铝合金小知识

1、铝合金小知识.纯铝锭与铝合金有何不同？纯铝锭：铝为存在于地表里除铁(Fe)外含量居第二位之金属元素，自电解法发明后，人类从地表取得铝矶土，提炼出高纯度(99.7%以上)的铝，是以为纯铝锭。如直接用于铸造对于铸件韧性虽佳但不具强度， 物理性能不佳。铝合金锭：绝大部分是以纯铝与回收铝为原料，依照国际标准或特殊要求添加其他元素，如硅(Si),铜(Cu),镁(Mg),铁(Fe)，改善纯铝在铸造性，化学性及物理性的不足调配出来的合 金。适用于铸造并能使铸件有好的表现。.铝合金当中各项主要元素及微量元素对铸造性能和铸件性能有什幺影响？ 以下对几个主要元素略作说明：硅(Si)硅(Si)是改善流动性能的主要成

2、份。从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。但结晶析出的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。另外，硅(Si)可改善抗拉强度，硬度，切削性已及高温时强度，而使延伸率降低含量在10.5%-12.0%锭面易发生收缩但不影响质量.铜(Cu)在铝合金中固溶进铜(Cu),机械性能可以提高，切削性变好。不过，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕。 作为杂质的铜(Cu)也是这样。镁(Mg)铝镁合金的耐蚀性最好，因此ADC5 , ADC6是耐蚀性合金，它的凝固范围很大，所以有热脆性，铸件易产生裂纹，难以铸造。作为杂质的镁(Mg),在Al-Si-Cu这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准

3、在0.3%以内。铁(Fe)杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，不能说是有害成份。含量低于0.7%则有不易脱模的现象，所以含铁(Fe)0.8-1.0%反而好压铸。含有大量的铁 (Fe),会生成金属化合物，形成硬点。并且 (Fe)量超过1.2%时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备 中金属组件的寿命。馍(Ni)和铜(Cu)一样，有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。想要改善高温强度耐热性，有时就 加入馍(Ni)，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响。镒(Mn)能改善含铜(Cu),含硅(Si)合金的高温强度。若超过一定限度，易发生 Al-S

4、i-Fe-Mn四元化合物，容易 形成硬点以及降低热导性。镒(Mn)能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶 晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6化合物的另一作用是能溶解杂质铁(Fe),形成(Fe,Mn)Al6减小铁的有害影响。镒(Mn)是铝合金的重要元素，可以单独加入 Al-Mn二元合金，更多的是和其他镒合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有镒(Mn)。锌(Zn)若含有杂质锌(Zn),高温脆性大，但与汞(Hg)形成强化HgZn2对合金产生明显强度作用。JIS中规定在1.0%以内，但外国标准有到 3%的，这里所讲的当

5、然不是合金成份的锌(Zn),而是以杂质锌(Zn)的角色来说，它有使铸件产生裂纹的倾向。铭(Cr)铭(Cr)在铝中形成(CrFe)Al12和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金 有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低压力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性。钛(Ti)Al-Ti系合金产生包晶反应时，钛(Ti)的临界在合金中只需要微量可使机械性能提高，但导电率却下降。含量名勺为0.15% ,如有硼存在可以减少。在铝合金中有日还存在钙 (Ca),铅(Pb),锡(Sn)等杂质元素。这些元素由于熔点高低不一，结构不同， 与铝(Al)形成的化合物亦不同，因而对铝合金性能的

6、影响各不一样。钙(Ca)在铝中固溶度极低， 与铝(Al)形成CaAl4化合物，钙(Ca)能改善铝合金切削性能。铅 (Pb),锡(Sn)是低熔点金属，它们在铝(Al)中固 熔度不大，降低合金强度，但能改善切削性能。.二次铝合金锭可使用在哪些用途上？世界最初采用废铝料为原材料生产铝合金锭是在1904年美国之U.S.ReductionCo.其后西欧及日本各国亦陆续兴起此项工业。当时之生产设备只采用铁塔锅溶制，不但回收率低劣，亦无规格标准可供遵循，故品质参差极大，只限于家庭器具使用。直至 1946年二次大战以后，拜军需 航器开发之赐，铝合金技术无论在熔炼炉之改进以及溶制技术产品品质之提升上，均有长足之

7、进步，二次铝合金锭也因此为业界广泛使用，举凡：汽机车，电器，电脑，机械，家庭五金等，目前均大量使用二次铝合金锭来作为原材料。在此世界资源逐渐稀少，能源日渐耗竭的时代，因铝有极容易的再生性，故使用二次铝合金锭不仅节约能源，亦形成良好的资源再回收炼，是既环保又经济的选择。.纯锌锭与锌合金有何不同？纯锌：是经过开采提炼出高纯度锌含量的有色金属。如直接用于铸造对于铸件韧性虽佳但不具强度，物理性能不佳。锌合金锭：是以纯锌为原料，依照国际标准或特殊要求添加其他元素，改善纯锌在铸造性，化学性及物理性的不足调配出来的合金。适用于铸造并能使铸件有好的表现。.锌合金当中各项主要元素及微量元素对铸造性能和铸件性能有

8、什幺影响？以下对几个主要元素略作说明：铝(Al)它是主要成份，有改善机械性能，提高流动性的作用，能防止铁(Fe)的侵蚀和腐蚀。超过 4.5%会变脆， 低于3.5%强度，硬度会降低，流动性变差。铜(Cu)铜(Cu)含量超过1.25%可以明显增加合金强度与硬度。但Al-Cu的析出，压铸后会收缩，继而转为膨胀，使铸件尺寸不稳定。镁(Mg)为抑制晶粒间的腐蚀而加入少量的镁(Mg),镁(Mg)的含量超过了规定值，就会使流动性变差，并且也容易产生热脆性，冲击值也降低。铅(Pb)锡(Sn)镉(Cd)铅(Pb)含量的增加可以降低锌(Zn)的硬度，增加锌(Zn)的溶解度，但是在行铝(Al)的锌合金中，铅(Pb)

9、 锡(Sn)镉(Cd)任意一种超过规定量都会产生腐蚀。这种腐蚀是不规则的，经过某段时间以后才产生，而 且在高温，高湿气氛下，腐蚀得特别快。铁(Fe)铁(Fe)虽然能明显提高锌(Zn)的再结晶温度，减缓再结晶的过程，但是在压铸熔炼当中铁(Fe)来至铁塔锅，鹅颈管和溶化用具，固溶于锌(Zn)铝(Al)所带的铁(Fe)是极微量的，超过了固溶限的铁(Fe)会以FeAl3 结晶出来。铁(Fe)所造成的缺陷多发生渣滓以 FeAl3的化合物浮起。铸件变脆，机加工性能变差。铁(Fe) 的流动性会影响铸件表面的光滑度。.在铸造过程中除了铝锌合金锭当中各元素的含量控制的稳定性以外，造成铸件缺陷的种类原因及防止方法

10、为何？铸件之缺陷种类繁多其原因亦甚复杂，如：铸造温度，铸造前之除气，除渣处理不完全而形成存气量过高或非金属介在物之混入以及回炉料添加比例再精炼，辅料配方，模具设计及压铸工艺等等。有关温度，辅料及常见的铸件缺陷及改善建议如下：浇铸温度：指铝液浇入压室至充型腔时的平均温度。铝合金压铸时的各合金浇注温度见下表：铝合金浇注温度(C )铸件壁厚 3 mm铸件壁厚 3 mm简单件复杂件简单件复杂件铝硅合金610650640 700590 630610650铝硅合金620650640 720600 640620650铝硅合金640650660 700620 660640680压铸模温度：压铸模既是换热器又是

11、蓄热器，在生产前预热以避免金属液激冷；减少压铸模的疲劳应力，故在压铸过程中需要保持一定的温度。铝合金压铸件的压铸模工作温度见下表：压铸铝合金压铸模工作温度(C ).铸件壁厚 3 mm铸件壁厚 3 mm简单件复杂件简单件复杂件压铸模工作温 度预热温度150180200230120 150150180连续工作持续温度180 240250280150180180 2200一、压铸用涂料：1、涂料的作用：预防粘模，减少压铸模的导热，改善铝液的成型性，避免铝液对压铸模的直接冲刷，改善压铸模的填充条件，对压铸模起润滑作用。2、铝合金压铸件的常用涂料：(1)5%氧化锌+1.2%水玻璃+水(2)胶体石墨(3)

12、 ( 3%5% ) 聚乙烯+煤油二、压铸件缺陷及防止方法：铝合金在压铸过程中，除因铝液处理不当(包括除气，变质，合金成份 )而造成产品的化学成份及力学性能不合格外，还因压铸工艺选择不当或成型模，装配，涂料使用不当等多种原因引起铸件出现缺陷，常见的缺陷如下表：缺陷类型产生原因防止方法长砂，变形压射力过大减小压射力hi,气泡，缩孔，疏松，欠铸_压射力过小增大压射力,痕及花纹，网状毛边，粘膜拉伤，气孔，缩孔， 疏松浇注温度过高降低浇注温度令隔，欠铸浇注温度过低升高浇注温度,陷，粘膜拉伤模温过高降低模温宛痕及花纹，网状毛边，冷隔，裂？纹模温过低升高模温怏拉伤，气孔_压射速度过大减小压射速度,陷，冷隔，

13、气孔，欠铸，流痕及花纹_排气/、畅开排气槽等上学成分不合格，夹渣，硬点_铝液除气等处理不当严格铝液处理规程印痕，分层，机械拉伤，粘膜，拉伤，裂纹_设计，装配不当改进设计，注意装配工艺技术和装备我公司主要是以国内回收及工矿企业产生的高等级干净的废铝作为生产原料，生产各种铸造用再生铝合金锭。目前自有 60吨煤气反射熔炼炉1台，25吨煤气反射熔炼炉 3台，连续自动铸锭机流水线2条，铝灰处理机2套，55千瓦布袋除尘器1套。主要生产工艺流程：原料采购一原材料检验一称重入库一配料一称重出库一投炉一熔化一除渣一合金化一精炼一除气一除渣一成分检验一浇铸一成品 检验一称重一包装一入库一发运。1铸锭表面不平整，有

14、较多蜂窝状孔洞、龟裂A.当合金含硅量达到12%左右时，合金结晶温度间隔变得狭窄，凝固时铸锭顶部会产生缩孔、缩松现象，这是合金本身性质所造成，为共晶硅铝明的特性.ADC-12合金尤其会产生这种现象.硅含量在 10.5%以下时，龟裂现象不会发生。B.输送带的抖动(震动),加速了合金液的凝固，导致缩孔、缩松深度的增加，产生蜂窝状的孔洞，这是外 界因素而引起的，对内在质量并无影响。C.与生、熟原料配比比例有密切关系。2熔汤浓浓的流动性差，难压铸，若再加温，易过火任何金属熔化成液体后，都会产生锅底物(沉淀物),高品位与低品位的金属，只是锅底物多少之别而已.这与原材料的纯度有密切关系.配成合金后，铝硅合金

15、中要加入10%左右的硅.原料金属硅就带入钙(Ca)、铁(Fe)等杂质，并增加了氧化钙、氧化亚铁等杂质.锅底物主要为金属化合物及非金属化合物附杂质，升高温度不起作用，经分光化验发现，成份完全走了样，不能再用于浇铸件.由此，操作时必须注意： A.铝合金锭熔炼出汤时，沉底料一定要隔离分开，不能混入汤料中铸锭；B.用户在压铸生产过程中，每一日锅铝汤需在浇到一定剩余量时清理锅底沉淀物及清理塔锅，不允许在浇注过程中不断加入浇冒口、废铸件、飞边铝屑，使锅底沉淀物逐渐越积越多，最后形成一锅铝汤粘乎乎呈浆糊状，不但失去流动性，而且清锅也很困难.很多国内用户经常发生这种情况。3熔汤沉底物多，呈厚浆糊状，若究其分光

16、，Fe、Mn成份常超过2%以上 参阅上题答案：熔汤内沉淀料太多，沉淀料(锅底物)经分光，合金成份已混乱，镒(Mn)与铁(Fe)业已形成(Fe.Mn)AL6 化合物.锅底物已反复沉积，要求用户及时改正熔炼方法 ，按题2正确工艺操作办理。4易粘模，脱模不畅A.选用的脱模齐J品质不好，如水剂石墨脱模剂，导致铸件不能顺利从型腔滑出B.合金中杂质含量超标C.模具脱模余度太小，使脱模不畅D.旧模具龟裂处太多，造成粘模E.合金中铁含量过低，低于压铸工艺要求的标准范围，也会造成粘模5铝锭断面有夹渣，熔汤产生连续性金黄色浮渣、黑色悬浮粒浮渣铝合金熔炼过程中，常用除渣剂、变质剂、除镁剂等熔剂，这些添加剂的原材料主

17、要由氟化物、硝酸盐、氯化物等组成，这些卤碱属元素化合物在挥发时会引起金黄色浮渣；黑色悬浮粒浮渣的产生，主要是因为硅的熔点高达摄氏 1,4120C,在铝合金熔炼过程中，若未按操作规程，将硅彻底熔成固溶体，初生态硅 存在于铝汤中则浮于液面呈黑色悬浮状.所以除渣工序一定不能马虎 ，必须按工艺规程操作，并切实选用碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐等配成的熔剂，使化学反应生成物形成容易与铝液分离的干性渣。6熔汤经严格除气步骤后，仍无法把气体除掉铝合金除气工艺已趋完善，有惰性气体除气法和固体熔剂除气法 .气体除气有氯气、僦气、氮气 ，还有三 气除气法；固体熔剂除气剂有六氯乙烷 C2c16、四氯化碳、硝酸钠无毒除气剂等

18、等 .只要操作合理，都 可以把铝液中的气体（H2）除掉.除气熔剂的首要条件是本身不能含气 ，这里的气是指来自水分（H2O）中的 氢气（H2）,所以除气剂本身对含气量的要求极为严格 ，生产时要作脱水处理.有时虽经除气操作，仍无法 把气体除掉，这往往是除气剂质量太差造成 .如除气剂中含水量过高、 除气剂放置时间太长、 泛潮变质 不新鲜等等.要实地观察对方厂家具体的使用、操作过程而协同解决之。7重力铸造时，活塞成品靠近冒口处有大量孔隙发生此乃铸造工艺、模具设计不当造成：活塞铸造工艺早已形成一套完整的设计 （JINGREN法），即鹅颈式 浇口系统.根据活塞直径大小、壁厚，按一侧或两侧，设单个或两个冒口

19、 （侧冒口 ）.有的生产厂为节约铝 液，只设计小浇口及小冒口 ，从而形成冒口过小，补缩不良，产生孔隙。8压铸后成品浇冒口剥离后，冒口处吃过成品处，导致不良率增高A.主要和压铸模具设计不合理有关，浇口尺寸太厚会造成带肉现象B.浇口位置设置在铸件薄壁处也会造成清理时带肉现象C.料饼（*）太薄，断口处有缩孔、夹杂物压铸件的浇注系统分内浇口、溢流槽、料饼（块）,是不设置冒口 的,所以称冒口 有误，应该称为料块（料饼）9开模时灌嘴处开裂A.模具设计、制作不合理，开模时其中顶杆长短不协调（不同步）B.顶出位置设计不合理C.原材料脆性较大、韧性不够.取样分析，即知端倪，要看具体铸件实物，以明确是属哪种原因造

20、成10铸件在后处理抛光、精加工、钻孔时脆裂 ，铸件易断A.铝硅合金含硅量偏高，料月,容易断裂B.铝合金液保温及搁置时间过长或合金液过热也会造成脆、裂11铸件合流处不能完全融合而残留明显界痕A.合金液温度低或*II具温度偏低，合金液流动性差，都会造成这种缺陷，主要是两股液流熔接不上B.填充速度低C.模具设计不合理，溢流槽分布位置不当D.比压偏低；每个铸件结构大小不同，要根据实物设计正确的铸造工艺12压铸时产品无法成形整套压铸工艺技术未掌握，建议对方压铸厂加强技术力量。13铸件表面有不规则黑色条纹，有水波纹A.涂料用量太多（采用水剂石墨涂料）B.模具温度太低（低于180C就要产生流痕）C.填充速度

21、太高产生水波纹14铸件表面发暗发黑，有氧化现象，有时长白毛A.铸件保存不当，露天堆放，淋雨暴晒；或堆放铸件处靠近电镀、热处理车间等B.作业环境太差，空气中有湿气，酸、碱气过重，均会导致铝铸件表面氧化C.脱模剂已变质15 .铸件表面有缺肉或粗糙面，铸件表面发生凹陷之产生原因学术名词凹陷，又叫缩凹、憋气,产生原因A.溢流槽太小、太少或某厚实处没有设溢流槽B.模具温度太高C.比压太低16铸件表面发生气泡铸件表皮下聚集气体鼓胀形成的泡，原因：A.模具温度太高B.填充速度太快，铝汤中卷入气体过多C.脱模剂或涂料发气量大D.合金熔炼温度太高，增锅炉选用焦炭作燃料更会发生此缺陷17铸件表面或断面有小针孔A.用户在合金精炼时除气要彻底，模具排气溢流槽分