Сплав АД31 (АД31Т, АД31Т1, АД31Т5): состав, свойства профилей, анодирование и сварка

Что это за сплав

АД31 — деформируемый термически упрочняемый сплав алюминий — магний — кремний. По ESAB, магний и кремний образуют силицид магния Mg2Si: после закалки и старения его мелкие выделения и дают прочность. ESAB отмечает, что сплавы этой серии применяют прежде всего в виде прессованных профилей для конструкций.

Общая картина по алюминиевым сплавам — в статье «Алюминиевые сплавы АМц, АМг, Д16, АД31, АД33». Для контраста: Д16 примерно вдвое прочнее, но плохо варится и хуже анодируется, а АМг6 термообработкой не упрочняется. Здесь — подробности по АД31.

Химический состав по ГОСТ 4784-2019

Таблица 6 стандарта, % по массе; одно число — верхний предел. Для сравнения — европейские марки из той же таблицы.

Строки АД31 одинаковы в исходной редакции стандарта и в редакции с Изменением № 1 (действует с 1 июня 2023 года); Изменение № 2 (с 1 сентября 2025 года) добавляет новые марки и АД31 не затрагивает. Рядом в таблице стоит АД31Е — с более жёсткими пределами по марганцу, хрому, цинку и прочим примесям; из АД31 и АД31Е ГОСТ 8617-2025 разрешает делать электротехнические профили.

Плотность 2,71 г/см³ для АД31 приводит и ГОСТ 21488-2025 (приложение А). Массу профиля или прутка посчитает калькулятор массы металла.

Состояния Т, Т1, Т5

Состояния профилей задают два стандарта: ГОСТ 22233-2025 — для ограждающих конструкций зданий (действует с 1 сентября 2025 года, взамен ГОСТ 22233-2018) и ГОСТ 8617-2025 — для профилей общего назначения (действует с 1 августа 2025 года).

ГОСТ 8617-2025 называет Т5 «неполностью закалённым» состоянием и оговаривает, что «закалённое на прессе» — эквивалентная формулировка. Буквы Т4, Т5, Т6 оба стандарта считают аналогичными европейским обозначениям по EN 515.

Ключевая особенность АД31 — закалка на прессе. По примечанию к таблице 10 ГОСТ 22233-2025 состояния Т, Т1, Т4, Т5, Т6, Т64 и Т66 профилей из АД31, 6060 и 6063 можно получить ускоренным охлаждением профиля с температуры прессования, без отдельной закалки в печи. Соответственно, ГОСТ 21488-2025 (п. 6.9) не требует проверять на пережог прутки из АД31, закалённые на прессе.

ГОСТ 8617-2025 (п. 6.4) разрешает поставлять профили АД31 без термообработки вместо состояния Т, если их механические свойства соответствуют закалённому и естественно состаренному состоянию.

Механические свойства

Профили — нормы не менее, одинаковые в ГОСТ 22233-2025 (таблица 10, все размеры) и ГОСТ 8617-2025 (таблица 7, полка или стенка до 100 мм):

По согласованию сторон ГОСТ 8617-2025 допускает состояния повышенной прочности для полки до 10 мм: Т1(22) — σв не менее 215 МПа, σ0,2 не менее 160 МПа; Т1(25) — 245 и 195 МПа, δ в обоих случаях не менее 8 %. Если в профиле стенки разной толщины, нормы по ГОСТ 22233-2025 берут по наибольшей из них.

Прутки — ГОСТ 21488-2025, таблица 7. Без термообработки σв не менее 90 МПа, σ0,2 не менее 60 МПа, δ не менее 15 %. В состоянии Т (диаметр 8–100 мм) — 135 МПа, 70 МПа и 13 %; в состоянии Т1 — 195 МПа, 145 МПа и 8 %. По п. 6.7.2 механические свойства прутков нормальной прочности из АД31 изготовитель не контролирует — если они нужны, оговорите испытания в заказе.

По ГОСТ 8617-2025 (примечание к таблице 7) свойства профилей АД31 обеспечиваются технологией изготовления, а испытания проводят по согласованию с заказчиком. Если прочность важна для расчёта, оговорите испытания в заказе.

Анодирование

По Aluminum Anodizers Council, сплавы серии 6xxx отлично поддаются анодированию, а 6063 — один из основных прессовых сплавов с хорошей прочностью и отличным откликом на анодирование. АД31 по составу близок к 6063, и ГОСТ 22233-2025 предусматривает для профилей из него анодно-окисное покрытие.

ГОСТ 22233-2025 задаёт требования к анодно-окисному покрытию профилей ограждающих конструкций:

• толщина — не менее 15 мкм в закрытых помещениях и не менее 20 мкм на открытом воздухе (таблица 11);
• качество наполнения по потере массы — не более 30 мг/дм² (таблица 11; методы контроля — п. 7.19);
• шероховатость лицевой поверхности профиля под анодирование — не более Ra 1,6 мкм, под другие покрытия — Ra 3,2 мкм (п. 5.3.2).

AAC отмечает, что для блестящих декоративных покрытий берут сплавы с пониженным железом, например 6463. У АД31 железа допускается до 0,5 % против 0,35 % у 6063. Для профилей под анодирование и порошковую окраску ГОСТ 4784-2019 (примечание 1 к таблице 6) рекомендует по согласованию сторон более узкий состав АД31: кремний 0,30–0,55 %, магний 0,35–0,60 %, железо 0,10–0,30 %, медь и цинк не более 0,03 %. Если нужен блестящий или строго однородный по цвету профиль, оговорите это с поставщиком металла и цехом анодирования заранее. Варианты покрытий — в статье «Цинкование, порошковая окраска, анодирование».

Сварка

ESAB описывает сплавы серии 6xxx как свариваемые, но склонные к трещинам при кристаллизации. Без присадки их дуговой сваркой не варят: присадка разбавляет металл шва и предотвращает горячие трещины. ГОСТ 7871-2019 (примечание 7 к таблице Б.2) для группы Al–Mg–Si прямо запрещает сварку без присадочного материала.

Какую проволоку брать, зависит от того, что важнее. Для соединения Al–Mg–Si с Al–Mg–Si ГОСТ 7871-2019 рекомендует (таблица Б.2):

Кремнистые проволоки типа 4 после анодирования дают серый цвет шва — это прямо указано в таблице Б.1. ESAB говорит о том же выборе: 4043 (Al–Si) лучше сопротивляется трещинам, 5356 (Al–Mg) даёт более прочный шов и в ряде случаев лучше совпадает по цвету после анодирования.

Главное ограничение — разупрочнение зоны термического влияния. По ESAB у сплавов 6xxx в состоянии T6 прочность ЗТВ может упасть до уровня T4 или отожжённого металла, и именно эта зона задаёт допустимое напряжение соединения. Вернуть свойства может только полная термообработка после сварки, что для крупных конструкций обычно невыполнимо. Технику сварки алюминия разбирает статья «Сварка алюминия».

Гибка и механообработка

Отдельных норм на радиусы гибки профилей АД31 стандарты не дают, поэтому ориентируйтесь на удлинение. Самое пластичное состояние из профильных — Т (δ не менее 13 %), у Т1 — 10 %, у Т5 — 8 %. Для гибки по малому радиусу выбирают Т, а минимальный радиус проверяют пробным гибом на партии. Как гнут профиль и чем ограничен радиус — в статье «Гибка труб и профиля».

При механообработке АД31 ведёт себя как типичный сплав группы ISO N по Sandvik Coromant: низкие силы резания и длинная стружка. Чистый алюминий Sandvik называет липким — нужны острые кромки и высокая скорость резания. При кремнии до 7–8 % подходит мелкозернистый твёрдый сплав без покрытия, а в АД31 кремния не более 0,6 %. Подробнее — в статье «Фрезерование алюминия».

Применение

По ГОСТ 22233-2025 из АД31 прессуют профили для ограждающих конструкций зданий, в том числе светопрозрачных; стандарт охватывает и комбинированные профили с термовставками. По ГОСТ 8617-2025 — профили общего назначения и электротехнические профили (из АД31 и АД31Е).

В машиностроении АД31Т1 и АД31Т5 берут для рам и каркасов из профиля, где нужны средняя прочность, свариваемость с присадкой и анодированная поверхность. Если прочности АД31 не хватает, в той же системе Al–Mg–Si есть более прочный АД33, а среди профильных сплавов ГОСТ 8617-2025 — 6082.

Аналоги 6063 и 6060

Приложение Б ГОСТ 4784-2019 называет ближайшими аналогами АД31 марки EN AW-6060 и EN AW-6063 (AA 6060, 6063). По составу ближе 6063: пределы магния и кремния те же. Отличия — в примесях: у АД31 допускается железа до 0,5 % против 0,35 %, цинка до 0,2 % против 0,10 %, титана до 0,15 % против 0,10 %. У 6060 меньше магния — 0,35–0,6 %.

Нормы свойств у 6063 в ГОСТ 22233-2025 свои и с другими состояниями. Например, 6063 T5 при стенке до 3 мм — σв не менее 175 МПа, σ0,2 не менее 130 МПа, а T6 при стенке до 10 мм — 215 и 170 МПа. У АД31Т1 норма 196 и 147 МПа на все размеры.