3003 Aluminium spoel vs 3004 Aluminium spoel - Performance, Kosten & Vervormbaarheid
11,152 Keer bekeken 2025-06-23 06:04:07
1. Invoering
De selectie van de juiste aluminiumlegering is een cruciale beslissing in de productie en engineering, Direct invloed op de productprestaties, duurzaamheid, en kosteneffectiviteit.
Binnen de veelzijdige 3xxx -serie aluminiumlegeringen, 3003 aluminium spoel tegen 3004 aluminium spoel zijn twee prominente materialen, elk met verschillende kenmerken die ze geschikt maken voor een breed scala aan toepassingen.
Terwijl ze een gemeenschappelijke afkomst delen, subtiele maar significante verschillen in hun samenstelling en eigenschappen bepalen hun optimale gebruik.
Dit artikel biedt een uitgebreide, diepgaande vergelijking tussen 3003 aluminium spoel tegen 3004 aluminium spoel.
We zullen hun chemische samenstellingen zorgvuldig analyseren, fysieke en mechanische eigenschappen, vervormbaarheid, corrosieweerstand, en belangrijke toepassingen.
Het doel is om ingenieurs uit te rusten, ontwerpers, en inkoopprofessionals met de nodige kennis om geïnformeerde beslissingen te nemen bij het kiezen tussen deze twee capabele legeringen.
3003 Aluminium spoel vs 3004 Aluminium spoel
2. Legeringsaanduiding en achtergrond
De 3XXX -serie aluminiumlegeringen staan bekend om hun gematigde kracht, uitstekende vervormbaarheid, en goede corrosieweerstand, Vooral omdat mangaan hun belangrijkste legeringselement is.
Korte geschiedenis van de aluminiumlegeringen van 3xxx-serie
De 3xxx -serie legeringen zijn ontwikkeld om verbeterde sterkte te bieden ten opzichte van de 1xxx (commercieel puur) serie met behoud van veel van hun uitstekende vormbaarheid en corrosieweerstand.
Legering 3003, een van de vroegste en meest gebruikte in deze serie, een benchmark opgezet voor algemene toepassingen.
Legeringsnummeringssysteem (Al-mn-mg familie)
Volgens de Aluminium Association (AA) aanduidingssysteem voor smeedlegeringen:
- Het eerste cijfer "3" identificeert de legeringsgroep, waar mangaan (Mn) is het belangrijkste legeringselement.
- De daaropvolgende cijfers specificeren individuele legeringen binnen de serie.
Terwijl 3003 is in de eerste plaats een al-mn legering, 3004 behoort tot de AL-MN-MG-subfamilie, het feit dat de belangrijke rol van magnesium in zijn samenstelling en eigenschappen aangeeft.
Evolutie van 3003 naar 3004
Legering 3004 werd ontwikkeld als een evolutie van 3003, Specifiek om een hogere sterkte te bereiken met behoud van goede vormbaarheid en corrosieweerstand.
De strategische toevoeging van magnesium aan de AL-MN-basis van 3003 resulteerde in 3004, een legering die bijzonder goed geschikt is voor toepassingen die een grotere structurele integriteit eisen, zoals dranklichamen.
3. Chemische samenstelling: 3003 Aluminium spoel vs 3004 Aluminium spoel
| Element | AA 3003 Nominaal bereik (%) | AA 3004 Nominaal bereik (%) | Belangrijke invloed |
| Silicium (En) | 0.6 max | 0.30 max | Kleine toevoegingen kunnen gietbaarheid en vloeibaarheid beïnvloeden. |
| Ijzer (Fe) | 0.7 max | 0.7 max | Veel voorkomende onzuiverheid; gecontroleerd om eigenschappen te optimaliseren. |
| Koper (Cu) | 0.05 – 0.20 | 0.25 max | Kleine hoeveelheden kunnen de sterkte verhogen, maar kunnen de corrosieweerstand enigszins verminderen. |
| Mangaan (Mn) | 1.0 – 1.5 | 1.0 – 1.5 | Primaire versterker in 3xxx -serie; verbetert de spanningsharding. |
| Magnesium (mg) | – | 0.8 – 1.3 | Belangrijkste differentiator; Verhoogt de sterkte aanzienlijk in 3004. |
| Zink (Zn) | 0.10 max | 0.25 max | Over het algemeen een onzuiverheid op deze niveaus. |
| Anderen, elk | 0.05 max | 0.05 max | |
| Anderen, totaal | 0.15 max | 0.15 max | |
| Aluminium (Al) | Evenwicht | Evenwicht | Basismetaal. |
Het kritische onderscheid is het opzettelijke toevoeging van 0.8-1.3% magnesium in 3004 aluminium, die alleen afwezig of aanwezig is als een onzuiverheid in 3003.
Deze magnesiumtoevoeging is de primaire reden voor de verbeterde mechanische eigenschappen van 3004.
4. Fysieke eigenschappen: 3003 Aluminium spoel vs 3004 Aluminium spoel
De fysieke eigenschappen van aluminiumlegeringen zijn fundamenteel voor hun gedrag in verschillende toepassingen, alles beïnvloeden van gewicht tot thermisch beheer.
Terwijl 3003 aluminium spoel vs 3004 Aluminium spoel delen veel overeenkomsten vanwege hun hoge aluminiumgehalte, Er bestaan subtiele verschillen.
Hieronder is een vergelijkende tabel met belangrijke fysieke eigenschappen voor 3003 aluminium spoel vs 3004 aluminium spoel.
Merk op dat dit typische waarden zijn en enigszins kunnen variëren, afhankelijk van de exacte samenstelling binnen de toegestane bereiken en het specifieke humeur van het materiaal.
Waarden zijn over het algemeen voor kamertemperatuur, tenzij anders aangegeven.
| Fysieke eigenschap | AA 3003 Aluminium (Typisch, O Temper) | AA 3004 Aluminium (Typisch, O Temper) | Eenheid | Betekenis voor spoeltoepassingen |
| Dikte | ~ 2.73 | ~ 2.72 | g/cm³ (lb/inch³) | Bepaalt gewicht voor een bepaald volume; Beide zijn lichtgewicht. Licht verschil als gevolg van Mg in 3004 lichter zijn dan AL. |
| (~ 0.0986) | (~ 0.0983) | |||
| Smeltbereik (Een vaste vloeistof) | ~ 643 - 654 | ~ 629 - 654 | ° C (°F) | Belangrijk voor het gieten (Minder voor smeedspoelen), lassen, en toepassingen op hoge temperatuur. 3004 heeft een iets lagere solidus. |
| (~ 1190 - 1210) | (~ 1165 - 1210) | |||
| Warmtegeleiding (bij 25°C) | ~ 193 | ~ 180 | W/m·K | Vermogen om warmte uit te voeren; Cruciaal voor kookgerei, warmtewisselaars. 3003 is iets beter. |
| Elektrische geleiding (bij 20 ° C) | ~ 49-50% IAC's | ~ 46-48% IAC's | % IACS | Vermogen om elektriciteit te geleiden. Beide zijn goede geleiders. |
| Elektrische weerstand (bij 20 ° C) | ~ 34.5 - 35.2 | ~ 35.9 - 37.4 | nω · m | Omgekeerd van geleidbaarheid. |
| Specifieke warmte capaciteit (bij 20 ° C) | ~ 900 | ~ 900 | J/kg · K | Hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van een eenheidsmassa met één graad te verhogen. Zeer vergelijkbaar voor beide. |
| Uitzettingscoëfficiënt (20-100° C) | ~ 23.2 | ~ 23.4 | µm/m · K (10⁻⁶/° C) | Hoeveel het materiaal uitzet of contracteert met temperatuurveranderingen. Belangrijk voor ontwerpen met ongelijksoortige materialen of grote temperatuurvariaties. |
| Elasticiteitsmodulus (Young's Modulus) | ~ 68.9 | ~ 70.3 | GPa (MSI) | Stijfheid van het materiaal; Weerstand tegen elastische vervorming. 3004 is enigszins stijver. |
| (~ 10.0) | (~ 10.2) | |||
| Modulus van stijfheid (Afschuifmodulus) | ~ 25 | ~ 26 | GPa (MSI) | Weerstand tegen afschuifvervorming. |
| (~ 3.6) | (~ 3.8) | |||
| Poisson-verhouding | ~ 0,33 | ~ 0,33 | Dimensieloos | Verhouding van transversale spanning tot axiale spanning. Vergelijkbaar voor beide. |
| Reflectiviteit (Zichtbaar licht) | Hoog (~ 80-90% voor gepolijst) | Hoog (~ 80-90% voor gepolijst) | % | Relevant voor verlichtingsarmaturen of warmtefeflectietoepassingen. |
| Emissiviteit (Thermisch) | Laag (~ 0,04-0,07 voor gepolijst) | Laag (~ 0,04-0,07 voor gepolijst) | Dimensieloos | Vermogen om thermische energie uit te stralen. Lage emissiviteit betekent dat het slechte radiatoren van warmte zijn. |
Belangrijke observaties uit de tabel Fysieke eigenschappen:
- Dikte: Beide legeringen lijken erg op elkaar in dichtheid, waardoor ze uitstekende keuzes zijn voor lichtgewicht applicaties.
De iets lagere dichtheid van 3004 is te wijten aan magnesium dat lichter is dan aluminium. - Thermische en elektrische eigenschappen: 3003 over het algemeen vertoont iets hogere thermische en elektrische geleidbaarheid in vergelijking met 3004.
Dit verschil, Terwijl ze klein zijn, kan een overweging zijn in toepassingen waar deze eigenschappen van cruciaal belang zijn (bijv., Zeer efficiënte warmtewisselaars of elektrische componenten). - Smeltbereik: 3004 heeft een iets lagere Solidus -temperatuur (de temperatuur waarbij smelten begint), die relevant kunnen zijn in sommige scenario's op hoge temperaturen of tijdens het lassen.
- Stijfheid: 3004 is marginaal stijver (Hogere elasticiteitsmodulus) dan 3003.
- Andere eigenschappen: Veel andere fysieke eigenschappen zoals specifieke warmtecapaciteit, thermische expansiecoëfficiënt (zeer vergelijkbaar), Poisson-ratio, reflectiviteit, en emissiviteit zijn grotendeels vergelijkbaar tussen de twee legeringen, weerspiegeling van hun gedeelde aluminium basis.
Terwijl de mechanische eigenschappen (kracht, hardheid, ductiliteit) vertoon meer uitgesproken verschillen vanwege het magnesium in 3004, hun fundamentele fysieke kenmerken blijven in grote lijnen vergelijkbaar, hun gedeelde afkomst onderstrepen in de 3xxx -serie.
De keuze op basis van fysieke eigenschappen komt vaak neer op zeer specifieke vereisten, waarbij zelfs kleine variaties in geleidbaarheid of smeltgedrag van cruciaal belang kunnen zijn.
5. Mechanische eigenschappen
| Eigendom | 3003-H14 | 3004-H14 | Relatief verschil |
|---|---|---|---|
| Treksterkte | 145 – 155 MPa | 195 – 205 MPa | +30–35 % (higher in 3004) |
| Opbrengst sterkte | 65 – 75 MPa | 110 – 120 MPa | +65 – 80 % |
| Verlenging bij breuk | 12 – 18 % | 8 – 12 % | –25 – 35 % (lower in 3004) |
| Hardheid (Brinell) | 40 – 45 HB | 55 – 60 HB | +35 – 40 % |
| Vermoeidheid Kracht | ~55 MPa | ~85 MPa | +50 % |
| Afschuifsterkte | ~100 MPa | ~140 MPa | +40 % |
Transitional Note: While AA 3004 clearly outperforms AA 3003 in strength, formers must accommodate its reduced ductility when specifying minimum bend radii or draw ratios.
6. Vormbaarheid en werkbaarheid: 3003 Aluminium spoel vs. 3004 Aluminium spoel
Buigbaarheid
- 3003: Exhibits excellent bendability, capable of tight bend radii, vooral bij zachtere temperaturen (bijv., 0T to 1T for O temper).
- 3004: Also has good bendability, but due to its higher strength, it may require slightly larger bend radii for a given thickness and temper compared to 3003 (bijv., 1T to 2T for O temper).
Bending Test of 3003 Aluminium
Diepe tekeningkenmerken
- 3003: Renowned for its excellent deep drawing capabilities, making it ideal for cookware, containers, and complex shapes. It has a good Limiting Draw Ratio (LDR).
- 3004: Possesses very good deep drawing properties, sufficient for demanding applications like beverage can bodies. Its magnesium content helps control “earing” (de vorming van golvende randen tijdens diepe tekening) effectiever dan in 3003 Voor bepaalde toepassingen.
Rekhardend gedrag
Beide legeringen spannen aanzienlijk uit tijdens het werken.
Echter, 3004 vertoont meestal een hogere spanningshardende snelheid (hogere stamhardende exponent 'n') door de aanwezigheid van magnesium.
Dit betekent dat het sneller versterkt met vervorming, bijdragen aan zijn hogere uiteindelijke sterkte in getemperde omstandigheden.
Lasbaarheid
3003 aluminium spoel vs 3004 Aluminium spiraal is gemakkelijk lasbaar met behulp van gemeenschappelijke fusielasplaattechnieken zoals TIG (Gas wolfraam boog lassen) En ik (Gasmetaalbooglassen).
- Aanbevolen vullinglegering voor 3003: AA4043 of AA1100.
- Aanbevolen vullinglegering voor 3004: AA4043 voor algemene doeleinden, of AA5356 Als een hogere lassterkte gewenst is (Hoewel er zorg moet worden besteed aan 5356 op 3xxx -serie vanwege potentiële magnesiumscheiding als het niet correct wordt gecontroleerd).
De warmte-aangetaste zone (Hazel) zal wat verzachtende ervaren (gloeien) in beide legeringen.
Bewerkbaarheid
- 3003 & 3004: Beide hebben een eerlijke bewerkbaarheid voor aluminiumlegeringen, Vooral in hardere temperaturen. Ze kunnen enigszins "gomachtig" zijn in de o-temper (gegloeid) voorwaarde, leidend tot chipophoping. Met behulp van scherpe gereedschappen, passende snijvloeistoffen, en hogere snelheden kunnen de bewerking verbeteren.
7. Corrosieweerstand: Duurzaamheid in verschillende omgevingen
Algemene corrosieweerstand
Beide 3003 En 3004 vertoon een uitstekende weerstand tegen atmosferische corrosie en aanvallen door een breed scala aan voedingsmiddelen, dranken, en veel industriële chemicaliën.
Dit komt door de vorming van een stal, aanhanger, en zelfherstellend aluminiumoxide (Al₂o₃) Passieve film op hun oppervlakken.
Putcorrosie
Ze bieden een goede weerstand tegen putcorrosie in neutrale of mild zure/alkalische omgevingen.
Echter, Blootstelling aan agressieve chloride-bevattende oplossingen (zoals zeewater of de peilzouten) kan putten veroorzaken, Hoewel legeringen van 3xxx -serie over het algemeen resistenter zijn dan sommige andere aluminiumlegeringsfamilies zoals 2xxx of 7xxx.
Stresscorrosie kraken (SCC)
In typische servicecondities en temperaturen, geen van beide 3003 noch 3004 wordt over het algemeen als vatbaar geacht voor stresscorrosie kraken.
Invloed van legeringselementen op corrosie
- Mangaan (Mn): Heeft weinig nadelig effect op corrosieweerstand en kan deze in sommige gevallen zelfs enigszins verbeteren.
- Magnesium (mg) in 3004: In het algemeen handhaaft de goede corrosieweerstand die typerend is voor al-MN-legeringen. Terwijl zeer hoge magnesium al-MG-legeringen (zoals een serie 5xxx) kan soms gevoelig zijn voor SCC of intergranulaire corrosie indien onjuist verwerkt of gesensibiliseerd, Dit is geen typische zorg voor de magnesiumniveaus in 3004.
- Koper (Cu): Kleine hoeveelheden koper, zoals aanwezig in beide legeringen, kan de algemene corrosieweerstand enigszins verminderen, indien niet uniform verdeeld in de matrix, Maar de niveaus zijn over het algemeen laag genoeg om voor de meeste toepassingen geen belangrijke problemen te veroorzaken.
Prestaties in specifieke omgevingen
- Marien: Hoewel niet primaire mariene legeringen, Ze bieden een eerlijke weerstand tegen mariene sferen, Maar directe zoutwater onderdompeling zou de voorkeur geven aan 5xxx -serie legeringen.
- Industrieel: Goede weerstand tegen veel industriële dampen en chemicaliën.
- Voedselcontact: Beide worden op grote schaal gebruikt en als veilig beschouwd voor toepassingen voor voedselcontact wanneer het goed wordt gereinigd en in geschikte temperaturen.
8. Belangrijkste toepassingen: 3003 Aluminium spoel vs 3004 Aluminium spoel
Bij het selecteren van een aluminiumlegering voor industrieel of commercieel gebruik, Toepassingsspecifieke prestaties moeten prioriteit krijgen.
Terwijl 3003 aluminium spoel vs 3004 Aluminium spoel delen een vergelijkbare metallurgische basis, Hun verschillende kracht- en vormbaarheidsprofielen leiden ertoe dat ze zowel overlappende als verschillende rollen in verschillende sectoren vervullen. Hieronder is een gezaghebbende uitsplitsing van waar en waarom elke legering uitblinkt.
3003 Aluminium spiraal voor golfplaten
AA 3003 Aluminium spoeltoepassingen
3003 aluminium spoel wordt gewaardeerd om zijn uitzonderlijke werkbaarheid, corrosieweerstand, en kosteneffectiviteit.
De matige sterkte maakt het ideaal voor toepassingen die uitgebreide vorming vereisen, buigen, of diepe tekening zonder te kraken.
Belangrijkste sectoren en producten:
- Architecturale bekleding en dakbedekking:
3003 wordt uitgebreid gebruikt in golfplaten, fascia, goten, en daksystemen vanwege het vermogen om atmosferische blootstelling te weerstaan zonder te corroderen. - Kookgerei en keukenapparatuur:
Het wordt veel gebruikt bij snelkookpunten, pannen, en bakplaatsen vanwege de thermische geleidbaarheid en gemakkelijke vormbaarheid. - HVAC en warmtewisselaars:
Gebruikt in verdampervinnen en toeschouwingssystemen, 3003 biedt een goede combinatie van thermische geleidbaarheid en flexibiliteit. - Opslagtanks en brandstofcontainers (Niet-druk):
3003Het gemak van lassen en hoge corrosieweerstand maken het een slimme keuze voor containers die worden blootgesteld aan chemicaliën of vocht. - Isolatiejacking en bekleding:
Voor pijpomslag en isolatie van apparatuur, 3003 Biedt duurzaamheid met gemak van fabricage.
3004 Aluminium spiraal voor dranklichamen
AA 3004 Aluminium spoeltoepassingen
3004 bouwt op 3003 Door de sterkte te verbeteren door de toevoeging van magnesium, het toestaan dunnere meters en hogere toepassingen voor het dragen van belastingen.
Het presteert goed in semi-structurele rollen zonder te veel werkbaarheid op te offeren.
Belangrijkste sectoren en producten:
- Drank en voedselblikken:
Misschien is de meest bekende applicatie, 3004 is de industriestandaard voor getrokken en ijzerwonden (D&I) aluminium dranklichamen. - Automotive carrosseriepanelen en trimmen:
In sommige niet-structurele of licht gestresste delen van het voertuig, zoals wielafdekkingen of decoratieve lijstwerk, 3004 is geselecteerd voor zijn kracht-tot-gewicht efficiëntie. - Trailer en vrachtwagenpanelen:
Voor transporttoepassingen, 3004 Een balans tussen vormbaarheid en kracht, vooral waar structurele lichtheid van het grootste belang is. - Gevels en vliesgevel bouwen:
Vanwege de verbeterde mechanische sterkte en duurzaamheid, 3004 is geschikt voor panelen met een groot gebied die de wind en structurele belastingen moeten weerstaan. - Appliance Housings:
Het wordt ook gebruikt in wasmachine -drums, magnetron voeringen, en andere componenten die vormbaarheid vereisen met betere slijtage en stressweerstand dan 3003 kan aanbieden.
Overlappende toepassingen en beslissende factoren
In sommige gevallen, beide legering kan worden gebruikt, Afhankelijk van de ontwerpvereisten, Kostengevoeligheid, en vorm beperkingen.
| Aanmeldingsgebied | Voorkeurslegering | Waarom |
|---|---|---|
| Kookgerei (diep getekend) | 3003 | Betere ductiliteit voor diepe tekening |
| Dakpanelen | 3003 of 3004 | Kiezen 3003 voor eenvoudige bochten, 3004 voor kracht |
| Drankjes (body voorraad) | 3004 | Dunnere muur mogelijk door hogere sterkte |
| HVAC vinnen | 3003 of 3004 | Thermische eigenschappen vergelijkbaar |
| Decoratieve panelen | 3003 | Anodiseert gelijkmatig |
| Auto -trim | 3004 | Verhoogde mechanische belastingweerstand |
9. Conclusie
3003 aluminium spoel VS 3004 aluminium spoel zijn zeer waardevolle en veelzijdige materialen in de 3xxx aluminium legeringsreeks.
Ze delen gemeenschappelijke sterke punten in uitstekende vormbaarheid en robuuste corrosieweerstand.
Echter, De belangrijkste onderscheidende factor ligt in de opzettelijke toevoeging van magnesium aan 3004, die aanzienlijk hogere trek- en opbrengststerkte verleent in vergelijking met de voornamelijk AL-MN-samenstelling van 3003.
Uiteindelijk, de keuze tussen 3003 En 3004 aluminium spoel hangt af van de specifieke eisen van de aanvraag.
Voor algemene vorming waar matige kracht voldoende is, 3003 biedt een uitstekende en economische oplossing.
Omgekeerd, voor toepassingen die een grotere structurele integriteit vereisen, hogere sterkte-gewichtsverhoudingen (zoals in drankblikjes die dunnere muren mogelijk maken), of betere prestaties bij matig verhoogde temperaturen, 3004 komt naar voren als de superieure en vaak noodzakelijke keuze.
Een grondige evaluatie van de behoeften van mechanische onroerend goed, Vestingsvereisten vormen, en kostenoverwegingen zullen de optimale selectie begeleiden, Zorgen voor productsucces en productie -efficiëntie.
10. Veelgestelde vragen (FAQ)
Q1: Wat is het belangrijkste chemische verschil tussen 3003 En 3004 aluminium?
A: Het belangrijkste chemische verschil is dat 3004 aluminium bevat ongeveer 0.8-1.3% magnesium (mg) als een belangrijk legeringselement, Naast mangaan (Mn), terwijl 3003 is voornamelijk een aluminium-manganese legering met alleen sporen van magnesium, eventueel.
Q2: Is 3004 aluminium aanzienlijk sterker dan 3003 aluminium?
A: Ja, 3004 Aluminium is aanzienlijk sterker dan 3003 aluminium In vergelijkbare temperaturen. Bijvoorbeeld, De treksterkte van 3004-H34 kan in de buurt zijn 285 MPa, terwijl 3003-H14 meestal in de 140-180 MPA -bereik. Dit is voornamelijk te wijten aan de magnesium -toevoeging in 3004.
Q3: Waarom is 3004 aluminium gebruikt voor drankblikjes in plaats van 3003?
A: 3004 Aluminium heeft de voorkeur voor drankdoeklichamen Vanwege de hogere sterkte, die dunnere blikwanden mogelijk maakt (downgauging), Materiaal en gewicht besparen. Het heeft ook uitstekende diepe tekenkarakteristieken die geschikt zijn voor kan productie en kan de interne druk van koolzuurhoudende dranken weerstaan.
Q4: Welke legering heeft een betere vormbaarheid, 3003 of 3004?
A: Beide hebben een goede tot uitstekende vormbaarheid. Echter, 3003 Over het algemeen vertoont iets betere ductiliteit en kan het omgaan met meer ernstige vormbewerkingen of strakkere buigstralen, vooral bij zachtere temperaturen, Vanwege de lagere kracht. 3004 Biedt nog steeds een zeer goede vormbaarheid voor veeleisende taken zoals kan maken.
Q5: Zijn beide 3003 En 3004 Aluminium beschouwd als voedselklasse?
A: Ja, beide 3003 En 3004 Aluminium wordt veel gebruikt in toepassingen voor voedselcontact (bijv., kookgerei, drankblikjes) en worden over het algemeen als veilig beschouwd wanneer het goed wordt verwerkt en schoongemaakt. Ze voldoen aan de FDA en andere wettelijke vereisten voor materialen voor voedselkwaliteit.
