Lettura rapida

Una lega di alluminio è una composizione chimica in cui altri elementi vengono aggiunti all’alluminio puro per migliorare le sue proprietà, principalmente per aumentare la sua resistenza. Questi altri elementi includono ferro, silicio, rame, magnesio, manganese e zinco a livelli che combinati possono costituire fino al 15 per cento della lega in peso. La lega richiede l’accurata miscelazione dell’alluminio con questi altri elementi mentre l’alluminio è in forma liquida fusa.

Take-Away Facts

• Nella chimica
  Le proprietà dell’alluminio come resistenza, densità, lavorabilità, conduttività elettrica e resistenza alla corrosione sono influenzate dall’aggiunta di altri elementi come magnesio, silicio o zinco.
• Bradley Fighting Vehicle
  Il veicolo militare Bradley Fighting è costituito da due diverse leghe di alluminio: una serie 7xxx e una serie 5xxx. Affidabile per mantenere i soldati sicuri e mobili, l’alluminio viene utilizzato anche in molti altri veicoli militari.
• Il nostro contenitore di bevande preferito
  Il contenitore di bevande preferito dell’America, la lattina di alluminio, è costituito da più leghe di alluminio. Il guscio della lattina è composto da 3004 e il coperchio è realizzato da 5182. A volte ci vuole più di una lega per fare uno, elemento di tutti i giorni.
• Caldo e freddo
  Le leghe di alluminio possono essere rese più forti attraverso il trattamento termico o la lavorazione a freddo. Gli attributi di una particolare lega sono diversi a causa dei loro additivi e trattamenti.

Lega di alluminio 101

Che cos’è una lega di alluminio

Una lega di alluminio è una composizione chimica in cui altri elementi vengono aggiunti all’alluminio puro per migliorare le sue proprietà, principalmente per aumentare la sua resistenza. Questi altri elementi includono ferro, silicio, rame, magnesio, manganese e zinco a livelli che combinati possono costituire fino al 15 per cento della lega in peso. Alle leghe viene assegnato un numero di quattro cifre, in cui la prima cifra identifica una classe generale, o serie, caratterizzata dai suoi principali elementi di lega.

Alluminio commercialmente puro

Serie 1xxx

Le leghe della serie 1xxx sono costituite da alluminio al 99% o purezza superiore. Questa serie ha un’eccellente resistenza alla corrosione, un’eccellente lavorabilità e un’elevata conduttività termica ed elettrica. Questo è il motivo per cui la serie 1xxx è comunemente usato per la trasmissione, o rete elettrica, linee che collegano le reti nazionali attraverso gli Stati Uniti. Le denominazioni comuni della lega in questa serie sono 1350, per le applicazioni elettriche e 1100, per i vassoi dell’imballaggio per alimenti.

Leghe trattabili termicamente

Alcune leghe sono rinforzate mediante trattamento termico della soluzione e quindi tempra o raffreddamento rapido. Il trattamento termico prende il metallo solido e legato e lo riscalda in un punto specifico. Gli elementi in lega, chiamati soluto, sono distribuiti omogeneamente con l’alluminio mettendoli in una soluzione solida. Il metallo viene successivamente spento, o rapidamente raffreddato, che congela gli atomi di soluto in posizione. Gli atomi di soluto si combinano di conseguenza in un precipitato finemente distribuito. Ciò si verifica a temperatura ambiente che si chiama invecchiamento naturale o in un funzionamento del forno a bassa temperatura che si chiama invecchiamento artificiale.

Serie 2xxx

Nella serie 2xxx, il rame viene utilizzato come elemento di lega principale e può essere rafforzato in modo significativo attraverso il trattamento termico della soluzione. Queste leghe possiedono una buona combinazione di alta resistenza e tenacità, ma non hanno i livelli di resistenza alla corrosione atmosferica come molte altre leghe di alluminio. Pertanto, queste leghe sono solitamente verniciate o rivestite per tali esposizioni. Sono generalmente rivestiti con una lega ad alta purezza o una lega serie 6xxx per resistere notevolmente alla corrosione. Lega 2024 forse la lega più conosciuta degli aerei.

serie 6xxx

Le serie 6xxx sono versatili, trattabili termicamente, altamente formabili, saldabili e hanno una resistenza moderatamente elevata accoppiata con un’eccellente resistenza alla corrosione. Le leghe di questa serie contengono silicio e magnesio per formare siliciuro di magnesio all’interno della lega. I prodotti di estrusione della serie 6xxx sono la prima scelta per applicazioni architettoniche e strutturali. La lega 6061 è la lega più ampiamente usata in questa serie ed è usata spesso in camion e nei telai marini. Inoltre, alcune versioni di iPhone hanno utilizzato estrusioni in alluminio serie 6xxx.

serie 7xxx

Lo zinco è l’agente legante primario per questa serie e quando il magnesio è aggiunto in una più piccola quantità, il risultato è una lega trattabile termicamente e molto ad alta resistenza. Altri elementi come rame e cromo possono anche essere aggiunti in piccole quantità. Le leghe più comunemente conosciute sono 7050 e 7075, che sono ampiamente utilizzate nell’industria aeronautica. L’orologio in alluminio di Apple®, pubblicato nel 2015, è stato realizzato in una lega personalizzata della serie 7xxx.

Leghe non trattabili termicamente

Le leghe non trattate termicamente sono rinforzate attraverso la lavorazione a freddo. La lavorazione a freddo avviene durante i metodi di laminazione o forgiatura ed è l’azione di “lavorare” il metallo per renderlo più forte. Ad esempio, quando si arrotola l’alluminio fino a calibri più sottili, diventa più forte. Questo perché la lavorazione a freddo accumula dislocazioni e posti vacanti nella struttura, che quindi inibisce il movimento degli atomi l’uno rispetto all’altro. Questo aumenta la forza del metallo. Gli elementi di lega come il magnesio intensificano questo effetto, con conseguente resistenza ancora più elevata.

Serie 3xxx

Il manganese è il principale elemento di lega in questa serie, spesso con piccole quantità di magnesio aggiunto. Tuttavia, solo una percentuale limitata di manganese può essere efficacemente aggiunta all’alluminio. 3003 è una lega popolare per uso generale perché ha una resistenza moderata e una buona lavorabilità e può essere utilizzata in applicazioni come scambiatori di calore e utensili da cucina. La lega 3004 e le sue modifiche sono utilizzate nei corpi delle lattine per bevande in alluminio.

serie 4xxx

le leghe della serie 4xxx sono combinate con silicio, che può essere aggiunto in quantità sufficienti per abbassare il punto di fusione dell’alluminio, senza produrre fragilità. Per questo motivo, la serie 4xxx produce eccellenti leghe per saldatura e brasatura dove è richiesto un punto di fusione più basso. La lega 4043 è una delle leghe di riempimento più utilizzate per la saldatura di leghe della serie 6xxx per applicazioni strutturali e automobilistiche.

Serie 5xxx

Il magnesio è l’agente legante primario della serie 5xxx ed è uno degli elementi di lega più efficaci e ampiamente utilizzati per l’alluminio. Le leghe di questa serie possiedono caratteristiche di resistenza da moderata a elevata, nonché una buona saldabilità e resistenza alla corrosione nell’ambiente marino. Per questo motivo, le leghe di alluminio-magnesio sono ampiamente utilizzate nell’edilizia e nella costruzione, nei serbatoi di stoccaggio, nei recipienti a pressione e nelle applicazioni marine. Esempi di applicazioni comuni della lega includono: 5052 in elettronica, 5083 in applicazioni marine, anodizzato 5005 foglio per applicazioni architettoniche e 5182 rende la bevanda in alluminio può coperchio. Il veicolo da combattimento Bradley dell’esercito americano è realizzato con 5083 e l’alluminio della serie 7xxx.

Creazione di nuove leghe

Più di 60 anni fa, l’Aluminum Association ha istituito il sistema di designazione della lega lavorata attraverso il suo Comitato tecnico sugli standard di prodotto (TCPS), che è stato adottato negli Stati Uniti nel 1954. Tre anni dopo, il sistema è stato approvato come American National Standard H35.1. Questo sistema di designazione è stato ufficialmente adottato dai Firmatari internazionali della Dichiarazione di accordo nel 1970 ed è diventato un sistema di designazione internazionale. Nello stesso anno, il Comitato per gli standard H35 sulle leghe di alluminio fu autorizzato dall’American National Standards Institute (ANSI), con l’Associazione che fungeva da Segretariato. L’Associazione ha servito come la principale organizzazione di impostazione standard per l’industria globale dell’alluminio da allora.

Il sistema di registrazione della lega è attualmente gestito dal TCPS dell’Associazione. L’intero processo, dalla registrazione di una nuova lega all’assegnazione di una nuova designazione, richiede dai 60 ai 90 giorni. Quando l’attuale sistema fu originariamente sviluppato nel 1954, l’elenco includeva 75 composizioni chimiche uniche. Oggi ci sono più di 530 composizioni attive registrate e quel numero continua a crescere. Ciò sottolinea come l’alluminio versatile e onnipresente sia diventato nel nostro mondo moderno.