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铸造铝合金知识

发布日期:2019-06-07 作者: 点击:

  铝合金当中各项主要元素对铸造性能影响

  

  硅 (Si)

  

  硅(Si)是改善流动性能的主要成分.从共晶到过共晶都能得到好的流动性.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)

  

  钙铝合金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,容易发生热闲裂痕.作爲杂质的铜(Cu)也是这样.

  

  镁(Mg)

  

  铝镁合金的耐腐蚀性好,因此ADC5,ADC6是耐腐蚀性合金,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.作爲杂质的镁(Mg),在Al-Si-Cu这种材料中,Mg2Si会使铸件变脆,所以一般标准在0.3%以内.

  

  鉄(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。并且含铁(Fe)量过1.2 %时,降低合金流动性,损害铸件的质量,缩短压铸设备中金属元件的寿命.

  

  镍(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,有时就加入镍(Ni),但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响.

  

  锰(Mn)

  

  能改善含铜(Cu),含硅(Si)合金的高温强度。若超过一定限度,易生成Al-Si-Fe-Mn四元化合物,容易形成硬点以及降低导热性。锰(Mn)能阻止铝合金的再结晶过程,提高再结晶温度,并能显着细化再结晶晶粒。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。锰(Mn)是铝合金的重要元素,可以单独加入Al-Mn二元合金,更多的是和其他合金元素一同加入,因此大多铝合金中均含有锰(Mn).

  

  锌(Zn)

  

  若含有杂质锌(Zn),高温脆性大,但与汞(Hg)形成强化HgZn2对合金産生明显强度作用。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,它有使铸件産生裂纹的倾向.

  

  铬(Cr)

  

  铬(Cr)在铝中形成(CrFe)Al7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应力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性.

  

  钛(Ti)

  

  在合金中只需微量可使机械性能提高,但导电率却下降.Al-Ti系合金産生包晶反应时,钛(Ti)的临界含量约爲0.15%,如有硼存在可以减少.

  

  磷(P)

  

  磷加入Al中只形成一种金属化合物为AlP,在800摄氏度以下都会形成AlP至1000摄氏度还不会溶解。亦不会分解,其晶系之格子常数a为5.42A原子短距离2.35A,在合金中Si析出时成异种核作用而成爲Si初晶核而使Si结晶细化,其改良作用经多次实验Na与P之比较Si8-14%为Na较爲有效15%以上至20%左右,则P之效果比较优越.用于细化者如S(硫),PbS(硫化铅),皆有细化作用未被普遍使用而已.

  

  锡(Sn)

  

  锡与Al之共晶温度爲228.3℃,Al对Sn则完全无溶解度,如含量不多则凝结在结晶粒间成共晶状态如温度在228.3℃以上时则成熔融状态在坚铸状态合金中,则回发生热裂情形在Al—Cu系合金中Sn如超过0.1回使自然时效迟化,在耐蚀性合金(Al-Si系、Al-Mg系)之中Sn即以不过0.3才不会影响耐蚀性,但特殊现象是要求高度切削性时,即必须以Sn、Pb、Bi等偏晶反应元素来促使良好之切削效果.

  

  铅(Pb)

  

  铅与铝亦是以偏晶反映成共晶而无金属化合物存在,与Sn一样虽然微量之Pb亦无法融入ɑ固溶体,而凝结时析出于结晶粒间,至326.8℃时还是液态一成熟脆性之原因,Pb在1.52%以上时随温度之升高成熔融状态,而分爲二相在凝结时,成球状析出于结晶粒,因其电极电位爲-0.55V,故会对耐蚀性严重损害。特殊用途只有与Sn、Zn、Cd等做成低溶点合金,在铝合金之软焊用焊条.

  

  钙(Ca)

  

  钙(金属钙)与水反应而産生H2其化学反应之强烈由此可知在Al溶汤中之氧化作用比Mg尤爲活泼,Al-Ca之合金耐蚀性低劣,铸物表面会形成粘稠之青色皮膜,在Al-Si合金中之Si大体可氛围一部分与Fe化合而另一部分之Si则固熔于Al中而导致导电率下降,如添加少许Ca使形成CaSi2金属化合物,来改变SiCa固溶体之性质则导电率会大大提高,CaSi2金属化合物会形成合金铸面出现皱纹之作用在一般合金中因影响铸件表面所以Ca之存在,除AC8B利用出现抽问之外其他合金皆被嫌弃,因Ca对铸造性、流动性有不良影响(AC3A、AC2A)。如ADC-12之有害程度,即在0.05以上较爲显着,0.05以下则无大碍,再者CaSi2有容易引起对Ca存在则弊多欲利。Al-Si-Ca系成三元共晶析出,共晶点爲576.5℃其中CaSi2爲四角型黑色结晶.

  

  钠(Na)

  

  钠与铝二元系爲偏晶反应659℃对Al之溶解度爲0.003,在结晶粒间析出其Na沥至97.5℃,则溶解成液态是爲热脆性之原因,对硅系合金之改良作用(微细化)已广泛被工业界采用,因Si在5%以下结晶不会粗化至12%爲大,因此要使此类合金之伸长率超过5%,则无轻细化处理无法达到以往有使用NaF而将汤温提高至800℃促进结晶微细化之方法,但因铝汤超过800℃以上时会衍生很多问题,虽可达到细化之目的,但在合金的其他方面又生出另外的问题 ,所以不见理想。直至Na被加入合金中获得细化才算解决了此类问题,但若使用超量亦会发生过改良(OVER-MODIFICATION)现象而使合金脆化,通常之用量在0.05-0.1%爲宜,其改良作用是加Na使形成AlNaSi4金属化合物其共晶浓度爲Si11.7%、Na0.017%如此则在结晶时直接防阻Si之扩散而使树枝状结晶无法形成凝结后则出现细化之组织。此种细化机构自证实Na之效用后,则陆续被提出稀土类金属皆有如上述之作用。如NaF爲例则化学式如下:Al+3NAF—>AlF3+3Na,所以只捏准起作用分解点则可灵活运用.

  

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