鋁合金小知識

1、鋁合金小知識.純鋁錠與鋁合金有何不同？純鋁錠：鋁為存在于地表里除鐵(Fe)外含量居第二位之金屬元素，自電解法發(fā)明后，人類從地表取得鋁磯土，提煉出高純度(99.7%以上)的鋁，是以為純鋁錠。如直接用于鑄造對于鑄件韌性雖佳但不具強度， 物理性能不佳。鋁合金錠：絕大部分是以純鋁與回收鋁為原料，依照國際標(biāo)準(zhǔn)或特殊要求添加其他元素，如硅(Si),銅(Cu),鎂(Mg),鐵(Fe)，改善純鋁在鑄造性，化學(xué)性及物理性的不足調(diào)配出來的合 金。適用于鑄造并能使鑄件有好的表現(xiàn)。.鋁合金當(dāng)中各項主要元素及微量元素對鑄造性能和鑄件性能有什幺影響？ 以下對幾個主要元素略作說明：硅(Si)硅(Si)是改善流動性能的主要成

2、份。從共晶到過共晶都能得到最好的流動性。但結(jié)晶析出的硅(Si)易形成硬點，使切削性變差，所以一般都不讓它超過共晶點。另外，硅(Si)可改善抗拉強度，硬度，切削性已及高溫時強度，而使延伸率降低含量在10.5%-12.0%錠面易發(fā)生收縮但不影響質(zhì)量.銅(Cu)在鋁合金中固溶進銅(Cu),機械性能可以提高，切削性變好。不過，耐蝕性降低，容易發(fā)生熱間裂痕。 作為雜質(zhì)的銅(Cu)也是這樣。鎂(Mg)鋁鎂合金的耐蝕性最好，因此ADC5 , ADC6是耐蝕性合金，它的凝固范圍很大，所以有熱脆性，鑄件易產(chǎn)生裂紋，難以鑄造。作為雜質(zhì)的鎂(Mg),在Al-Si-Cu這種材料中，Mg2Si會使鑄件變脆，所以一般標(biāo)準(zhǔn)

3、在0.3%以內(nèi)。鐵(Fe)雜質(zhì)的鐵(Fe)會生成FeAl3的針狀結(jié)晶，由于壓鑄是急冷，所以析出的晶體很細(xì)，不能說是有害成份。含量低于0.7%則有不易脫模的現(xiàn)象，所以含鐵(Fe)0.8-1.0%反而好壓鑄。含有大量的鐵 (Fe),會生成金屬化合物，形成硬點。并且 (Fe)量超過1.2%時，降低合金流動性，損害鑄件的品質(zhì)，縮短壓鑄設(shè)備 中金屬組件的壽命。饃(Ni)和銅(Cu)一樣，有增加抗拉強度和硬度的傾向，對耐蝕性影響很大。想要改善高溫強度耐熱性，有時就 加入饃(Ni)，但在耐蝕性及熱導(dǎo)性方面有降低的影響。鎰(Mn)能改善含銅(Cu),含硅(Si)合金的高溫強度。若超過一定限度，易發(fā)生 Al-S

4、i-Fe-Mn四元化合物，容易 形成硬點以及降低熱導(dǎo)性。鎰(Mn)能阻止鋁合金的再結(jié)晶過程，提高再結(jié)晶溫度，并能顯著細(xì)化再結(jié)晶 晶粒。再結(jié)晶晶粒的細(xì)化主要是通過MnAl6化合物彌散質(zhì)點對再結(jié)晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl6化合物的另一作用是能溶解雜質(zhì)鐵(Fe),形成(Fe,Mn)Al6減小鐵的有害影響。鎰(Mn)是鋁合金的重要元素，可以單獨加入 Al-Mn二元合金，更多的是和其他鎰合金元素一同加入，因此大多鋁合金中均含有鎰(Mn)。鋅(Zn)若含有雜質(zhì)鋅(Zn),高溫脆性大，但與汞(Hg)形成強化HgZn2對合金產(chǎn)生明顯強度作用。JIS中規(guī)定在1.0%以內(nèi)，但外國標(biāo)準(zhǔn)有到 3%的，這里所講的當(dāng)

5、然不是合金成份的鋅(Zn),而是以雜質(zhì)鋅(Zn)的角色來說，它有使鑄件產(chǎn)生裂紋的傾向。銘(Cr)銘(Cr)在鋁中形成(CrFe)Al12和(CrMn)Al12等金屬間化合物，阻礙再結(jié)晶的形核和長大過程，對合金 有一定的強化作用，還能改善合金韌性和降低壓力腐蝕開裂敏感性。但會增加淬火敏感性。鈦(Ti)Al-Ti系合金產(chǎn)生包晶反應(yīng)時，鈦(Ti)的臨界在合金中只需要微量可使機械性能提高，但導(dǎo)電率卻下降。含量名勺為0.15% ,如有硼存在可以減少。在鋁合金中有日還存在鈣 (Ca),鉛(Pb),錫(Sn)等雜質(zhì)元素。這些元素由于熔點高低不一，結(jié)構(gòu)不同， 與鋁(Al)形成的化合物亦不同，因而對鋁合金性能的

6、影響各不一樣。鈣(Ca)在鋁中固溶度極低， 與鋁(Al)形成CaAl4化合物，鈣(Ca)能改善鋁合金切削性能。鉛 (Pb),錫(Sn)是低熔點金屬，它們在鋁(Al)中固 熔度不大，降低合金強度，但能改善切削性能。.二次鋁合金錠可使用在哪些用途上？世界最初采用廢鋁料為原材料生產(chǎn)鋁合金錠是在1904年美國之U.S.ReductionCo.其后西歐及日本各國亦陸續(xù)興起此項工業(yè)。當(dāng)時之生產(chǎn)設(shè)備只采用鐵塔鍋溶制，不但回收率低劣，亦無規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)可供遵循，故品質(zhì)參差極大，只限于家庭器具使用。直至 1946年二次大戰(zhàn)以后，拜軍需 航器開發(fā)之賜，鋁合金技術(shù)無論在熔煉爐之改進以及溶制技術(shù)產(chǎn)品品質(zhì)之提升上，均有長足之

7、進步，二次鋁合金錠也因此為業(yè)界廣泛使用，舉凡：汽機車，電器，電腦，機械，家庭五金等，目前均大量使用二次鋁合金錠來作為原材料。在此世界資源逐漸稀少，能源日漸耗竭的時代，因鋁有極容易的再生性，故使用二次鋁合金錠不僅節(jié)約能源，亦形成良好的資源再回收煉，是既環(huán)保又經(jīng)濟的選擇。.純鋅錠與鋅合金有何不同？純鋅：是經(jīng)過開采提煉出高純度鋅含量的有色金屬。如直接用于鑄造對于鑄件韌性雖佳但不具強度，物理性能不佳。鋅合金錠：是以純鋅為原料，依照國際標(biāo)準(zhǔn)或特殊要求添加其他元素，改善純鋅在鑄造性，化學(xué)性及物理性的不足調(diào)配出來的合金。適用于鑄造并能使鑄件有好的表現(xiàn)。.鋅合金當(dāng)中各項主要元素及微量元素對鑄造性能和鑄件性能有

8、什幺影響？以下對幾個主要元素略作說明：鋁(Al)它是主要成份，有改善機械性能，提高流動性的作用，能防止鐵(Fe)的侵蝕和腐蝕。超過 4.5%會變脆， 低于3.5%強度，硬度會降低，流動性變差。銅(Cu)銅(Cu)含量超過1.25%可以明顯增加合金強度與硬度。但Al-Cu的析出，壓鑄后會收縮，繼而轉(zhuǎn)為膨脹，使鑄件尺寸不穩(wěn)定。鎂(Mg)為抑制晶粒間的腐蝕而加入少量的鎂(Mg),鎂(Mg)的含量超過了規(guī)定值，就會使流動性變差，并且也容易產(chǎn)生熱脆性，沖擊值也降低。鉛(Pb)錫(Sn)鎘(Cd)鉛(Pb)含量的增加可以降低鋅(Zn)的硬度，增加鋅(Zn)的溶解度，但是在行鋁(Al)的鋅合金中，鉛(Pb)

9、 錫(Sn)鎘(Cd)任意一種超過規(guī)定量都會產(chǎn)生腐蝕。這種腐蝕是不規(guī)則的，經(jīng)過某段時間以后才產(chǎn)生，而 且在高溫，高濕氣氛下，腐蝕得特別快。鐵(Fe)鐵(Fe)雖然能明顯提高鋅(Zn)的再結(jié)晶溫度，減緩再結(jié)晶的過程，但是在壓鑄熔煉當(dāng)中鐵(Fe)來至鐵塔鍋，鵝頸管和溶化用具，固溶于鋅(Zn)鋁(Al)所帶的鐵(Fe)是極微量的，超過了固溶限的鐵(Fe)會以FeAl3 結(jié)晶出來。鐵(Fe)所造成的缺陷多發(fā)生渣滓以 FeAl3的化合物浮起。鑄件變脆，機加工性能變差。鐵(Fe) 的流動性會影響鑄件表面的光滑度。.在鑄造過程中除了鋁鋅合金錠當(dāng)中各元素的含量控制的穩(wěn)定性以外，造成鑄件缺陷的種類原因及防止方法

10、為何？鑄件之缺陷種類繁多其原因亦甚復(fù)雜，如：鑄造溫度，鑄造前之除氣，除渣處理不完全而形成存氣量過高或非金屬介在物之混入以及回爐料添加比例再精煉，輔料配方，模具設(shè)計及壓鑄工藝等等。有關(guān)溫度，輔料及常見的鑄件缺陷及改善建議如下：澆鑄溫度：指鋁液澆入壓室至充型腔時的平均溫度。鋁合金壓鑄時的各合金澆注溫度見下表：鋁合金澆注溫度(C )鑄件壁厚 3 mm鑄件壁厚 3 mm簡單件復(fù)雜件簡單件復(fù)雜件鋁硅合金610650640 700590 630610650鋁硅合金620650640 720600 640620650鋁硅合金640650660 700620 660640680壓鑄模溫度：壓鑄模既是換熱器又是

11、蓄熱器，在生產(chǎn)前預(yù)熱以避免金屬液激冷；減少壓鑄模的疲勞應(yīng)力，故在壓鑄過程中需要保持一定的溫度。鋁合金壓鑄件的壓鑄模工作溫度見下表：壓鑄鋁合金壓鑄模工作溫度(C ).鑄件壁厚 3 mm鑄件壁厚 3 mm簡單件復(fù)雜件簡單件復(fù)雜件壓鑄模工作溫 度預(yù)熱溫度150180200230120 150150180連續(xù)工作持續(xù)溫度180 240250280150180180 2200一、壓鑄用涂料：1、涂料的作用：預(yù)防粘模，減少壓鑄模的導(dǎo)熱，改善鋁液的成型性，避免鋁液對壓鑄模的直接沖刷，改善壓鑄模的填充條件，對壓鑄模起潤滑作用。2、鋁合金壓鑄件的常用涂料：(1)5%氧化鋅+1.2%水玻璃+水(2)膠體石墨(3)

12、 ( 3%5% ) 聚乙烯+煤油二、壓鑄件缺陷及防止方法：鋁合金在壓鑄過程中，除因鋁液處理不當(dāng)(包括除氣，變質(zhì)，合金成份 )而造成產(chǎn)品的化學(xué)成份及力學(xué)性能不合格外，還因壓鑄工藝選擇不當(dāng)或成型模，裝配，涂料使用不當(dāng)?shù)榷喾N原因引起鑄件出現(xiàn)缺陷，常見的缺陷如下表：缺陷類型產(chǎn)生原因防止方法長砂，變形壓射力過大減小壓射力hi,氣泡，縮孔，疏松，欠鑄_壓射力過小增大壓射力,痕及花紋，網(wǎng)狀毛邊，粘膜拉傷，氣孔，縮孔， 疏松澆注溫度過高降低澆注溫度令隔，欠鑄澆注溫度過低升高澆注溫度,陷，粘膜拉傷模溫過高降低模溫宛痕及花紋，網(wǎng)狀毛邊，冷隔，裂？紋模溫過低升高模溫怏拉傷，氣孔_壓射速度過大減小壓射速度,陷，冷隔，

13、氣孔，欠鑄，流痕及花紋_排氣/、暢開排氣槽等上學(xué)成分不合格，夾渣，硬點_鋁液除氣等處理不當(dāng)嚴(yán)格鋁液處理規(guī)程印痕，分層，機械拉傷，粘膜，拉傷，裂紋_設(shè)計，裝配不當(dāng)改進設(shè)計，注意裝配工藝技術(shù)和裝備我公司主要是以國內(nèi)回收及工礦企業(yè)產(chǎn)生的高等級干凈的廢鋁作為生產(chǎn)原料，生產(chǎn)各種鑄造用再生鋁合金錠。目前自有 60噸煤氣反射熔煉爐1臺，25噸煤氣反射熔煉爐 3臺，連續(xù)自動鑄錠機流水線2條，鋁灰處理機2套，55千瓦布袋除塵器1套。主要生產(chǎn)工藝流程：原料采購一原材料檢驗一稱重入庫一配料一稱重出庫一投爐一熔化一除渣一合金化一精煉一除氣一除渣一成分檢驗一澆鑄一成品 檢驗一稱重一包裝一入庫一發(fā)運。1鑄錠表面不平整，有

14、較多蜂窩狀孔洞、龜裂A.當(dāng)合金含硅量達(dá)到12%左右時，合金結(jié)晶溫度間隔變得狹窄，凝固時鑄錠頂部會產(chǎn)生縮孔、縮松現(xiàn)象，這是合金本身性質(zhì)所造成，為共晶硅鋁明的特性.ADC-12合金尤其會產(chǎn)生這種現(xiàn)象.硅含量在 10.5%以下時，龜裂現(xiàn)象不會發(fā)生。B.輸送帶的抖動(震動),加速了合金液的凝固，導(dǎo)致縮孔、縮松深度的增加，產(chǎn)生蜂窩狀的孔洞，這是外 界因素而引起的，對內(nèi)在質(zhì)量并無影響。C.與生、熟原料配比比例有密切關(guān)系。2熔湯濃濃的流動性差，難壓鑄，若再加溫，易過火任何金屬熔化成液體后，都會產(chǎn)生鍋底物(沉淀物),高品位與低品位的金屬，只是鍋底物多少之別而已.這與原材料的純度有密切關(guān)系.配成合金后，鋁硅合金

15、中要加入10%左右的硅.原料金屬硅就帶入鈣(Ca)、鐵(Fe)等雜質(zhì)，并增加了氧化鈣、氧化亞鐵等雜質(zhì).鍋底物主要為金屬化合物及非金屬化合物附雜質(zhì)，升高溫度不起作用，經(jīng)分光化驗發(fā)現(xiàn)，成份完全走了樣，不能再用于澆鑄件.由此，操作時必須注意： A.鋁合金錠熔煉出湯時，沉底料一定要隔離分開，不能混入湯料中鑄錠；B.用戶在壓鑄生產(chǎn)過程中，每一日鍋鋁湯需在澆到一定剩余量時清理鍋底沉淀物及清理塔鍋，不允許在澆注過程中不斷加入澆冒口、廢鑄件、飛邊鋁屑，使鍋底沉淀物逐漸越積越多，最后形成一鍋鋁湯粘乎乎呈漿糊狀，不但失去流動性，而且清鍋也很困難.很多國內(nèi)用戶經(jīng)常發(fā)生這種情況。3熔湯沉底物多，呈厚漿糊狀，若究其分光

16、，F(xiàn)e、Mn成份常超過2%以上 參閱上題答案：熔湯內(nèi)沉淀料太多，沉淀料(鍋底物)經(jīng)分光，合金成份已混亂，鎰(Mn)與鐵(Fe)業(yè)已形成(Fe.Mn)AL6 化合物.鍋底物已反復(fù)沉積，要求用戶及時改正熔煉方法 ，按題2正確工藝操作辦理。4易粘模，脫模不暢A.選用的脫模齊J品質(zhì)不好，如水劑石墨脫模劑，導(dǎo)致鑄件不能順利從型腔滑出B.合金中雜質(zhì)含量超標(biāo)C.模具脫模余度太小，使脫模不暢D.舊模具龜裂處太多，造成粘模E.合金中鐵含量過低，低于壓鑄工藝要求的標(biāo)準(zhǔn)范圍，也會造成粘模5鋁錠斷面有夾渣，熔湯產(chǎn)生連續(xù)性金黃色浮渣、黑色懸浮粒浮渣鋁合金熔煉過程中，常用除渣劑、變質(zhì)劑、除鎂劑等熔劑，這些添加劑的原材料主

17、要由氟化物、硝酸鹽、氯化物等組成，這些鹵堿屬元素化合物在揮發(fā)時會引起金黃色浮渣；黑色懸浮粒浮渣的產(chǎn)生，主要是因為硅的熔點高達(dá)攝氏 1,4120C,在鋁合金熔煉過程中，若未按操作規(guī)程，將硅徹底熔成固溶體，初生態(tài)硅 存在于鋁湯中則浮于液面呈黑色懸浮狀.所以除渣工序一定不能馬虎 ，必須按工藝規(guī)程操作，并切實選用碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽等配成的熔劑，使化學(xué)反應(yīng)生成物形成容易與鋁液分離的干性渣。6熔湯經(jīng)嚴(yán)格除氣步驟后，仍無法把氣體除掉鋁合金除氣工藝已趨完善，有惰性氣體除氣法和固體熔劑除氣法 .氣體除氣有氯氣、僦氣、氮氣 ，還有三 氣除氣法；固體熔劑除氣劑有六氯乙烷 C2c16、四氯化碳、硝酸鈉無毒除氣劑等

18、等 .只要操作合理，都 可以把鋁液中的氣體（H2）除掉.除氣熔劑的首要條件是本身不能含氣 ，這里的氣是指來自水分（H2O）中的 氫氣（H2）,所以除氣劑本身對含氣量的要求極為嚴(yán)格 ，生產(chǎn)時要作脫水處理.有時雖經(jīng)除氣操作，仍無法 把氣體除掉，這往往是除氣劑質(zhì)量太差造成 .如除氣劑中含水量過高、 除氣劑放置時間太長、 泛潮變質(zhì) 不新鮮等等.要實地觀察對方廠家具體的使用、操作過程而協(xié)同解決之。7重力鑄造時，活塞成品靠近冒口處有大量孔隙發(fā)生此乃鑄造工藝、模具設(shè)計不當(dāng)造成：活塞鑄造工藝早已形成一套完整的設(shè)計 （JINGREN法），即鵝頸式 澆口系統(tǒng).根據(jù)活塞直徑大小、壁厚，按一側(cè)或兩側(cè)，設(shè)單個或兩個冒口

19、 （側(cè)冒口 ）.有的生產(chǎn)廠為節(jié)約鋁 液，只設(shè)計小澆口及小冒口 ，從而形成冒口過小，補縮不良，產(chǎn)生孔隙。8壓鑄后成品澆冒口剝離后，冒口處吃過成品處，導(dǎo)致不良率增高A.主要和壓鑄模具設(shè)計不合理有關(guān)，澆口尺寸太厚會造成帶肉現(xiàn)象B.澆口位置設(shè)置在鑄件薄壁處也會造成清理時帶肉現(xiàn)象C.料餅（*）太薄，斷口處有縮孔、夾雜物壓鑄件的澆注系統(tǒng)分內(nèi)澆口、溢流槽、料餅（塊）,是不設(shè)置冒口 的,所以稱冒口 有誤，應(yīng)該稱為料塊（料餅）9開模時灌嘴處開裂A.模具設(shè)計、制作不合理，開模時其中頂桿長短不協(xié)調(diào)（不同步）B.頂出位置設(shè)計不合理C.原材料脆性較大、韌性不夠.取樣分析，即知端倪，要看具體鑄件實物，以明確是屬哪種原因造

20、成10鑄件在后處理拋光、精加工、鉆孔時脆裂 ，鑄件易斷A.鋁硅合金含硅量偏高，料月,容易斷裂B.鋁合金液保溫及擱置時間過長或合金液過熱也會造成脆、裂11鑄件合流處不能完全融合而殘留明顯界痕A.合金液溫度低或*II具溫度偏低，合金液流動性差，都會造成這種缺陷，主要是兩股液流熔接不上B.填充速度低C.模具設(shè)計不合理，溢流槽分布位置不當(dāng)D.比壓偏低；每個鑄件結(jié)構(gòu)大小不同，要根據(jù)實物設(shè)計正確的鑄造工藝12壓鑄時產(chǎn)品無法成形整套壓鑄工藝技術(shù)未掌握，建議對方壓鑄廠加強技術(shù)力量。13鑄件表面有不規(guī)則黑色條紋，有水波紋A.涂料用量太多（采用水劑石墨涂料）B.模具溫度太低（低于180C就要產(chǎn)生流痕）C.填充速度

21、太高產(chǎn)生水波紋14鑄件表面發(fā)暗發(fā)黑，有氧化現(xiàn)象，有時長白毛A.鑄件保存不當(dāng)，露天堆放，淋雨暴曬；或堆放鑄件處靠近電鍍、熱處理車間等B.作業(yè)環(huán)境太差，空氣中有濕氣，酸、堿氣過重，均會導(dǎo)致鋁鑄件表面氧化C.脫模劑已變質(zhì)15 .鑄件表面有缺肉或粗糙面，鑄件表面發(fā)生凹陷之產(chǎn)生原因?qū)W術(shù)名詞凹陷，又叫縮凹、憋氣,產(chǎn)生原因A.溢流槽太小、太少或某厚實處沒有設(shè)溢流槽B.模具溫度太高C.比壓太低16鑄件表面發(fā)生氣泡鑄件表皮下聚集氣體鼓脹形成的泡，原因：A.模具溫度太高B.填充速度太快，鋁湯中卷入氣體過多C.脫模劑或涂料發(fā)氣量大D.合金熔煉溫度太高，增鍋爐選用焦炭作燃料更會發(fā)生此缺陷17鑄件表面或斷面有小針孔A.用戶在合金精煉時除氣要徹底，模具排氣溢流槽分