AW-5040 H18 铝合金：食品级全硬态 AlMg 合金（EN 573-3 认证）
AW-5040 H18 铝合金概述
AW-5040 H18 为全硬态（H18），经大量冷加工变形强化，达到 250 MPa 抗拉强度，是 5040 合金系列中强度最高的常规供货状态。该合金符合 EN 573-3 标准，具备食品级安全认证，适用于极少成形、高承载的结构应用。
化学成分（质量分数，%）
| 元素 | 含量范围 | 标准依据 |
|---|---|---|
| 铝 (Al) | 余量 | EN 573-3, EN 1592 |
| 镁 (Mg) | 1.0 – 1.5 | |
| 锰 (Mn) | 0.9 – 1.4 | |
| 铬 (Cr) | 0.1 – 0.3 | |
| 铁 (Fe) | ≤ 0.70 | |
| 硅 (Si) | ≤ 0.30 | |
| 铜 (Cu) | ≤ 0.25 | |
| 锌 (Zn) | ≤ 0.25 | |
| 其他单个 | ≤ 0.05 | |
| 其他总和 | ≤ 0.15 |
力学性能（H18 状态，室温 20°C）
| 性能指标 | 数值 | 测试标准 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 抗拉强度 (Rm) | 250 MPa | EN 573-3, EN 1592 | 带材、板材、焊接管 |
| 屈服强度 (Rp0.2) | ~215 MPa (典型值) | — | 5xxx 系典型值，屈强比 ~0.86 |
| 伸长率 (A50/A100) | 5% | EN 573-3, EN 1592 | A100 标准测试 |
| 弹性模量 (E) | 69–70 GPa | — | 5xxx 系典型值 |
| 剪切模量 (G) | 26–26.5 GPa | — | 5xxx 系典型值 |
| 泊松比 (ν) | 0.33 | — | 5xxx 系典型值 |
| 平面应变断裂韧性 (KIc) | 22–35 MPa·√m | — | 5xxx 系典型值 |
H18 具有最高屈强比，抗疲劳性能优异，但塑性储备极低，几乎无冷成形能力，设计时需按脆性材料考虑允许应变。
物理与热学性能
| 性能 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.72 g/cm³ | — |
| 熔点范围 | 560 – 655 °C | 5xxx 系典型值 |
| 最高服务温度 | 150 °C | 长期使用建议 ≤120 °C；>150°C 会发生再结晶软化 |
| 热膨胀系数 (20–100°C) | 22–25 ×10⁻⁶ /K | 5xxx 系典型值 |
| 热导率 | 112–205 W/(m·K) | 随温度及加工状态变化 |
| 比热容 | 879–963 J/(kg·K) | 5xxx 系典型值 |
电学性能
| 性能 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 电导率 | 18–31 MS/m (31–53% IACS) | 5xxx 系典型值 |
| 电阻率 | 3.3–5.0 ×10⁻⁸ Ω·m | 5xxx 系典型值 |
工艺性能与加工特性
- 成形性：极差，仅限极大半径微调（R ≥ 5t）；任何冷弯、冲压均有开裂风险。如需成形，必须用 O 态成形后再冷加工至 H18（工艺极难控制，不推荐）。
- 焊接性：一般，焊接热输入会导致热影响区完全退火（软化至 O 态水平），焊缝强度仅为母材 70–75%。关键焊接结构严禁使用 H18 母材，除非经专项焊接工艺评定并焊后热处理。
- 机加工性：良好，硬度高、切屑易断，适合高速精加工，表面粗糙度可达 Ra 0.8–1.6 μm。
- 表面处理：硬质阳极氧化首选状态，氧化膜硬度 450–550 HV，耐磨性接近硬铬镀层。
- 耐蚀性：基体耐蚀性优异，但高残余应力使其对应力腐蚀开裂 (SCC) 敏感度最高，含氯环境下需严格评估。
典型应用领域
- 模具基板、吹塑模具、注塑模具框架（替代 P20/718 钢，减重 65%）
- 检具、夹具、量具、自动化机械手臂
- 高压管道、阀体、管件（无焊接、无成形场合）
- 航空航天非关键高强度支架、加强肋
- 精密机械零件、光学平台基座
- 食品/制药高压灭菌容器组件（无焊接设计）
供货状态与规格
产品形式：板材、带材（厚度 2–50 mm）、棒材、线材。宽度至 1500 mm。执行标准：EN 573-3、EN 485-2、EN 1592、EN 754/755（挤压）。对应美标 5052-H38、日标 5052-H38。
质量认证与合规性
- EN 10204 3.1/3.2 检验证书，含力学性能、化学成分、尺寸检验
- 食品接触合规：EU 1935/2004、FDA 21 CFR 175.300、GB 4806.1
- RoHS、REACH 合规声明
- 可提供：超声波探伤 (UT)、硬度分布图、残余应力测试报告（X 射线/盲孔法）
重要使用限制与替代建议
⚠ 关键限制：
- 禁止焊接：H18 母材焊接后热影响区强度降至 ~170 MPa (O 态)，结构完整性无法保证。
- 禁止冷成形：弯曲、冲压、滚圆均会导致开裂。
- 高温失稳：超过 150°C 发生再结晶，强度永久性下降不可逆。
- 应力腐蚀风险：高残余应力 + 高强度 = SCC 高敏感状态。
替代方案：
- 需焊接 + 高强度 → 5083-H116/H321 (Rm 305 MPa, 焊后保持高强)
- 需成形 + 高强度 → O 态成形后时效至 H16/H18（需工艺验证）或 6061-T6/T651 (Rm 310 MPa, 可热处理强化)
- 需食品级 + 高强度 + 可焊 → 5454-H34/H114 (专为焊接结构设计)
- 模具/夹具用途 → 7075-T651 (Rm 570 MPa) 或 6082-T651 (Rm 340 MPa, 可焊)
金属
- AW-8014 H18 (EN 573-3) – 食品级高强度 AlFeMn 铝合金
- AW-8021B H18 铝合金 – EN 573-3 认证食品级高强度 AlFe 合金
- AW-8111 H18 AlFeSi 合金 – EN 573-3 认证食品级铝材
- AW-8008 H18 – 食品级 AlFeMn 优质铝合金，EN 573-3 认证
- EN 573-3 AW-8008 O 态食品级高强度 AlFeMn 铝合金
- EN 573-3 标准 AW-5040 H32 铝合金 – 详细性能与规格
- AW-5040 H38 铝合金 – EN 573-3 认证高强度等级
- AW-4007 F 铝合金 – EN 573-3 认证、食品级、高强度
- AW-6951 H18：食品级、时效硬化 AlMgSi 合金 – EN 573-3 标准牌号
- AW-6951 O 态：食品级、时效硬化 AlMgSi 合金 – EN 573-3 标准
- EN 573-3 AW-5050A H18 铝合金——食品级高强度铝板带材
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