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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;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)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(Al)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,但能改善切削性能。 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的影响 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%可以明显增加合金的强度与硬度。但 Al-Cu 的析出,压铸铸后会收缩,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,但是在含铝(Al):o _;l S%E 的锌合金中,铅(Pb),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 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) 来自铁坩埚,鹅颈管和熔化用具,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。(Fe)所造成的缺陷多生成渣滓以 FeAl3 的化合物浮起。铸件 变脆,机加工性能变差。铁的流动性会影响铸件表面的光滑度。 在铸造过程中队了铝锌合金锭当中各元素的含量控制的稳定性以外, 造成铸件缺陷的类原因及防 止方法为何? 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、辅料及常见的铸缺件陷及改善建议如下: 浇注温度: 指铝液浇入压室至填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 610 ~ 650 640 ~ 700 590 ~ 630 610 ~ 650 铝铜合金 620 ~ 650 640 ~ 720 600 ~ 640 620 ~ 650 铝镁合金 640 ~ 650 660 ~ 700 620 ~ 660 640 ~ 680 目前公司用的铝合金,其中 A380.1 和 ADC12 为铝硅合金,ADC6 为铝镁合金 压铸模温度: 压铸模既是换热器又是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 压铸过程中需保持一定温度。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 预热温度 150~180 200 ~ 230 120 ~ 150 150 ~ 180 压铸模工作温度 连续工作持续温度 180 ~ 240 250 ~ 280 150 ~ 180 180 ~ 220 n 压铸用涂料: 1.涂料的作用:预防粘膜,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) (3%~5%)聚乙烯 + 煤油 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,合金成分)而造成产品的化学成分及 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 胀砂,变形 压射力过大 减小压射力 冷隔,气泡,缩孔,疏松,欠铸 压射力过小 增大压射力 流痕及花纹,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 冷隔,欠铸 浇注温度过低 升高浇注温度 缩陷,粘膜拉伤 模温过高 降低模温 流痕及花纹,网状毛边,冷 隔,裂 纹 模温过低 升高模温 粘膜拉伤,气孔 压射速度过大 减小压射速度! 缩陷,冷隔,气孔,欠铸, 流痕及花纹 排气不畅 开排气槽等 化学成分不合格,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


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