(完整版)铝合金锭中各种元素的作用
铝合金中各种元素的作用
铝合金中各种元素的作用一、合金元素影响铜元素Cu铝铜合金富铝部分548时，铜在铝中的最大溶解度为5.65%，温度降到302时，铜的溶解度为0.45%。
铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。
铝合金中铜含量通常在2.5%～5%，铜含量在4%～6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。
铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。
硅元素SiAl—Si合金系富铝部分在共晶温度577时，硅在固溶体中的最大溶解度为1.65%。
尽管溶解度随温度降低而减少，介这类合金一般是不能热处理强化的。
铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。
若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。
镁和硅的质量比为1.73∶1。
设计Al－Mg－Si系合金成分时，基体上按此比例配置镁和硅的含量。
有的Al－Mg－Si合金，为了提高强度，加入适量的铜，同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。
Al－Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部分Mg2Si在铝中的最大溶解度为1.85%，且随温度的降低而减速小。
变形铝合金中，硅单独加入铝中只限于焊接材料，硅加入铝中亦有一定的强化作用。
镁元素MgAl－Mg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在大部分工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性良好，抗蚀性也好，并有中等强度。
镁对铝的强化是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高瞻远34MPa。
如果加入1%以下的锰，可能补充强化作用。
因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。
锰元素MnAl－Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度658时，锰在固溶体中的最大溶解度为1.82%。
合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达最大值。
压铸铝合金中各元素的作用和影响
压铸铝合金中各元素的作用和影响1. 硅（Si）硅是大多数压铸铝合金的主要元素。
它能改善合金的铸造性能。
硅与铝能组成固溶体。
在577℃时，硅在铝中的溶解度为1.65％，室温时为0.2％、含硅量至11.7％时，硅与铝形成共晶体。
提高合金的高温造型性，减少收缩率，无热裂倾向。
二元铝基合金有高的耐蚀性。
当合金中含硅量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又多时，即出现游离硅的硬质点，使切削加工困难，高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。
2. 铜（Cu）铜和铝组成固溶体，当温度在548℃时，铜在铝中的溶解度应为5.65％，室温时降至0.1％左右，增加含铜量，能提高合金的流动性，抗拉强度和硬度，但降低了耐蚀性和塑性，热裂倾向增大。
3. 镁（Mg）在高硅铝合金中加入少量（约0.2～0.3％）的镁，可提高强度和屈服极限，提高了合金的切削加工性。
含镁8％的铝合金具有优良的耐蚀性，但其铸造性能差，在高温下的强度和塑性都低，冷却时收缩大，故易产生热裂和形成疏松。
4. 锌（Zn）锌在铝合金中能提高流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，故应控制锌的含量在规定范围中。
至于含锌量很高的ZL401铝合金却具有较好的铸造性能和机械性能，切削加工也比较好。
5. 铁（Fe）在所有铝合金中都含有害杂质。
因铝合金中含铁量太高时，铁以FeAl3、Fe2Al7 和Al－Si－Fe的片状或针状组织存在于合金中，降低机械性能，这种组织还会使合金的流动性减低，热裂性增大，但由于铝合金对模具的粘附作用十分强烈，当铁含量在0.6％以下时尤为强烈。
当超过0.6％后，粘模现象便大为减轻，故含铁量一般应控制在0.6～1％范围内对压铸是有好处的，但最高不能超过 1.5％。
6. 锰（Mn）锰在铝合金中能减少铁的有害影响，能使铝合金中由铁形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织，故一般铝合金允许有0.5％以下的锰存在。
含锰量过高时，会引起偏析。
7. 镍（Ni）镍在铝合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性。
铝合金中各种主要元素起什么作用
硅(Si)是改善流动性能的主要成份。
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、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。
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-Cu-Si这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在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。
并且含铁(Fe)量过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。
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- P+o { T*T f;X}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)。
铝合金中元素用途
铬 铬在 Al-Mg-Si 系、Al-Mg-Zn 系、Al-Mg 系合金中常见的添加元素。600℃时，铬在 铝中溶解度为 0.8%，室温时基本上不溶解。铬在铝中形成（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。但会场增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色。 铬在铝合金中的添加量一般不超过 0.35%，并随合金中过渡元素的增加而降低。
铝中合金元素和杂质对性能的影响
1 合金元素影响
铜元素 铝铜合金富铝部分平衡相图如图 所示。548 时，铜在铝中的最大溶解度为 5.65%,
温度降到 302 时，铜的溶解度为 0.45%。铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果， 此外时效析出的 CuAl2 有着明显的时效强化效果。 铝合金中铜含量通常在 2.5% ~ 5%， 铜含量在 4%~6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。 铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。
铅、锡、铋元素是低熔点金属，它们在铝中固溶度不大，略降低合金强度，但能改善 切削性能。铋在凝固过程中膨胀，对补缩有利。高镁合金中加入铋可防止钠脆。
锑主要用作铸造铝合金中的变质剂，变形铝合金很少使用。仅在 Al-Mg 变形铝合金中 代替铋防止钠脆。锑元素加入某些 Al-Zn-Mg-Cu 系合金中，改善热压与冷压工艺性能。
杂质元素的影响 钒在铝合金中形成 VAl11 难熔化合物，在熔铸过程中起细化晶粒作用，但比钛和锆 的作用小。钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用。
铝合金中各项元素及微量元素作用
九、锶Sr ¡ Sr可使共晶Si的晶体的头部成为细粒状，有效地 提高了合金的强度，Sr对共晶Si的变质细化产生 非常大的效果。
.24.
未变质ADC12
.25.
锶变质ADC12
.26.
未变质A356
.27.
锶变质A356
.28.
十、Ni镍
¡ Ni在铝合金中形成NiAl3等金属化合物，提高合金的 高温强度和体积、尺寸稳定性，并有使Fe的化合物 变成块状的倾向，即降低杂质Fe的有害作用，，但 使合金的耐蚀性下降。
.17.
未变质
.18.
Ca变质
.19.
七、磷P
¡ P在铝合金中形成AlP结晶，使合金中结晶出细小的 初晶Si，有效的细化了其晶粒。P是通过Cu-P、AlCu-P中间合金加入的，当同时有Ca存在时，则会 生成Ca3P，降低P的变质效果，P会降低Na、Sr、 Sb的细化共晶Si的效果。
.20.
未变质
.29.
十一、钛Ti ¡ Ti使晶粒细化的作用，所生成的TiAl3 TiB2 密度比铝 合液大，所以添加后从保温到浇铸时间不要拖得过 长，否则会产生沉降或密度偏析。
.30.
.31.
十二、锑(Sb) ¡ Sb对Aｌ－Sｉ系合金有变质作用，它对亚共晶和过 共晶都有较好的变质作用，经细化后的共晶Si的晶 粒呈薄层状。
¡ 含硅量较高的Al-Si合金中的共晶硅一般要进行变质处理使之细化。
.9.
二、铁Fe
¡ 长存有害杂质，增加合金脆性,易生成β相（针状）降低合金强度.杂质铁 生成FeAl3针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，不能说 是有害成分，含量低于0.7%则不易脱模,所以Fe含量0.8-1.0%反而好压 铸.含有大量的铁会生成金属化合物,形成硬点.并且含铁量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.所以应尽量 减少人为致使铁含量增高，对铁质钳和工具有效保护，在生产中控制铁 的含量，并使硅略低度于共晶点。浇铸铝液温度不宜过低
铝合金当中各项元素及微量元素对铸造性能和铸件性能的影响
铝合金当中各项元素及微量元素对铸造性能和铸件性能的影响硅(Si)是改善流动性能的主要成份。
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、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。
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-Cu-Si这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在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。
并且含铁(Fe)量过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。
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- P+o { T*T f;XMn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)。
铝合金中主要元素的作用
抗蚀性降低
Zn
增加
对锌铝系合金铸造性能提高， 对锌铝系合金抗拉强度 但热裂倾向增大 提高，但伸长率下降 Zr还能提高焊接性能
抗腐蚀性降低
Fe
增加
流动性降低，热裂倾向大
力学性能明显下降
抗腐蚀性能下降
在铝中加入某些其他元素，可改变铝的某些性质，改善其性能，铝合金的用途更为广泛，不同的合金元素的影 不同的。以下列举几种合金元素的主要作用：Cr、Mn、Zr可明显改善合金强度和抗蚀性。Zr还能提高焊接性能 化晶粒。Cu、Mg还可以改善抗腐蚀性能。Be可提高氧化膜的致密性。Ti元素可祈祷增加核心的作用，从而细化 组织，并能显著降低合金的热裂纹倾向。Si与Mg形成MgSi化合物对合金起强化作用，同时改善合金的铸造性能 接性能。但是这些元素的含量必须严格控制在规定的范围内，如果超出规定的范围，不但达不到改善性能的效 还有可能产生一些不利影响。如果铝中Mn的加入量应低于0。8℅～1。0℅。超出1℅会形成粗大的脆性化合物， 低加工性能和断裂韧性
铝合金主要化学元素的作用
重要成份 含量变化 对铸造性能的影响 对力学性能的影响 对抗腐蚀性能的影 响
Si
增加
流动性提高，产生缩孔、热裂 抗拉强度提高，伸长率 倾向性小 降低
对铝锌系合金抗蚀 性提高
Mg
增加
对铝镁系合金流动性提高，热 抗拉强度提高，伸长率 裂倾向增大 降低
——
Cu
增加
流动性提高
抗拉强度、硬度提高， 伸长率降低
对其它性能的影响
切削性变坏，高硅铝合金 对铸铁坩埚熔蚀较大
对铝硅系合金可改善切削 性，轻粘 模，在高硅合金中切削性 变坏
途更为广泛，不同的合金元素的影响是 度和抗蚀性。Zr还能提高焊接性能，细 可祈祷增加核心的作用，从而细化铸造 化作用，同时改善合金的铸造性能和焊 的范围，不但达不到改善性能的效果， 超出1℅会形成粗大的脆性化合物，降
压铸铝合金中各元素的作用及其影响
压铸铝合金中各元素的作用及其影响Si—是压铸铝合金的主要元素，能改善合金的铸造性能。
硅与铝形成固溶体，577℃时，硅在铝中的溶解度为1.65%，保温为0.2%，含量至11.7%时，硅与铝形成共晶体，提高合金的高温造型性（流动性好），减少收缩率，无热裂倾向，所以，一般硅的含量都在10%左右，硅的含量过多时，出现游离硅的硬质点，使切削加工困难。
Cu—铜与铝形成固溶体，548℃时，铜在铝中的溶解度为 5.56%，保温为0.10%，铜增加，提高合金的流动性、抗拉强度和硬度。
但是抗蚀性和塑性下降，热裂倾向增大，一般情况1-2%左右。
Mg—在高硅铝合金中，加少量（0.2-0.3%）镁，可提高强度和屈服强度，提高合金的切削加工性。
镁增加到8%时，抗蚀性好，但是，铸造性能差，高温下的强度和塑性下降，冷却时收缩大，易产生热裂和疏松。
Mg2Si使铸件变脆。
一般规定＜0.3%，美国规定＜0.1%。
Zn—能提高铝合金的流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，可控制在一定范围内，锌增加，有较好的铸造性能和机械性能，切削加工性能也较好。
一般规定＜1%。
Fe—是有害杂质，铁增加，形成FeAl3,Fe2Al7.Al-Si-Fe片状和针状存在，降低机械性能和流动性，热裂性增大，抗蚀性能下降（表面氧化膜失去边失去连续性）。
铁比0.6%小时，易产生粘模（与压型焊合现象）。
比0.6%大时，粘模减轻，所以，一般控制在0.6-1.0%之间，对压铸件是有好处的，但不能超过1.5%，否则有害（形成合金化合物的硬点）。
Mn—锰在铝合金中减少铁的有害影响，故一般控制在0.5%以下，改善Cu-Si合金的高温强度，流动性好，适用耐蚀件。
含锰过高，合金会引起偏析。
Ni—能提高合金的硬度和强度，降低耐蚀性，能减少合金对模具的熔蚀，同时能中和铁的有害影响，提高合金的焊接性能。
一般在1.0-1.5%，铸件经抛光，能获较高的光泽表面。
Ti—加入微量的钛，能显著细化铝合金的晶粒组织，提高机械性能，降低合金的热裂倾向。
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铝合金锭中各种元素的作用
由于制作铝锭时需要调整成分已达到想要的型号，因此各种元素对铝锭的影响就好一一掌握，以下我便针对主要的几种元素介绍。
硅(Si)是改善流动性能的主要成份。
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、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。
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-Cu-S这种材料
中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在0.3%以内。
铁(Fe)杂质的铁(Fe会生成FeAI3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，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。
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- P+o { T*T f;X}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。
铬(Cr)铬(Cr)在铝中形成(CrFe)AI7和(CrMn)AI12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-T i系合金产生包晶反应时，钛(Ti)的临界含量约为0.15%,如有硼存在可以减少。
在铝合金中有时还存在钙(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(AI)形成的化合物亦不相同，因而对铝合金性能的影响各不一样。
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)中固溶度不大，降低合金强度，但能改善切削性。