铸造铝合金_力学性能
铸造铝合金力学性能
铸造铝合金力学性能铝合金的力学性能与其合金分类、铸造方法、热处理状态等因素有关。
合金代号是由“ZL”和三个数字组成，其中第一位数字表示合金系列，第二、三位数字表示顺序号。
优质合金在代号后附加字母“A”。
铸造方法有砂型、金属型和熔模铸造。
热处理状态包括铸态、人工时效、退火、固溶处理加自然时效、固溶处理加人工时效和稳定化处理。
不同的热处理状态可提高合金的强度、硬度、塑性和抗腐蚀性能。
铝硅系铸造铝合金的力学性能如下表所示：合金牌号为ZAlSi7MgZL101、ZAlSi7MgAZL101A、ZAlSi12ZL102和ZAlSi9MgZL104，铸造方法包括砂型、金属型和熔模铸造，热处理状态包括铸态、人工时效、退火、固溶处理加自然时效、固溶处理加人工时效和稳定化处理。
其中，ZAlSi7MgAZL101A在代号后附加字母“A”，表明是优质合金。
不同的铸造方法和热处理状态对合金的力学性能有影响，需要根据具体情况选择合适的工艺。
抗拉强度Rm/MPa、伸长率A/%、布氏硬度HBW是衡量合金材料性能的重要指标。
以下是各种合金状态下的性能参数：合金牌号合金代号铸造方法合金状态抗拉强度Rm/MPa 伸长率A/% 布氏硬度HBWZAlSi5Cu1Mg ZL105J SB、RB、KB F 155 2 50ZAlSi5Cu1Mg AZL105A S、R、K T2 135 2 45ZAlSi8Cu1Mg ZL106 JB SB、RB、KB T4 185 4 50ZAlSi7Cu4 ZL107 SB S T4 175 4 50ZAlSi12Cu2Mg ZL108 J ZAISi12Cu1Mg INil T5 205 2 50ZAlSi12Cu1Mg INil ZL109 J T5 195 2 60ZAlSi5Cu6Mg ZL110 S ZAISi5Cu6Mg T5 195 2 60ZAlSi9Cu2Mg ZL111 SB SB、R、K T6 225 2 60ZAlSi5Zn1Mg ZL115 J T7 195 1 65ZAlSi5Cu1Mg ZL116 S T8 245 4 70ZAlSi7Cu2Mg - - - 165 - -ZAlSi8MgBe ZL116 J - - 245 2 60ZAlSi7Cu2Mg - - - - 125 - 70通过表格可以看出，不同合金状态下的性能参数有所差异。
国标铸造铝合金
国标铸造铝合金
国标铸造铝合金指的是符合国家标准的铸造铝合金材料。
铸造铝合金是以铸造方法生产，并在有凝固过程中已获得所需性能和组织的铝合金。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅系、铝铜系、铝镁系和铝锌系等。
铸造铝合金具有优良的铸造性能，可加工成形状复杂的零件，特别是具有优良的抗蚀性能和低的密度，在民用和航空航天工业中获得广泛应用。
在国标铸造铝合金中，有一些常见的牌号，如ZL101、ZL102、ZL104、ZL106、ZL108、ZL111等。
这些牌号代表了不同的化学成分和性能特点，适用于不同的应用场景。
例如，ZL101铝合金具有较高的强度和耐蚀性，适用于制造受力零件和一般机械零件；ZL102铝合金具有中等强度和良好的铸造性能，适用于制造形状复杂、壁薄的铸件；ZL104铝合金具有高的力学性能和耐蚀性，适用于制造要求高强度和耐蚀性的零件。
除了化学成分和性能特点外，国标铸造铝合金还有严格的生产工艺和质量要求。
在生产过程中，需要控制合金元素的含量、熔炼温度、浇注速度等参数，以确保铸件的质量和性能。
此外，国标铸造铝合金还需要进行各种检测和测试，如力学性能测试、化学成分分析、金相组织检查等，以确保其符合国家标准和客户要求。
铸造A356铝合金的拉伸性能及其断口分析
铸造A356铝合金的拉伸性能及其断口分析冉广，周敬恩，王永芳(西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西西安710049)摘要：研究了铸造A356-T6铝合金板不同位置处的拉伸性能。
采用扫描电子显微镜和光学显微镜对拉伸断口及断口纵剖面的组织形貌进行了观察分析。
试验结果表明，铸造A356一T6铝合金的拉伸屈服强度随离浇道口平面距离的增加而减小，断裂强度则是先减小然后再增大，而延伸率随高度变化不明显。
铸造A356-T6铝合金的平均屈服强度、断裂强度、延伸率和断面收缩率分别为2l6．64 MPa，224 MPa，1．086％和0．194％。
断口分析表明拉伸断口的表面分布着杂质、孔洞、铸造缩孔和氧化膜等缺陷，断口表面也存在开裂的由碳、氧、铁、镁、铝和硅元素形成的复合粒子。
铸造A356-T6铝合金在拉伸过程中，裂纹萌生于共晶硅粒子与基体结合处，并沿枝晶胞之间的共晶区域进行扩展，当前进的裂纹遇到取向不一致的共晶硅粒子时，裂纹将截断共晶硅粒子。
铸造A356-T6铝合金拉伸断裂方式为沿胞(即穿晶)断裂的准解理断。
关键词：铸造A356铝合金：A1-7％Si-0．4Mg；拉伸性能；断裂机制：断口形貌中图法分类号：TG 146．2 l 文献标识码：A文章编号：1002一l85X(2006)10一l620—05Abstract：The cast A356 aluminum alloy plate produced by precision sand(chemical bonded)process was heat treated by T6 technology． Tensile properties in diferent locations of cast A356-T6 aluminum alloy plate were studied．The fractography and its longitudinal surface were examined and analyzed by optical microscope(OM)，scanning electric microscope(SEM)and energy spectrum analysis(ESA)．The results show that the yield strength of cast A356-T6 aluminum alloy decreases with increasing of the distance from the inner gate plane， but the tensile strength firstly decreases and then increases with increasing of the distance．The elongation variation with the distance is not obvious．The average values of yield strength(o-0 2)，tensile strength(o-b)，elongation( and reduction in area (％)of A356-T6 alloy are 2 1 6．64 M Pa，224 M Pa，1．086％ and 0．1 94％，respectively．The inclusions，pores，shrinkage porosities and oxide film were observed in fracture surface．And the fracture particle combined by C，O，Fe，M g，AI and Si elements was also observed in some tensile fracture surface．During the tensile testing，the cracks initiated from the interface between eutectic silicon and aluminum matrix，and propagated along eutectic region around the dendritic cel1．The tensile fracture m echanism of cast A356-T6 aluminum alloy is quasi-cleavage feature of trangranular model(along the cell fracture)．Key words：cast A356 aluminum alloy；AI-7％Si-0．4M g；tensile properties；fracture mechanism；fractography1前言铸造铝合金由于具有优异的铸造性能，良好的耐腐蚀性，高的强重比和铸件制造成本低，能够近终成型等特点，在汽车和航空工业上得到了日益广泛的应用[1-4]，其中A1．Si7．Mg(A356)铸造铝合金通常用来制备汽车气缸盖及发动机滑块构件[5]。
铸造高强铝合金的焊接性能
铸造高强铝合金的焊接性能ZL～107A铸造铝合金是Al～Si～Cu系铸造高强铝合金。
经T5状态热处理后强度可达σb=420～470MPa.在制造大型、高强、复杂关键的工程结构出现缺陷时需要补焊。
其焊缝亦要求和母材等强度。
因ZL～107A系在ZL～107基础上通过添加多元微量元素合金化而成，对ZL～107A铸造合金的成分、组织、性能及焊接工艺进行了研究。
随着现代工程结构向大型、复杂、高强度发展，优质铝合金铸件应用日益增多。
对铝合金的综合性能提出了更高的要求。
它集中体现在要求具有较高力学性能的同时，又要具有优异的铸造性能。
Al－Si－Cu系铸造铝合金结合了Al－Cu 系合金力学性能好和Al－Si系铸造铝合金铸造性能好的优点，因而一直是铸造高强铝合金的研究重点。
美国的BAE354,前苏联的B124均属Al－Si－Cu系高强铸造铝合金，具有优异的力学性能和良好的铸造性能。
我国的ZL－107亦属此系合金。
ZL－107中含Cu量较高，故合金的性能还有潜力可挖。
通过添加Mg、Zn、Cu、Ti等多种微量元素对合金进行综合强化，获得了一种铸造高强铝合金ZL－107A.合金性能由原来的σb=280～320MPa,σ0.2=210～230MPa,δs=3%～4%分别提高到σb=420～470MPa,σ0.2=325～390MPa,δs=4%～6%,从而使该合金在现代大型、复杂铝合金铸件的生产上获得应用。
但是，该种合金的可焊性如何，需要通过焊接工艺进行检验。
1 合金的成分合金的成分如表1所示。
将试件预热到200～250℃，采用较小电流以待焊处表面刚出现发亮的液斑时填入焊丝熔滴，待熔滴刚润湿焊缝时即将焊缝处电弧向前移动。
这样焊的结果是熔池凝固速度快。
晶粒较细，有利于提高焊缝的机械性能。
这种焊接工艺采用的电流约为180A左右。
从母材的成分看来，该系Al－Si－Cu合金，Si和Cu对焊接性无不利影响。
而Mg含量在0.1%～0.2%之间，其含量较小，也对焊接性影响不大。
铝合金 AC7A-对照中国牌号
铝合金AC7A【1】根据标准JIS H 5202-1992AC7A化学成分（质量分数，%）铝(Al) 余量铜(Cu)≤0.10硅(Si)≤0.20镁(Mg)3.6～5.5锌(Zn)≤0.15铁(Fe)≤0.25锰(Mn)≤0.6镍(Ni)≤0.05钛(Ti)≤0.20铅(Pb)≤0.05锡(Sn)≤0.05铬(Cr)≤0.15【力学性能】AC7A铸造铝合金（金属型）抗拉强度/MPa不小于：210伸长率/%不小于：12以上布氏硬度HB（10/500）：约60AC7A铸造铝合金（砂型）抗拉强度/MPa不小于：140以上伸长率/%不小于：6以上布氏硬度HB（10/500）：约50【特性及用途】AC7A(含镁3．5％～5％)合金的耐蚀性，特别是对海水的耐蚀性好，容易进行阳极氧化而得到美观的薄膜。
在铝镁系合金中，它是伸长率最大、切削性也好的合金。
但熔化、铸造比较困难。
AC7A铝合金耐腐蚀、韧性、阳极化性能好，铸造性能差，用于架线、配件船舶零件、把手、雕刻坯料、办公器具及飞机电器安装用品等。
相当于中国的ZL302[2]ZL302的化学成分【3】：Si 0.8-1.3%,Mg 4.5-5.5%,Mn 0.1-0.4%,其余为Al,杂质：（不大于%）S 0.5，Cu 0.1，Zn 0.2，Ti 0.2砂型铸造杂质总量为0.7.【1】铝合金AC7A 百度-百科/view/3346416.html【2】铸造铝中外牌号对照/view/50b7513283c4bb4cf7ecd11e.html 【3】铸造有色合金及其熔炼p260国防科技出版社1982年。
铸造铝合金热处理质量缺陷及其消除与预防
铸造铝合金热处理质量缺陷及其消除与预防铝合金铸件热处理后常见的质量问题有：力学性能不合格、变形、裂纹、过烧等缺陷，对其产生原因和消除与预防方法分述如下。
〔1〕力学性能不合格通常表现为退火状态伸长率〔6 5〕偏低，淬火或时效处理后强度和伸长率不合格。
其形成的原因有多种：如退火温度偏低、保温时间缺乏，或冷却速度太快;淬火温度偏低、保温时间不够，或冷却速度太慢〔淬火介质温度过高〕；不完全人工时效和完全人工时效温度偏高，或保温时间偏长；合金的化学成分出现偏差等。
消除这种缺陷，可采取以下方法：再次退火，提高加热温度或延长保温时间;提高淬火温度或延长保温时间，降低淬火介质温度；如再次淬火，则要调整其后的时效温度和时间；如成分出现偏差，则要根据具体的偏差元素、偏差量，改变或调整重复热处理的工艺参数等。
〔2〕变形与翘曲通常在热处理后或随后的机械加工过程中，反映出铸件尺寸、形状的变化。
产生这种缺陷的原因是：加热升温速度或淬火冷却速度太快〔太剧烈〕；淬火温度太高；铸件的设计构造不合理〔如两连接壁的壁厚相差太大，框形构造中加强筋太薄或太细小〕；淬火时工件下水方向不当及装料方法不当等。
消除与预防的方法是：降低升温速度，提高淬火介质温度，或换成冷却速度稍慢的淬火介质，以防止合金产生剩余应力；在厚壁或薄壁部位涂敷涂料或用石棉纤维等隔热材料包覆薄壁部位；根据铸件构造、形状选择合理的下水方向或采用专用防变形的夹具；变形量不大的部位，则可在淬火后立即予以矫正。
〔3〕裂纹表现为淬火后的铸件外表用肉眼可以看到明显的裂纹，或通过荧光检查肉眼看不见的微细裂纹。
裂纹多曲折不直并呈暗灰色。
产生裂纹的原因是：加热速度太快，淬火时冷却太快〔淬火温度过高或淬火介质温度过低，或淬火介质冷却速度太快〕；铸件构造设计不合理〔两连接壁壁厚差太大，框形件中间的加强筋太薄或太细小〕；装炉方法不当或下水方向不对;炉温不均匀，使铸件温度不均匀等。
消除与预防的方法是：减慢升温速度或采取等温淬火工艺；提高淬火介质温度或换成冷却速度慢的淬火介质；在壁厚或薄壁部位涂敷涂料或在薄壁部位包覆石棉等隔热材料；采用专用防开裂的淬火夹具，并选择正确的下水方向。
几种铸造铝合金的铸造性能及力学性能分析
几种铸造铝合金的铸造性能及力学性能分析罗佳;孙亮【摘要】主要对3种铸造铝合金的铸造性能和力学性能进行研究对比.第一种是铝硅系的铸造铝合金,假设为A(ZL101,Al-7.1%Si-0.3%Mg);第二种是铝镁系的铸造铝合金,假设为B(ZL301,Al-10.0%Mg-0.09%Ti);第三种是最近新研制调配出的低镁低硅铝合金,假设为C(Al-2.5%Si-2.1%Mg-0.8%Mn-0.2%Cr).通过试验及结果对比可知,这3种铝合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率都表现出极好的强度,即具有很好的力学性能.其中,合金A的铸造性能良好;合金B的铸造性能、抗应力能力较差;低镁低硅的铝合金C的性能比较均衡,表现出很高的综合性能.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】2页(P30,32)【关键词】铝合金;铸造性能;力学性能【作者】罗佳;孙亮【作者单位】池州职业技术学院,池州 247000;池州职业技术学院,池州 247000【正文语种】中文就传统制造行业来说，普遍用到的铸造铝合金分为两大类。
一类是铝硅合金（如ZL101），可使用热处理强化后提高强度，延伸塑性[1]。
该合金的铸造性能优良，流动性好，较小的线收缩率，较低的热裂倾向，较高的气密性，但有产生缩孔的隐患，广泛应用于我国船舰雷达天线底座、泵外壳、齿轮箱、仪表壳等地方。
铝硅合金对海水腐蚀抗性较差，即便涂了防腐漆，也容易产生不规律的点片腐蚀。
另一类则是铝镁合金（如ZL301）对海水具有较强的抗腐蚀性能，铸造性能相对较差，且存在应力腐蚀倾向。
这两类铸造铝合金均不能满足舰船某些构件的应用需要。
因此，研制一种新型铸造铝合金，使其铸造工艺性能、力学性能及耐蚀性（包括抗应力腐蚀性能）等综合性能良好，满足舰船用铸造合金的要求，具有重大的国防意义[2]。
试验材料为A（ZL101，Al-7.1%Si-0.3%Mg）、B（ZL301，Al-10.0%Mg-0.09%Ti）及新近研制开发的低镁低硅铝合金C（Al-2.5%Si-2.1%Mg-0.8%Mn-0.2%Cr），均为砂型铸造[3]，分别通过细砂铸件铸造铝合金板试验，浇注温度为750℃。
铸造铝合金力学性能
SB
F
165
2
65
SB
T6
245
2
90
J
F
195
2
70
J
T6
275
100
ZAISi12Cu2Mgl
ZL108
J
Tl
195
——
85
J
T6
255
——
90
ZAISi12CulMgINil
ZL109
J
T1
195
90
J
T6
245
——
100
ZAISi5Cu6Mg
ZL110
S
F
125
——
80
J
F
155
——
铸造铝合金的力学性能
1合金分类和代号
合金代号是由表示铸铝的汉语拼音字母“ZL”及其后面的三个阿拉伯数字组成。
ZL后面第一位数字表示合金的系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，ZL后面第二、三位数字表示合金的顺序号。
优质合金在其代号后附加字母“A”。
合金种类
Al-Si系
Al-Cu系
T2
退火
消除铸件在铸造加工过程中产生的应力，提高尺寸稳定性及合金的塑性。
T4
固溶处理加自然时效
通过加热保温及快速冷却实现固溶强化以提高合金的力学性能，特别是提高合金的塑性及常温工作下合金的抗腐蚀性能。
T5
固溶处理加不完全人工时效
固溶处理后进行不完全人工时效，时效是在较低的温度或较短时间下进行。目的是进一步提高合金的强度和硬度。
T9
冷热循环处理
充分消除铸件内应力及稳定尺寸。用于高精度铸件