铸造铝硅合金特性和分类.docx
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铸造铝硅合金特性和分类
.1 铸造铝合金的一样特性
为了获得各种形状与规格的优质精密铸件.用于铸造的铝合金必须具备以下特性,其中最为关键的是流动性和可填充性。
(1)有填充狭槽窄缝部分的良好流动性;
(2)有适应其他许多金属所要求的低熔点:
(3)导热性能好,熔融铝的热量能快速向铸模传递,铸造周期较短;
(4) 熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制;
(5)铝合金铸造时,没有热脆开裂和撕裂的倾向:
(6)化学稳定性好,有高的抗蚀性能;
(7)不易产生表面缺陷,铸件表面有良好的光泽和低的表面粗糙度,而且易于进行表面处理;
(8)铸造铝合金的加工性能好,可用压模、硬(永久)模、生砂和干砂模、熔模、石膏型祷造模进行铸造生产,也可用真空铸造、
低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形,生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。
.2铸造铝合金的牌号与状态表示方式
铸造铝合金可分为热处理强化型和非热处理强化型两大类。
目前,世界各国已开发出了大量洪铸造的铝合金,但目前基本的合金只有
以下6类:
(1)A1-Cu铸造铝合金;
(2)Al-Cu-Si铸造铝合金;
(3)Al-Si铸造铝合金;
(4)Al-Mg铸造铝合金;
(5)A1-zn-Mg铸造铝合金;
(6)Al-Sn铸造铝合金:
铸造铝合金系目前国际上无统一标准,各国(公司)都有自己的合金命名及术语,下面分别简述如下。
2.3.2.1 中国铸造铝合金的牌号与状态表示方法
(1)按GB8063规定,铸造铝合金牌号用化学元素及数字表示,数字表示该元素的平均含量。
在牌号的最前面用“z”表示铸造,例
如ZAISi7Mg,表示铸造铝合金,平均含硅量为7%,平均含镁量小于1%。
另外还有用合金代号表示法,合金代号由字母“z”、“L”(分别是“铸”、“铝”的汉语拼音第一个字母)及其后的三位数字组成。
zL后面第一个数字表示台金系列.其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜,铝镁.铝锌系列合金,ZL舌面第二位、第三位两个数字表示顺字号。
优质合金的数字后面附加字母“A”:
(2)合金铸造方法和变质处理代号。
S——砂型铸造;
J——金属型铸造;
R——熔模铸造;
K——壳型铸造;
B——变质处理。
(3)合金状态代号。
F——铸态;
T1——人工时效;
T2——退火;
T4——固溶处理加自然时效;
T5——固溶处理加不完全人工时效;
T6——固溶处理加完全人工时效;
17——固溶处理加稳定化处理;
T8——固溶处理加软化处理。
(4)铸造铝合金化学成分。
根据GB/T1173—1995规定,铸造铝合金化学成分见表2-3,杂质允许含量见表2-4。
2.3.2.2 美国及ISO铸造及铝合金
根据美国铝业协会(AA)规定,铸造铝合金用三位数字加小数点表示,小数点后是“O”()表示纯铝及铝合金铸件成分,小数点后是“1”或“2” (即XXX.1或表示纯铝或铝合金铸锭。
牌号的第一名是“1”表示铸造纯铝,第一名是“2”、
“3”、“4”、“5”、“7”、“8”表示铸造铝合金
美国铝业协会的分类法如下。
:
控制非合金化的成分;
:
含铜且铜作为主要合金化元素的铸造铝合金;
:
含镁或(和)铜的铝硅合金;
:
二元铝硅合金;
:
含镁,且镁作为主要合金化元素的铸造铝合金,通常还含有铜、硅、铬、锰等元素:
:
目前尚未使用;
:
含锌,且锌作为主要合金化元素的铸造铝合金;
:
含锡,且锡作为主要合金化元素
:
目前尚未使用。
UNS数字系统用A加五位数字表示铸造纯铝及铝合金。
IS0标准的铸造纯铝及铝合金中,纯铝铸锭用Al加99及小数点表示。
小数点后
为0,表示铝含量有效值为99%,例如铝含量为99.00%,牌号表示为A199.O。
小数点后数字为5、7、8表示铝含量的小数点后的有效
值,例如A199.5、A199.7等表示Al含量为99.5%,99.7%。
铸造铝合金用Al加元素符号及元素的平均含量表示,牌号前加标准号。
ISO铸造铝合金标准号有R164、R2147及3522。
例如3522AlCu4MgTi、R164A1CuMgTi、R214A1CuMgTi等。
美国“AA”、 “U:
NS”及“ISO”的铸造纯铝及铝合金牌号及化学成份可参阅有关参考文献。
2.3.2.3 日本的铸造铝合金
表2-5至表2-7列出了日本主要铸造铝合金的化学成分及典型特性和用途。
2.3.2.4世界各国铸造铝合金对照
表2—8为世界各国铸造铝合金牌号对照表。
2.3.3 铸造铝合金的特性和要紧用途举例
根据用途或生产方式,铸造铝合金可分为一般铸造用铝合金和压力铸造用铝合金,以下按日本金属协会(JIS)分类法,介绍铸造铝
合金的特性和主要用途。
2.3.3.1 一般铸造用铝合金
A A1-Cu系合金(AClA)
Al—Cu系合金的切削性优良,热处理材料的力学性能高,特别是有较大的伸长率。
但高温强度低,容易发生高温断裂及铸造裂纹。
耐蚀性比Al—Si和Al—Mg系合金稍差。
如用人工时效处理,能显著改善其力学性能。
它主要用于制作要求强度较高的零件。
此系列合金的凝固温度范围广,容易产生细的缩孑L,属于铸造比较困难的合金。
B Al—Si系合金(AC3A)
AC3A合金熔液的流动性好,但容易产生缩孔。
该合金的热脆性小,焊接性、耐蚀性好。
要紧用于薄壁大型铸件和形状复杂的铸件。
C Al—Mg系合金(AC7A,AC7B)
Al-Mg系合金添加镁能够提高力学性能,改善切削性及耐蚀性,但热脆性却增大了。
Al—Mg合金容易氧化,熔液的流动性不好。
凝固温度的范围广,补缩冒口的效果差,铸造的成品率低
Ac7A(含镁3.5%~5%)合金的耐蚀性,专门是对海水的耐蚀性好,容易进行阳极氧化而取得美观的薄膜。
在该系合金中,它是伸长
率最大、切削性也好的合金。
但熔化、铸造比较困难。
AC7B(含镁9.5%~11.0%)经过T4处理可以得到比AC7A更优良的力学性能,阳极氧化性也好,但容易发生应力侵蚀,铸造性不
好。
D AL-siCu系合金(AC2A,AC2B,AC4B,AC4D,
AC2A、AC2B是在Al—Cu系合金中添加硅,AC4B,AC4D是在Al—Si系合金中添加铜,从而使它们的切削性与力学性能取得改善的合
金。
如经过热处理,其效果更好。
此系列合金,熔液的流动性和耐压性好,它因铸造裂纹和缩孔少,而广泛用于机械零件的铸造,也适用于金属模的铸造。
AC2A、AC2B的切削性和焊接性好,铸造裂纹少,但铸造操作方式难以把握。
AC4B的铸造性和焊接性良好,但耐蚀性较差。
AC4D的强度高,铸造性良好,有耐热性、耐压性,耐蚀性也好。
E Al—Si—Mg系合金(AC4A,AC4C)
在AL-Si系合金添加少量的镁,不仅不会失去AL-Si系合金的特性且会改善其力学性能与切削性。
AC4A由于添加了锰,故铸造性超级好,耐震性、力学性能能及耐蚀性也好。
AC4CC铸造性、焊接性、耐震性、耐蚀性都好是电性最为优良的铸造铝合金。
F A1-Cu-Mg-Ni系合金(AC5A)
此系列合金的铸造性不太好,但与其它耐热合金比较缩孔却很少,出现外缩孔的倾向较大。
膨胀系数稍高,但切削性、耐磨损性优良。
G ALSi-Cu-Mg-Ni系合金(AC8A,AC8B)
为降低Al—Cu-Mg—Ni系合金的热膨胀系数,改善耐磨性,可在其中添加硅。
此系合金可作为活塞用合金。
当要求线膨胀系数和耐磨性时,可采用过共析结晶硅合金。
AC8A耐热性良好,线膨胀系数小,与AC8B比较,内部容易发动气孔。
AC8B高温强度比AC8A优良,铸造性也优良,可是线膨胀系数比AC8A大。
从AC8B中除掉镍便是AC8C,温度在300℃以下时,其性能与AC8B差不多。
H 其他合金
a超级硅铝合金
超级硅铝合金是制作活塞用的合金,其组成是把AC8A中硅的含量定为15%~23%。
此种合金的铸造性与AC8A和AC8B没有多大差
别,但如果需要得到均匀而细小的初晶硅,必须在熔解时进行变质处理。
此种合金的抗拉强度比AC8A稍差,但高温强度优良,硬度、耐磨性能也好。
这是日本轻金属公司研制的。
b CX-2A
CX-2A合金是日本轻金属公司研制的A1-Mg-Zn系合金,强度高,而且有韧性,耐应力侵蚀的性能好。
过去,为了提高制品的强度,都是采用经T6处理的材料。
目前由于经过F处理的材料也有相当高的强度和韧性,因此已有不少单位
开始使用经处理的CX_2A合金。
Cx-2A的熔体流动性不次于AC7A,耐蚀性比AC7A稍差,但其他性能比AC4C更为优越。
c NU合金
Nu合金是日本轻金属公司研制的强力合金,韧性不比AClA低,而且强度还有所提高,耐应力腐蚀性能也好。
其综合性能比铸铁
好,所以是广泛用做代替铸铁件及铜合金铸件的轻量化合金材料。
这种合金的铸造工艺与AClA合金的几乎相同。
d优质合金
近年来欧美一些国家称优质合金为“高质量铸件(PremiumQuallityCast,ings)”合金,指的就是把杂质元素铁的含量降低到0.15%以下
的优质合金。
此种优质合金可以制作出强度高、韧性好的铝合金铸件。
为此目的所开发的JIs合金有AClA、AC4C、AC4D等,它们几乎都通过T4或T6处置。
2.3.3.2 压力铸造用铝合金
A A1.Si系合金(ADCl、AI)C7)
ADCl的熔液流动性好,所以铸造性优良。
它的耐蚀性和线膨胀性也好,适用于压铸壁薄而形状复杂的铸件,但切削性和阳极氧化性不好。
ADC7的熔液流动性比ADCl差,强度低,所以使用较少。
B Al。
Si.Mg系合金(ADC3)
A【)C3的铸造性比ADCl稍差,但耐蚀性、切削性优良,有韧性。
其缺点是容易产生粘模现象。
C Al—Mg系合金(A【)C5)
Al—Mg系合金的耐蚀性和切削性是铝合金中最优良的,并且能制出美观的阳极氧化膜,但是它的流动性、耐压性不好,有热脆性,也易产生粘模现象。
D Al—Mg.Mn系合金(A【)C6)
AI)C6的切削性、耐蚀性良好,延伸性大,但强度低。
铸造性、耐压性不太好,阳极氧化薄膜的性能好。
E A1-Si-Cu系合金(ADClO,ADCl2)
ADClO的铸造性、耐压性好,适合制造大型压铸件。
力学性能和切削性良好,但耐蚀性稍差。
ADCl2与ADClO比较,含硅量多,所以适合于压铸复杂的铸件。
它的强度高,耐压性特别好,热脆性小。
F DX-1合金
Dx一1合金是日本轻金属公司研制的添加有其他元素的Al—Si—Cu系新合金,它不影响Al-i-Cu系合金的铸造性,由于添加了新的合
金元素和经过简单的时效处理,它成为具有高强度的压铸用合金。
压铸件经过热处理,一般都会产生水泡,因而会引起强度降低。
但是Dx一1合金在200℃以下的时效温度内进行析出处置,它的强度仍可提高。
表2-9至表2.13列出了主要铸造铝合金的特性和性能(JIS合金)。
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