国家标准《汽车车轮用铸造铝合金》解读.docx

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国家标准《汽车车轮用铸造铝合金》解读

国家标准《汽车车轮用铸造铝合金》解读

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522?

铸造

FOLINDRY

May2009

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{标准化与质量{

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国家标准车车轮用铸造铝合金》解读

陈玖新

（保定市立中车轮制造有限公司,河北保定071000）

1标准概况

随着我国国民经济的快速发展,汽车消费正逐渐

成为大众消费,其自身的安全性,环保性对公众生活

的影响也Et趋深入.而铝合金车轮作为汽车零部件中

最重要的安全件之一,多年来在材料方面一直没有国

家标准,各整车厂及铝合金车轮制造厂家一直在沿用

其他国家或汽车主机厂的相关标准,这对我国铝合金

车轮行业在今后的全球采购和国际竞争中非常不利.

为适应我国汽车产业的发展,便于我国铝合金车轮行

业参与国际竞争和技术交流,受全国铸造标准化技术

委员会的委托,浙江万丰奥威汽轮股份有限公司,河

北立中有色金属集团有限公司,保定市立中车轮制

造有限公司组成了《汽车车轮用铸造铝合金》国家

标准起草组,编制了车车轮用铸造铝合金》国家

标准.

保定市立中车轮制造有限公司和万丰奥威汽轮股份

有限公司是目前国内铝合金车轮行业中的主要制造厂

家,产品广泛配套国内外的汽车主机厂,对铝合金车轮

材料要求方面有深刻的认识,产品代表了汽车车轮用铸

造铝合金的客户对车轮材料的要求,而河北立中有色金

属集团有限公司是国内铝合金车轮厂家供应铸造铝合金

的最主要厂家之一,它不仅向铝合金车轮厂家供应铝合

金锭,而且还在国内首创了向铝合金车轮生产厂中距离

直接供应合金铝液,它的产品质量现状也基本代表了国

内汽车车轮用铸造铝合金的质量状况.综合汽车车轮用

铸造铝合金的生产厂家和用户的要求,标准起草工作组

查阅了大量与汽车车轮用铝合金有关的国内外相关标

准,重点参考了GB/T1173一l995和GB/T8733--2007现

有标准,并根据我国汽车行业的实际要求,吸收国际标

准和国外先进汽车主机厂标准中的长处,编制了气车

车轮用铸造铝合国家标准.

2主要内容说明

2.1汽车车轮用铸造铝合金的牌号

汽车车轮用铸造铝合金的牌号表示方法按GB/T

8063中的规定.

由于汽车车轮用铸造铝合金是铸造铝合金的一种,

GB/T8063--1994《铸造有色金属及其合金牌号表示方

法》中对各种铝合金的牌号有详细的规定,所以本标

准中所用的合金牌号仍采用该标准中的规定,本标准

中规定的汽车车轮用铸造铝合金的牌号为ZA1Si7MgA.

2.2汽车车轮用铸造铝合金的代号

ZL1OlA.X

…0'表示未变质,"l"表示锶（Sr）变质,以后如有新

的变质合金,以此类推

优质铸造铝合金第1系列,按GB/q?

I173一l995中的规定

ZLl0lA.0表示:

未变质的优质铸造铝合金第1系列

ZL101A.1表示:

锶变质的优质铸造铝合金第1系列

采用以上的定义方法,也是考虑汽车车轮用铸造

铝合金是常用铸造铝合金中的一种,而GB/T1173—

1995对铸造铝合金的代号已有规定,因此,本标准对

汽车车轮用铸造铝合金的代号表示方法的规定,是对

GB/T1l73—1995中给ZL101A定义的一种补充,这种

代号表示方法符合GB/T1173一l995中的规定,同时又

对GB/T1l73一l995中的规定做了进一步补充:

汽车车

轮用铸造铝合金是ZL101A中的一个分支.这样定义,

让使用标准的单位和个人能清晰了解本标准与原有的

国家标准之间的联系和区别.

2.3汽车车轮用铸造铝合金的状态代号

F_—一铸态

T6——固溶处理+淬火+人工时效

常态下,汽车车轮用铸造铝合金的状态是以合金

液和锭的形式存在,但检测合金的成分和性能是在固

态形式下进行的,固态下,汽车车轮用铸造铝合金主

要是以F——铸态（锭）和T6——热处理工艺:

固溶处

理+淬火+人工时效（指车轮铸件）的形式存在,本标

准只对这两种状态的合金进行规定.

2.4汽车车轮用铸造铝合金的化学成分

汽车车轮用铸造铝合金的化学成分见表1,杂质含

量见表2.

成分分析数值的判定,采用修约比较法,数值修

约按GB/T8170有关规定进行,修约数位应与表1及表2

中所列极限值数位一致.

表l,表2具体给出了汽车车轮用铸造铝合金的主

要元素含量和杂质元素含量,这是根据汽车车轮本身

的性能要求,车轮行业的多年生产实践,以及对GB/T

l173一l995中ZL101A的化学成分及杂质元素允许含量

铸造陈玖新:

国家标准《汽车车轮用铸造铝合金》解读.523

进一步修订后形成的,主要是对杂质进行了更为严格

的限制.其中部分微量元素的含量对合金性能影响较

大,譬~ttlCa,GB/T1173中ZL101A对其未做单独规定,

而本标准对其做了严格的规定.另外一些杂质元素虽

然从性能上考虑可以放松,但考虑到汽车车轮用铸造

铝合金的原材料应为纯电解铝,所以从侧面要求了原

材料的使用.

表1,表2中规定的各元素含量,是参考了国外汽

车主机厂的要求以及目前合金生产厂家的实际情况,

根据标准编制组中车轮制造厂家代表的经验,在满足

表1,表2中所有元素含量后,基本可以满足国际上绝

大多数汽车主机厂对汽车车轮用铸造铝合金的材料要

求,这为汽车车轮用铸造铝合金的生产厂家和使用厂

家统一了材料标准.

2.5汽车车轮用铸造铝合金的变质处理

通常情况下,汽车车轮用铸造铝合金采用锶变质

处理.

在不降低合金工艺性能且合金力学性能不低于锶

变质合金的前提下,允许采用其他变质剂或其他变质

方法进行变质处理.

为提高车轮的力学性能,铸造铝合金使用到汽车

车轮上都要进行变质处理,变质处理有多种方法,根

据国际上大多数汽车主机厂的要求,通常情况下是要

求进行锶（sr）变质处理,因为锶变质合金的生产工

艺已非常成熟,从技术和安全方面的实践积累更全

面,铝合金车轮作为汽车最重要的安全部件之一,从

性能方面保证应更充分一些.而钠变质和磷变质由于

各种原因,已基本被国内外汽车铝合金车轮制造厂家

所抛弃.另外,锑变质合金虽然在消除针孔方面有其

良好的优越性,但由于锑对车轮的性能还是有一定的

不良影响,且锑变质越来越多地被一些汽车主机厂限

制使用,同时考虑到车轮报废后的回收问题,所以本

标准也未纳入"锑变质合金".本标准规定了"通常

情况下,汽车车轮用铸造铝合金要求采用的是锶变质

处理."

但为方便一些汽车铝合金车轮制造企业对变质处

理的选用权,如果客户也允许采用某种变质处理,本

标准也允许采用,但前提是不能降低合金的工艺性能

和力学性能,所以特别规定了"在不降低合金工艺性

能且合金力学性能不低于锶变质合金的前提下,允许

采用其他变质剂或其他变质方法进行变质处理."

2.6汽车车轮用铸造铝合金力学性能

汽车车轮用铸造铝合金的力学性能见表3.

汽车车轮用铸造铝合金的力学性能采用金属型单

铸试样检验其力学性能,试样直径为12mm+0.5iTlrn,

标距为直径的5倍,试样及其浇冒口系统如图l所示.

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图l单铸试样及其浇冒El系统

经供需双方协商后,车轮用铸造铝合金力学性能

试样还可从同炉铸件上切取本体试样检验,如试样从

本体上取样,取样位置及试样尺寸如图2所示,指定部

位的抗拉强度和伸长率要求见表3.

表3规定了汽车车轮用铸造铝合金的力学性能要

求,其性能指标是根据车轮自身的结构特点,车轮本

身的性能要求,车轮行业的多年生产实践,以及国内

外对A1Si7Mg系列合金的力学性能要求进一步修订后

形成的.考虑到铸造铝合金的力学性能在不同的状态

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524?

FOUNDRY

May2009

伸试样

下有不同的结果,所以在表3中分别规定了铸态（F）

和铸态热处理后（T6）的力学性能要求.

因采用不同的试样铸造方法会影响最终的合金力

学性能,本标准对采用金属型单铸试样的铸造方法和

试样尺寸进行了规定.

有的车轮生产厂家需要从车轮本体上取样来验证

合金的力学性能,考虑到铸造铝合金在车轮铸造丁艺

中要考虑产品的造型,这会影响合金铸造后的力学性

能（一般情况下,从车轮本体上取样,要比单铸试样

低）,且不同取样部位性能差距较大,所以本标准也规

定了在汽车车轮（需在T6热处理后）本体上取样时的

取样位置和试样要求.

如果汽车车轮生产厂家有特殊要求,允许车轮生

图2车轮本体取样位置及拉伸试样尺寸产厂家和合金生产厂家协商确定.

表3车轮用铸造铝合金力学性能

2_7对汽车车轮用铸造铝合金锭的规定

（1）铸锭表面应整洁,不允许有霉斑及外来夹杂

物,但允许有轻微的夹渣及修整痕迹,或因浇注收缩

而引起的轻微裂纹存在.

（2）铸锭断口组织应致密,不允许有熔渣及夹杂

物.

（3）铸锭针孔度（不包括疏松和缩孑L）不大于

JB/T7946.3规定的二级.

铸造铝合金主要是以锭或液的形式存在,按照相关

国家标准对合金液的外观无法定性规定,所以本条要求

只规定了汽车车轮用铸造铝合金锭的基本要求.规定主

要参照了GB/T8733--2007中的规定.但对针孑L度提出

了具体的要求,即铸锭针孑L度不大于JB/T7946.3—1999

中规定的二级.这主要是从金属的遗传性上加以考虑

的,因为无论是理论上还是生产实践中都已经证实,要

想获得高质量的铸件,必须首先控制原材料质量.

2.8热处理

汽车车轮用铸造铝合金的热处理按T6进行.

标准规定了热处理规范"车轮用铸造铝合金的热

处理按T6进行",但没有对T6的具体工艺规范进行规

定,这主要是考虑到目前国内外汽车铝合金车轮行业

的实际热处理工艺规范与GB/Tll73—1995的附录

铸造铝合金热处理规范（参考件）不完全相符,如果

在本标准中加以规定,会与GB/T1173一l995的附录A

形成冲突.因此,在2008年3月《汽车车轮用铸造铝合

金》标准审查会上,专家们建议本标准不给出具体的

热处理工艺规范,由汽车车轮用铸造铝合金的生产企

业和使用企业协商决定,同时专家们向全国铸造标准

化技术委员会建议GB/Tl173—1995在换版时,需修改

附录A中的热处理规范.

2.9检验规则

（1）标准中规定在一个熔炼炉批次中,合金浇注

开始前,应先浇注化学成分分析试样并进行测定,待

化学成分合格后再进行浇注.当浇注持续时间超过4h

时,在第2个4h开始时另浇注化学成分试样,以此类

推.当全部合金浇注完成之后也要进行一次化学成分

试样检验,确保最后浇注的铸件化学成分合格.合金

化学成分分析试样也可直接取自铸件.

（2）标准中规定一个熔炼炉批次合金,化学成分

试样首次送检一个,如符合标准中3.4的规定,则该炉

批次合金化学成分合格;如不符合标准中3.4的规定,

再次送检两个试样,如这两个试样都合格,则该炉批

次合金化学成分合格,否则不合格.

（3）汽车车轮用铸造铝合金化学成分按GB/T7999

或GB/T6987.3～6987.32进行检验,在保证分析精度的

条件下,允许使用其他方法检验.

标准规定了汽车车轮用铸造铝合金化学成分的检

铸造陈玖新:

国家标准气车车轮用铸造铝合金》解读?

525?

验规则,规定生产厂家对合金化学成分的检验是在浇

注前进行,可以这么理解:

如果合金生产厂家是以

"合金锭"方式出售的话,合金生产厂家应在浇锭前进

行化学成分检测,合格方可以浇锭,同时考虑到一个

熔炼批次浇注时间过长,有些合金元素可能会烧损,

影响合金的化学成分含量,所以需要每隔4h测一次化

学成分,确保最后浇注的合金化学成分合格;如果合

金生产厂家是以"合金液"形式出售,不管合金生产

厂家检验结果如何,合金化学成分合格与否是以合金

液到车轮生产厂家浇注（或精炼）前检验为准.考虑

到大多数合金是以合金锭的形式卖给车轮生产厂家,

车轮生产厂家只能从合金锭上取样来检验合金的化学

成分,所以规定了"合金化学成分分析试样也可直接

取自铸件",这是针对车轮生产厂家的来料检验或双方

对合金质量有异议时进行裁决而定.

标准对化学成分检验不合格情况下的处理规定,

主要参照了GB/T1l73一l995中对第一次检验化学成

分不合格情况下的相关处理规定,但本标准对化学成

分合格与否的判定更严格一些,即第二次复检必须送

2个试样,且只有2个试样都合格才判定为该熔炼炉批

次合格,这主要是对合金液本身的均匀性提出了更高

的要求.

标准规定了化学成分检验的方法,在GB/T7999或

GB/T6987.3,--6987.32中规定的办法都允许,同时规定

在保证分析精度的条件下,允许使用其他方法检验.

（1）力学性能的单铸试样及切取铸件之本体试样

条的规定,从车轮本体的指定取样位置是根据车轮的

结构特点而定的,该部位是在碰撞及交通事故中最容

易受到撞击的关键部位,该部位的力学性能是一个关

键参数,因此,本标准特指定该部位作为从车轮本体

上的指定取样位置.

（2）在一个熔炼炉批次中,若浇注时间在8h以

内,要求在全部铸件浇注持续时问一半时浇注力学性

能试样.当浇注试样超过8h,要求在第一个试样浇注

4h后再浇注力学性能试样送检,以此类推.

标准规定了合金在熔炼过程中验证力学性能的抽

检频率,考虑到汽车车轮用铝合金的性能特点以及车

轮生产厂家的经验,在合金液静置4h以上时,合金的

化学成分可能发生变化,进而影响合金的力学性能变

化,所以规定了合金在熔炼过程中,必须每隔4h检验

一

次力学性能,确保合金的力学性能达到要求.

（3）一个熔炼炉批次合金,铸态力学性能试样首

次送检一根,测定其力学性能,如符合标准中3.6规

定,则该炉合金力学性能合格;如不符合标准中3.6规

定,再次取2根试样重新送检,如2根试样都合格,则

该炉批次合金铸态力学性能合格,否则不合格.

标准规定了一个熔炼炉批次所取铸态力学性能试

样出现不合格情况的处理情况,需要再取2根,只有再

取的2根都合格,方可以判定该熔炼炉批次合格,否则

判不合格.

（4）一个熔炼炉批次合金之热处理状态力学性能

重复热处理,检验,但重复热处理一般不超过2次.

标准规定了对需要进行热处理的力学性能试样出

现不合格情况的处理情况,考虑到热处理过程对合金

力学性能的影响,允许对力学性能试样重新进行热处

理,但最多重复2次热处理.

（5）单铸力学性能试样的热处理必须与同一批次

浇注的铸件采用同一热处理工艺进行.

（6）单铸力学性能试样采用车削除去铸皮的试样,

送检试样直径为10ram+__0.1mm,标距直径为试样直径

的5倍.

（7）当目测发现单铸力学性能试样存在铸造缺陷

时,或由于试验本身问题造成检验结果不合格时,可

以不计入检验次数中,此时应更换试样重新送检.

标准规定了单铸试样的具体尺寸要求和外观要求.

（8）硬度试块取样,可取自单铸力学性能试样夹

持端.在车轮本体上取样时,取样部位如图2所示.

（9）由于硬度不合格而重复热处理时,除检验硬

度外,还应按原要求检验单铸试样或切取试样的抗拉

强度和伸长率.

（10）拉伸试验按GB/T228执行.

（11）硬度检验按GB/T231.1执行.

3本标准的特点

（1）本标准充分兼顾了现有的国家标准要求,让

使用者很容易接受这个新标准,在一些定义或术语上,

能采用现有国家标准的,就沿用现有的规定,如合金

牌号采用GB/T8063--1994《铸造有色金属及其合金牌

号表示方法》中的规定.合金代号采用GB/T1l73—

1995《铸造铝合金》中的规定.

（2）本标准对汽车车轮用铸造铝合金的化学成分

进行了严格的规定,这些规定来源于国内外汽车主机

厂,因为车轮是汽车的最主要的几个安全件之一,少

量的有害微量元素可能会对车轮的性能产生致命的影

响,所以,本标准对这些微量元素进行了严格的规定.

表4列出了本标准与GB/Tl173一l995《铸造铝合金》

中规定的ZL101A在微量元素方面的不同.

（3）为了清洁生产,节约能源,节约成本,在铝

合金车轮行业实现了铝液直送工艺（即由以前的供锭,

May2009

?

改为供液）,本标准适应这一新工艺,增加了合金液方

面的要求.

（4）本标准对汽车车轮用铸造铝合金的变质处理

所用的变质剂统一规定为铝合金车轮行业目前普遍使

用的锶（Sr）,而GBfr1173—1995《铸造铝合金》中

规定为钠（Na）.

（5）本标准对汽车车轮用铸造铝合金的力学性能

要求,根据铝合金车轮的实际情况,不仅规定了F（铸

态）和T6（热处理）两种状态下的要求,还增加了直

接从车轮本体上取样的要求.

（6）本标准对汽车车轮用铸造铝合金的T6热处理

工艺没有作具体的要求,具体的工艺由铝合金车轮生

产厂家来确定.因为铝合金车轮最终还要进行涂装,

涂装前处理和固化过程还需要对车轮进行加热,这变

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卜--4---—-卜

相又对铝合金车轮进行了人工时效,所以,铝合金车

轮生产厂家并没有按照GB/T1173一l995《铸造铝合

规定的热处理工艺进行热处理.

4标准的应用

车车轮用铸造铝合国家标准的实施,对于

增强合金生产企业质量意识,规范合金生产企业行为,

全面提高汽车车轮用铸造铝合金的质量,提高汽车质

量有着重要意义.《=汽车车轮用铸造铝合金》国家标

准的发布实施,也将彻底改变汽车车轮用铸造铝合金

的生产厂家和汽车车轮生产厂家无标准可用的局面,

同时,也为汽车主机厂提供了相关的设计标准.

（编辑:

王玉杰,wyj@）

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2009中国铸造活动周会议及征文通知;

2009年10月中国?

山东

2009中国铸造活动周将于2009年l0月在山东举行,届时

j将有来自国内#b400余名铸造行业专家,企业家和技术人员

i莅临盛会.

t主办单位:

中国机械工程学会及其铸造分会

}承办单位:

中国机械工程学会铸造分会

;铸造行业生产力促进中心

{支持媒体:

《铸进,《特种铸造及有色合盒,《现代铸铁》

i《中国铸造装备与技术》,《铸造技术》,《铸造

{工程》,《铸造设备与1=,（（ChinaFoundry>>

t支持单位:

圣泉集团股份有限公司

i苏州市兴业铸造材料有限公司

十福士科铸造材料（中国）有限公司

j活动周主要内容:

学术与技术交流,展示会,企业信息发

;布,工厂参观等

t会议征文:

本次活动周将组织广泛的学术与技术交流活动,

现在开始征文,欢迎广大铸造界人士积极投稿并

;参与2009中国铸造活动周.

t征文范围:

i涉及铸造领域的新理论,新观点,新技术,新材料,新

;工艺,新设备;铸造行业发展综述;节能环保技术与设备;

t测试与控制技术.

i征文要求:

}1.未在国内外刊物或论文集上发表过,论文原则上不超

L.+.+.+.+.+.+.+.+.+.

+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+++

过6000字（包括文字,图表）;;

2.表格采用三线表,照片应附原件或采用扫描文件;t

3.论文用Microsoftword编辑,以附件的形式通过电子j

邮件寄至指定的信箱;+

4.论文末需注明:

第一作者的姓名,职务,职称,工作j

单位,通讯地址,邮编,电话,传真,电子信箱等;i

5.论文截止日期:

2009年8月10Et,请于2009年6月30Ltt

前将论文题目和摘要报给我会联系人,以便宣传.j

展示会:

活动周期问将举办展示会,为企业开展技术交流和;

发展市场提供机会和平台.t

联系方式:

÷

中国机械工程学会铸造分会;

地址:

沈阳市铁西区云峰南街17号（110022）t

网址:

WWW.~undrynations.corni

电话:

024—

传真:

024.25855793j

会议联系人:

刘秀玲曹阳李大放i

电子信箱:

lxl@foundrynations.tom十

+

展示会联系人:

刘鸿超曹秀梅;

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中国机械工程学会铸造分会}

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