla kolem 80 % znamená, že se hojně používá ve svítidlech. Díky stejným vlastnostem odrazivosti je hliník ideální jako izolační materiál, který v létě chrání před slunečními paprsky a v zimě izoluje proti tepelným ztrátám.

Tabulka 2. Vlastnosti hliníku.

Mechanické vlastnosti hliníku

Hliník může být silně deformován bez porušení. To umožňuje tváření hliníku válcováním, vytlačováním, tažením, obráběním a dalšími mechanickými procesy. Lze jej také odlévat s vysokou tolerancí.

Pro přizpůsobení vlastností hliníku lze využít legování, zpracování za studena a tepelné zpracování.

Pevnost čistého hliníku v tahu je přibližně 90 MPa, ale u některých tepelně zpracovatelných slitin ji lze zvýšit až na více než 690 MPa.

Tabulka 3. Mechanické vlastnosti hliníku. Mechanické vlastnosti vybraných hliníkových slitin.

.

Normy pro hliník

Stará norma BS1470 byla nahrazena devíti normami EN. Normy EN jsou uvedeny v tabulce 4.

Tabulka 4. Normy EN pro hliník

Normy EN se liší od staré normy, BS1470 v následujících oblastech:

• Chemické složení – beze změny.
• Systém číslování slitin – beze změny.
• Označení teplot pro tepelně zpracovatelné slitiny nyní zahrnuje širší rozsah speciálních teplot. Pro nestandardní použití byly zavedeny až čtyři číslice za písmenem T (např. T6151).
• Označení temperací pro tepelně neopracovatelné slitiny – stávající temperace se nemění, ale temperace jsou nyní komplexněji definovány z hlediska způsobu jejich vzniku. Měkká (O) temperace je nyní H111 a byla zavedena přechodná temperace H112. Pro slitinu 5251 jsou nyní temperace uvedeny jako H32/H34/H36/H38 (ekvivalent H22/H24 atd.). H19/H22 & H24 jsou nyní uvedeny samostatně.
• Mechanické vlastnosti – zůstávají podobné předchozím údajům. Na zkušebních listech se nyní musí uvádět 0,2 % zkušební napětí.
• Tolerance byly v různé míře zpřísněny.

Tepelné zpracování hliníku

U hliníkových slitin lze použít řadu tepelných úprav:

• Homogenizace – odstranění segregace zahřátím po odlití.
• Žíhání – používá se po zpracování za studena ke změkčení slitin, které se vytvrzují prací (1XXX, 3XXX a 5XXX).
• Tvrzení srážením nebo stárnutím (slitiny 2XXX, 6XXX a 7XXX).
• Tepelné zpracování roztokem před stárnutím slitin tvrdnoucích srážením.
• Tvrdnutí pro vytvrzení povlaků
• Po tepelném zpracování se k číslům označení přidává přípona.
• Přípona F znamená „jako vyrobený“.
• O znamená „žíhané kované výrobky“.
• T znamená, že byl „tepelně zpracován“.
• W znamená, že materiál byl tepelně zpracován roztokem.
• H označuje slitiny, které nelze tepelně zpracovat a které jsou „zpracovány za studena“ nebo „kaleny tahem“.

Slitiny, které nelze tepelně zpracovat, jsou slitiny ze skupin 3XXX, 4XXX a 5XXX.

Tabulka 5. Označení tepelného zpracování hliníku a slitin hliníku.

Pracovní kalení hliníku

U slitin, které nejsou tepelně zpracovatelné, lze jejich vlastnosti upravit zpracováním za studena. Příkladem je válcování za studena.

Tyto upravené vlastnosti závisí na stupni zpracování za studena a na tom, zda po zpracování následuje nějaké žíhání nebo stabilizační tepelné zpracování.

Nomenklatura pro popis těchto úprav používá písmeno, O, F nebo H následované jedním nebo více čísly. Jak je uvedeno v tabulce 6, první číslo označuje opracovaný stav a druhé číslo stupeň popouštění.

Tabulka 6. NeOznačení tepelně zpracovatelných slitin

Tabulka 7. Kódy popouštění plechů

DISCLAIMER

Tyto údaje jsou pouze orientační a nelze je považovat za náhradu úplné specifikace, ze které jsou čerpány. Zejména požadavky na mechanické vlastnosti se značně liší v závislosti na temperaci, výrobku a rozměrech výrobku. Údaje vycházejí z našich současných znalostí a jsou uváděny v dobré víře. Společnost však nenese žádnou odpovědnost za jakékoli kroky, které na jejich základě podnikne jakákoli třetí strana.

Jelikož výrobky uvedené v podrobnostech mohou být použity k nejrůznějším účelům a společnost nemá kontrolu nad jejich použitím, společnost výslovně vylučuje veškeré podmínky nebo záruky vyjádřené nebo předpokládané zákonem nebo jinak, pokud jde o rozměry, vlastnosti a/nebo vhodnost pro určitý účel.

Jakékoli rady poskytnuté Společností jakékoli třetí straně jsou poskytovány pouze za účelem pomoci této straně a bez odpovědnosti Společnosti. Jakákoli smlouva mezi společností a zákazníkem se řídí podmínkami prodeje společnosti. Rozsah závazků společnosti vůči zákazníkovi je jasně stanoven v těchto podmínkách, jejichž kopie je k dispozici na vyžádání.

Tyto informace byly získány, zkontrolovány a upraveny na základě materiálů poskytnutých společností Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Další informace o tomto zdroji naleznete na stránkách Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Citace

.