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合金特性


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第三章
章节目录 合金特性参照表 铝合金 铝合金的选择: 铝合金的化学组成 铝合金的性能 铝合金的特性 铝基体合成物压铸合金 铝基体合成物的选择 铝基体合成物的化学组成 铝基体合成物的性能 铝基体合成物的特性 铜合金 GG A-3-7-97 A-3-8-97 A-3-9-97

F A-3-10-97 A-3-11-97 A-3-12-97 铜合金的选择 铜合金的化学组成 铜合金的性能 铜合金的特性 镁合金 镁合金的选择 镁合金的化学组成 镁合金的性能 镁合金的特性 锌和锌铝合金 锌和锌铝合金的选择 锌和锌铝合金的化学组成 锌和锌铝合金的性能 锌和锌铝合金的特性 A-3-13-97 A-3-14-97 A-3-15-97 A-3-4-97 A-3-5-97 A-3-6-97 GGG A-3-1-97 A-3-2-97 A-3-3-97 NADCA

合金特性
NO: 形式 页数 3-2 3-3 3-3 标准 标准 指南 H 标准 标准 指南 。 标准 标准 指南 3-4 3-5 3-6 3-6 3-6 3-7 3-8 3-9 3-9 3-9 3-10 3-11 3-12 3-12 3-12 标准 标准 指南 3-13 3-14 3-15 3-15 3-15 标准 标准 指南 3-16 3-17 3-18

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合金特性: 压铸合金相关对照表
表 3-1 铝合金规格 牌号
3 60AA
A A360○

UNS
A03600 A13600 A03800 A13800 A0383 A03840 — A23900 A04130 A14130 A34430 A05180

ANSI AA
360.0 A360.1 380.0 A380.0 383.0 384.0 A384.0 B390.0 413.0 A413.0 C443.0 518.0

旧 ASTM 标准 B85
SG100B SG100A SC84B SC84A SC102 SC114A —
B SC174○

SEA J452
— 309 308 306 383 303 — — — 305 304 —

联邦标准 B QQ-A-591○
B ○ B ○

G DIN○ 1725

JIS H5302
ADC3
C D ADC10○○ C D ADC12○○ C D ADC12○○ C D ADC12○○

233
E 226A○ E 226A○

380
A A380○

B ○
B ○ B ○ B ○ B ○ B ○ B ○ B ○ B ○ B ○ F 231D○ C ADC1○

383A 384
A A384○

390 13A A A13○A 43A 218

S12B S12A S5C G8A

341

ADC5

A B C ○ 与之前的牌号相似,只是在次要成分有一点小变化。○ 铝合金的联邦规格使用铝协会单个合金的规格。○ 日 D E 本合金规格 0.3%镁最大。○ 日本合金规格 1.0%锌合金最大。○ DIN 1725 显示的合金成分是主要合金成分,具

有很低的杂质极限,使它和 U.S 合金直接联系有困难。

表 3-2

铝金属矩阵合成物合金规格
UNS AA 380/SiC/10p 380/SiC/20p 360/SiC/10p 360/SiC/20p

Duralcan USA F3D.10S-F F3D.20S-F F3N.10S-F F3N.20S-F

表 3-3 牌号
857 858 865 878 997 997.5

铜合金规格 UNS
C85700 C85800 C86500 C87800 C99700 C99750

ASTM B176
— Z30A — ZS144A — —

SAE J461/
— J462 — J462 — —

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表 3-4 牌号

镁合金规格
UNS ASTM B93 B94 AZ91B AZ91D — AM60A AM60B — — AS41A AS41N — Former SAE J465B 501A — — — — — — — — — 联邦标准 DIN 1729 3.5912.05 — — — — — — 3.5470.05 — — JIS H2222 H5303 MD11B MD11B — — — — — MD13A — —

AZ91B AZ91DA AZ81 AM60A AM60B AM50 AM42 AS41A AS41B AM20

M11912 M11916 — M10600 M10602 — — M10410 M10412 —

QQ-M38 — — — — — — — — —

表 3-5
牌号

锌:Zanak 和 ZA 合金规格
UNS ASTM B86 AC43A AG40A AC41A AG40B — — — Former SAE J469 921 903 925 — — — — Federal QQ-Z-363a AC43A AG40A AC41A AG40B — — — DIN JIS

2 3 5 7 ZA-8 ZA-12 ZA-27

Z35541 Z33520 Z35531 Z33523 Z35636 Z35631 Z35841

1743 1743 1743 ZDC-2 ZDC—1

合金相关对照表显示了经过广泛经过验证的规格。参考用于压铸条件下的合金而不能和金属锭的近似规格混 淆。在以上例子中,A“—”显示了这种规格的合金在此标准中没有注册。 表中符号: UNS:统一编号系统 AA:铝协会 MIL:军用规格 ANSI:美国国家标准协会 SAE:汽车工程协会 JIS:日本工业标准 ASTM:美国材料试验学会 FED:联邦规格 DIN:德国工业标准

合金特性:铝压铸合金
铝合金的选择: 铝(AL)压铸合金具有特殊的近似 2.7g/cc 的比重,属于轻结构金属。世界范围的主要压铸合金是由铝金属 合金组成的。 六种主要的其它成分组成压铸铝合金系列:硅、铜、镁、铁、锰和锌,每一种元素既独立又互相联系地影响 着合金。 铝合金部分在总表里显现了几种铝合金的化学组成、类型、性能和压铸、机加、表面处理的特性。这个数据 可以与设计工程公差指导结合使用,也可以与这一章或设计工程部分其它合金进行比较。 铝合金 A380(ANSI/AA A380.0)是最广泛使用的铝压铸合金,提供最好的材料的组合性能和最易加工切削性 能。它可以指定应用于许多产品,一些使用包括电子和通用设备、汽车组件、发动机支架、传动和齿轮箱、用具、 割草机壳体、家具组件、手动和动力工具等。 铝合金 383(ANSI/AA,383.0)和铝合金 384(ANSI/AA 384.0)相对于 A380 是可选择的,用于复杂组件, 需要较高的压铸充填性能。铝合金 383 提供抗热裂性能(高温强度) 。 铝合金 A360(ANSI/AA A360.0)提供高的抗腐蚀性能和高温强度,比较好的延展性。但是比较难于铸造。 没有广泛使用而且铸造困难的合金 43(ANSI/AA C443.0)在铝合金系列里提供最高的延展性。它具有中等程
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度的抗腐蚀性能,经常用于海洋等级的应用。 合金 A13(ANSI/AA A413.0)提供较好的承压致密度。用于液压缸和压力容器,它是极好的选择。它的好的 铸造性能对复杂组件非常有用。 合金 390(ANSI/AA B390.0)开发用于汽车发动机本体。它的抗磨损性是最好的。它的延展性较低,它用于 压铸阀体和活塞中的压铸汽缸。 合金 218(ANSI/AA 518.0)提供最好的强度、延展性、抗腐蚀性和加工性能和强度性能,但它难于铸造。 机加特性 在商业上,能够使用的铝压铸合金之间,机加特性会有点变化。但是整个铝合金系列比铁、钢和钛好。由于 压铸工艺决定的快速凝固速度使压铸合金比相似化学组成的锻打和重力浇注的合金机加性能好。 A380 的机加特性比一般的要好。合金 218 由于镁是主要合金元素,显示了最好的机加性能。合金 390 含有最 高的硅含量和游离的硅元素,显示的机加性能最低。 表面处理方法 表面处理应用于铝压铸件,提供一个装饰性表面,形成一层保护屏障,防止在环境中暴露,并提高抗磨损的 能力。 可以通过喷漆、喷粉、抛光、环氧涂层处理及电镀等方法,用于铝合金的装饰性表面处理。铝合金还可以首 先通过浸镀锌涂层,然后应用通常的铜-镍-铬电镀的方法,来进行电镀,就像电镀锌合金一样。 铝合金的环境抗腐蚀的保护功能是通过喷漆或喷粉、阳极化、铬化和浸镀铬化的方法达到的。 为了提高磨损性能,可以通过对压铸件进行硬阳极化的方法实现。 如果一个产品设计不允许通过浇口、积渣包的设计、顶杆的位置变化、难铸造的特征的变化来控制气孔实现 致密度的提高,铝压铸件的浸渍是可以使用的。无氧的甲基丙烯酸醋来产生密封、耐压力的铸件的且表面光滑。 铝压铸件的表面处理的详细讨论在压铸产品设计那一章可以找到。 表 A-3-1 化学组成:铝合金 铝压铸合金
商业牌号: ANSI/AA: 360 360.0 Si9.5 详细比较: 硅 铁 铜 锰 镁 镍 锌 锡 钛 9.0-10.0 9.0-10.0 7.5-9.5 7.5-9.5 2.0 0.6 0.35 0.4-0.6 0.50 0.50 0.15 — 1.3 0.6 0.35 0.4-0.6 0.50 0.50 0.15 — — 0.25 余量 2.0 3.0-4.0 0.50 0.10 0.50 3.0 0.35 — — 0.50 余量 1.3 2.0-.3.0 0.50 0.10 0.50 3.0 0.35 — — 0.50 余量 9.5-11.5 1.3 2.0-3.0 0.50 0.10 0.30 3.0 0.15 — — 0.50 余量 10.5-12.0 1.3 3.0-4.5 0.50 0.10 0.50 3.0 0.35 — — 0.50 余量 16.0-18.0 11.0-13.0 11.0-13.0 4.5-6.0 0.35 1.3 4.0-5.0 0.50 0.15-0.65 0.10 1.5 — 0.10 0.10 0.20 余量 2.0 1.0 0.35 0.10 0.50 0.50 0.15 — — 0.25 余量 1.3 1.0 0.35 0.10 0.50 0.50 0.15 — — 0.25 余量 2.0 0.6 0.35 0.10 0.50 0.50 0.15 — — 0.25 余量 — — 0.25 余量 1.8 0.25 0.35 7.5-8.5 0.50 0.15 A360 A360.0 Mg0.5 Si9.5 380 380.0 Cu3.5 Si8.5 A380
B A380.0○

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如果没有另外说明所有的数值是指最大的百分含量。

383
B 383.0○

384
B 384.0○

390 B390.0 Cu4.5 Si17.0

13 413.0 Si12.0

A13 A413.0 Si12.0

43 Si5.0

218 Mg8.0

C443.0 518.0

Nominal Comp: Mg0.

Cu3.5 Si8.5

Cu2.5 Si10.5

Cu3.8 Si11.0

其它每个 — 其它总数 0.25 铝 余量

A ○ 此表中提到的化学元素通常做过分析,仍而,如果元素的含量在正常分析时受到怀疑,进一步的分析要进行,

来决定总共的这些其它元素不超过指定的极限; B 与机械性能有关的 380、 ○ 383.0 和 384.0 是可以充分的互换的。 来源:ASTM B85-959 铝协会。
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表 A-3-2

典型的机械性能:铝合金
铝基体合成物合金

典型的值以单独的试样铸态为基础,不是从压铸生产中切取的试样。
商业牌号: ANSI/AA: 机械性能: 最大强度 强度 ksi (MPa) 屈服强度 ksi (MPa) 延伸率 在 2”长% 硬度 BHN 切弯强度 Ksi (MPa) 撞击强度 英尺-磅 疲劳强度 Ksi (MPa) 杨氏指数 6 psi×10 (MPa) 360 360.0 Mg0.5 Si9.5 A360 A360.0 Mg0.5 Si9.5 380 380.0A Cu3.5 Si8.5 A380 380.0 Cu3.5 Si8.5 383 383.0 Cu2.5 Si10.5 384 384.0 Cu3.8 Si11.0 390 B390.0 Cu4.5 Si17.0 13 413.0 Si12.0 A13 A413.0 Si12.0 43 C443.0 Si5.0 218 518.0 Mg8.0

44 (300) 25 (170) 2.5 75 28 (190) —

46 (320) 24 (170) 3.5 75 26 (180) —

46 (320) 23 (160) 3.5 80 28 (190) 3 (4) 20 (140) 10.3 (71)

47 (320) 23 (160) 3.5 80 27 (190) —

45 (310) 22 (150) 3.5 75 —
D 3○ (4)

48 (330) 24 (170) 2.5 85 29 (200) —

46 (320) 36 (250) <1 120 — —

43 (300) 21 (140) 2.5 80 25 (170) —

42 (290) 19 (130) 3.5 80 25 (170) —

33 (230) 14 (100) 9.0 65 19 (130) —

45 (310) 28 (190) 5.0 80 29 (140) 7 (9) 20 (140) —

20 (140) 10.3 (71)

18 (120) 10.3 (71)

20 (145) 10.3 (71)

21 (145) 10.3 (71)

20 (140) —

20 (140) 11.8 (81.3)

19 (130) 10.3 (71)

19 (130) —

17 (120) 10.3 (71)

物理特性 密度 lb/in3 0.095 (g/cm3) (2.63)

0.095 0.099 ((2.63) (2.74)

0.098 (2.71)

0.099 (2.74)

0.102 (2.82)

0.098 (2.73)

0.096 (2.66)

0.096 (2.66)

0.097 (2.69)

0.093 (2.57)

熔化范围 ℉ 1035-1105 1035-1105 1000-1100 1000-1100 960-1080 960-1080 950-1200 1065-1080 1065-1080 1065-1170 995-1150 (℃) (557-596)(557-596)(540-595)(540-595) (516-582) (516-582) (510-650) (574-582) (574-582) (574-632) (535-621) 比热 BTU/Ib℉ 0.230 0.230 0.230 (J/kg℃) (963) (963) (963) 热膨胀系数 -6 ?.in/in/℉×10 11.6 11.6 12.2 (?m/m°k) (21.0) (21.0) (22.0) 热传导能力 BTU/ft hr℉ (W/m°k) 导电性 %IACS 泊松比 65.3 (113) 30 0.33 65.3 (113) 29 0.33 55.6 (96.2) 27 0.33 0.230 (963) 12.1 (21.8) 55.6 (96.2) 23 0.33 0.230 (963) 11.7 (21.1) 55.6 (96.2) 23 0.33 — — 11.6 (21.0) 55.6 (96.2) 22 — — — 10.0 (18.0) 77.4 (134) 27 — 0.230 (963) 11.3 (20.4) 70.1 (121) 31 — 0.230 (963) 0.230 (963) — — 13.4 (24.1) 56.6 (96.2) 24 —

11.9 12.2 (21.6) (22.0) 70.1 (121) 31 — 82.2 (142) 37 0.33

A ○ 0.2%时提供

B ○ 500kg 负荷

C ○ 旋转弯曲 5×次

D ○ 带槽却欠试样.

来源:ASTM

B85-92a

ASM;SAE;Wabash 合金。

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合金特性:铝压铸合金特性 压铸合金的选择不仅需要评估物理和化学性能、化学组成,而且要评估原来合金的特性和它们的对压铸生产 的影响。同样还有加工和最终表面处理的可能性。这个表格包含了通常在为指定用途考虑选择时,所用的压铸性 能和其它一些特殊的性能。 性能特性分为(1)到(5)级:(1)级是最满意的,(5)级是最差的。运用这个分级应该注意到所有的合金都具有 用户和压铸厂商接受的十分好的特性。在一个或多个分类项目上有第(5)等级,因为其它的属性十分地优越,不会 取消这种合金,但是第(5)等级显示了制造生产的困难性。 顾客和一个有铝合金压铸经验的厂家进行咨询的益处是清楚易见的。 表 A-3-3 压铸和其它的性能:铝合金(1=最满意的,5=最不满意的)
铝压铸合金 商业牌号: ANSI/AA:
A 抗热裂性能○

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A-3-3-97

360 360.0 1 2 3 2 2 3 3 2 3 3 1

A360 380 A360.0 380.0A 1 2 3 2 2 3 3 2 3 3 1 2 2 2 1 4 3 3 1 3 4 3

A380 380.0 2 2 2 1 4 3 3 1 3 4 3

383 383.0 1 2 1 2 3 2 3 1 3 4 2

384 384.0 2 2 1 2 5 3 3 2 4 5 2

390 B390.0 4 4 1 2 3 5 5 3 5 5 3

13 413.0 1 1 1 1 2 4 5 3 5 3 3

A13 A413.0 1 1 1 1 2 4 5 3 5 3 3

43 C443.0 3 3 4 4 2 5 4 2 2 2 5

218 518.0 5 5 5 5 1 1 1 1 1 1 4

致密度
B 充填能力○ C 抗粘模能力○ D 抗腐蚀能力○

机加工的容 E 易度和质量○ 抛光的容易 F 度和质量○ 电镀的容易 度和质量
H 阳极化○ (外观)

化学氧化保 护涂层 在高温时的 强度

注意:压铸件通常不采用固溶热处理。低温时效处理可以用来应力去除或尺寸稳定。T2 或 T5 回火,可以改 善性能。因为在压铸件有过激的冷却速度和非常细的晶粒尺寸。它们的铸态结构达到了固溶处理状态的条件。T4 和 T5 回火的结构在性能上它和充分 T-6 回火处理达到的性能十分相似。
A B ○ 当金属液冷却通过热脆性或易碎的温度范围时承受收缩应力的能力。○ 液态金属在模具流动的容易以及

充填薄壁的能力。C 液态金属充填时不粘附在模具表面的能力, ○ 给出不粘模的等级通常是铁含量近似为 1%。D 基 ○
E 于合金在标准盐雾试验下抗腐蚀的能力。○ 合成物和等级基于易于切削性能、切削形成能力、表面质量和工具寿 F G 命。○ 合成物的等级基于用典型的抛光工艺而达到的抛光容易度以及速度和质量。○ 压铸件用现有的电镀标准 H 而拥有的电镀能力。○ 等级,基于用硫酸电镀时形成的透明阳极化涂层的色度、明亮度和一致性。通常当外观需 I J 要时,铝合金压铸件不合适无色阳极化。○ 基于涂层的合金的抗腐蚀性能的结合性。○ 基于温度升到 500℉

(260℃)强度和屈服强度,在试验温度延长加热。来源:ASTM B85-92a;ASM;SAE。

合金特性:铝基体合成物压铸合金
铝基体合成物的选择: 铝金属基体合成物(MMC)是以铝基体合金然后增加 20%的碳化硅(Sic)分子组成,主要用于高性能的压铸 组件中。 ASTM 用这些材料做成的试样的机械性能,明显地超出大部分铝、镁、锌和铜合金生产的压铸件,并且,在比 较轻的重量时,与铁、镁或钢铸件的性能相匹配。
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MMC 零件期望的性能是有较高的坚硬度和热传导性能,改善抗磨能力和较低的热膨胀系数,在高温下较高的 强度和疲劳强度。密度不超出铝金属压铸件的 5%。这些合成物还可以生产气孔少的铸件。 初步的数据还显示用这些合成物生成的组件在一定条件下,比没有增加合成物的合金制成的同样的零件有较 少的振动噪声产生。 380/SiC/10p 和 20p 铝基体合成特是通常的压铸合金。 360/SiC/10p 和 20p 铝基体合成物事实上不含有铜和镍,设计用于对腐蚀敏感的零件上。 所有的这些合成物可以进行热处理。 机加特性: AL-MMC 系列明显地比其它的所有铝压铸和重力铸造合金更加磨损刀具,除了过共晶的 AL-Si 合金以外,它们 主要包含的是硅相。 建议粗等级的多晶钻石(PCD)刀具使用于任何比原型数量多的大批量的加工。 用了恰当的刀具,AL-MMC 可以很容易地车加工、铣加工或钻加工。然而,切削速度比较低,进刀速度比普通 钻合金要高。总的加工指南由美国 Duralcan 出版发行,并且在 SME 工具和制造工程手册的第一章描述。 表面处理: AL-MMC 经常用表面处理来提供暴露在外届中的防护屏障, 提供装饰性的表面或减少 MMC 面对某一种材料时的 磨蚀。 由于 AL-MMC 天生具有高的抗磨损能力, 所以这些材料表面应用的表面处理不是用来提高它们的抗磨损能力 的。 装饰性表面处理可以就在用喷漆、喷粉、环氧喷涂和电镀。所用的工艺近似于通常用到铝合金的表面处理。 尽管常规的硬阳极化可以用到 AL-MMC 压铸件上,结果,装饰效果没有通常铝合金的好。由于面碳化硅粒子 的存在,导致一个较黑、更杂色的外观,通过用较暗的,更明显的颜色给阳极化涂层着色,尽管不能完全消除这种 现象,但这种问题可以减少。 另一个问题要常常注意的是在特别化学蚀刻后由于陶瓷料子的存在产生了比较粗糙的 表面。这是因为比通常见到的铝合金产生了较少光泽的阳极化涂层。 对于 AL-MMC 建议使用的喷漆、电镀和阳极化的工艺由美国 Duralcan 出版。 在指南总表中铝基体合成物部分描述了用于压铸的两个相似系列的合成物的化学组成,典型性能和压铸及其 它特性.设计工程公差指导部分进行了进一步的描述。 美国 Duralcan 是加拿大铝业协会的分部,利用专利工艺和专有技术在铝溶液里混进陶瓷粉末,生成铝合金 基体合成物。更多的技术和应用信息可以从美国 Duralcan 获得。 合金特性:铝压铸基体合成物组成 表 A-3-4 化学组成:AL-MMC 合金
铝合金基体合成物组成 Duralcan USA: AA 详细的组成 Si 粒子含量百分比 硅 Si 铁 Fe 铜 Cu 锰 Mn 镁 Mg 镍 Ni 钛 Ti 锌 Zn 所有其它含量 铝 Al G G G G D 10% 9.50-10.50 0.80-1.20 3.0-3.50 0.50-0.80 0.30-0.50 1.00-1.50 0.20max 0.05max 0.10 total 0.03.max 余量 20% 9.50-10.50 0.80-1.20 3.0-3.50 0.50-0.80 0.30-0.50 1.00-1.50 0.20max 0.05max 0.10 total 0.03.max 余量 -- 7 -10% 9.50-10.50 0.80-1.20 0.20max 0.50-0.80 0.50-0.70 — 0.20max 0.05max 0.10total 0.03.max 余量 20% 9.50-10.50 0.80-1.20 0.20max 0.50-0.80 0.50-0.70 — 0.20max 0.05max 0.10 total 0.03.max 余量 F3D.10S-F 380/SiC/10p F3D.20S-F 380/SiC/20p F3N.10S-F 360/Sic/10p F3N.20S-F 360/SiC/20p

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合金特性:铝压铸基体合成物的性能 表 A-3-5 典型材料性能:AL-MMC 合金
铝基体合成物合金 Duralcan USA: AA: 机械性能 最大强度 Ksi (Mpa) 屈服强度 Ksi (Mpa)
A 延伸率○ 在 2″时的% A 表面硬度○

D3D.10S-F 380/SiC/10p

F3D.20S-F 380/SiC/20p

F3N.10S-F 360/SiC/10p

F3N.20S-F 360/SiC/20p

50 (345) 35 (241) 1.2 77

51 (352) 44 (303) 0.4 82

45 (310) 32 (221) 0.9 56

44 (303) 36 (248) 0.5 73

HRB
B 冲击能量○

ASTME-23 中的却欠试样 (J) 疲劳强度 Ksi (MPa) 弹性模数 6 psi×10 (GPa) 物理性能 度密 3 Ib/in 3 (g/cm ) 熔化范围 ℉ (℃) 比热 BTU/lb℉@77℉ (J/kg℃@25℃) 热膨胀的平均系数 -6 ? in./in./ ℉×10 O -6 (? m/m k×10 ) 热传导能力 BTU/ft hr℉@77℉ O (W/m k@22℃) 电传导能力 %IACS@22℃ 泊松比

1.4 22 (152) 13.6 (93.8)

0.7 22 (152) 16.5 (113.8)

1.4 —

0.7 —

13.2 (91.0)

15.7 (108.2)

0.0997 (2.76) 975-1060 (524-571) 0.201 (841.5) 10.7 (19.3) 71.6 (123.9) 22.0 0.296

0.1019 (2.82) 975-1060 (524-571) 0.198 (829.0) 9.4 (16.9) 83.2 (144.0) 20.5 0.287

0.0957 (2.65) 1067-1112 (575-600) 0.208 (870.9) 11.9 (21.4) 93.0 (161.0) 32.7 —
7

0.0979 (2.71) 1067-1112 (575-600) 0.193 (808.1) 9.2 (16.6) 97.1 (168.1) 24.7 0.293

A B C ○ 基于铸出的试棒。○ 铸出的尺寸试样。○ 轴向疲劳,R=0.1.RT(室温),1×70 循环次数。来源:Duralcan。

合金特性:铝压铸基体合成物特性

NADCA

A-3-6-97

压铸合金的选择不仅需要评估物理和化学性能、化学组成,而且要评估原来合金的特性和它们的对压铸生产 的影响。同样还有加工和最终表面处理的可能性。这个表格包含了通常在为指定用途考虑选择时,所用的压铸性 能和其它一些特殊的性能。 性能特性分为(1)到(5)级:(1)级是最满意的,(5)级是最差的。运用这个分级应该注意到所有的合金都具有 用户和压铸厂商都接受的十分好的特性。在一个或多个分类项目上有第(5)等级,因这其它的属性十分地优越,不
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北 美 压 铸 协 会 技 术 标 准

会取消这种合金,但是第(5)等级显示了制造生产的困难性。 顾客和一个有铝合金压铸经验的厂家进行咨询的益处是清楚易见的。 表 A-3-6 压铸和其它的特性:AL-MMC 合金(1=最满意的,5=最不满意的)
铝合金基体合成物 Duralcan USA: AA:
A 抗热裂性能○ B 充填能力○ C 抗粘模能力○

F3D.10S-F 380/SiC/10p 1

F3D.20S-F 380/SiC/20p 1 1 3 2 5 4 5 2 4 5 1 1

F3N.10S-F 360/Sic/10p 1 1 2 2 3 4 5 2 4 4 1 1

F3N.20S-F 360/SiC/20p 1 1 2 2 3 4 5 2 4 4 1 1

G

1 3 2 5 4 5 2 4 5 1 1

致密度
D 抗腐蚀能力○ E 机加工的容易度和质量○ F 抛光的容易度和质量○ G 电镀的容易度和质量○ H 阳极化(外观)○

阳极化(保护性) 在高温时的强度 抗磨损能力 G

A B ○ 当金属液冷却通过热脆性或易碎的温度范围时承受收缩应力的能力。○ 液态金属在模具流动的容易以及

充填薄壁的能力。C 液态金属充填时不粘附在模具表面的能力, ○ 给出不粘模的等级通常是铁含量近似为 1%。D 基 ○
E 于合金在标准盐雾试验下抗腐蚀的能力。○ 合成物和等级基于易于切削性能、切削形成能力、表面质量和工具寿 F G 命。○ 合成物的等级基于用典型的抛光工艺而达到的抛光容易度以及速度和质量。○ 压铸件用现有的电镀标准 H 而拥有的电镀能力。○ 等级,基于用硫酸电镀时形成的透明阳极化涂层的色度、明亮度和一致性。通常当外观需 I 要时,铝合金压铸件不合适无色阳极化。○ 基于温度升到 500℉(260℃)强度和屈服强度,在试验温度延长加

热。来源: Duralcan USA。

合金特性:铜压铸合金
铜(黄铜)合金的选择 铜(CU)合金压然铸件(黄铜和青铜)在所有压铸材料中具有最高的机械性能和最好的防腐性能。 通常使用的标准铜基合金很容易地压铸复杂形状的铸件,铸造温度为 1800-1950℉(982-1066℃)。和其它合 金相比由于高温和高压,会导致短的模具寿命。对于黄铜铸件导致比较高的更换模具的成本,但整个产品的价格 可以低于黄铜机加零件或黄铜熔模铸件。 对于一个产品,增加强度、防腐蚀性能,抗磨损能力和较大的硬度都是需要的。和其它产品的加工方法相比, 应该仔细的考虑黄铜压铸件节省的可能性。 铜合金部分对最通常使用的铜压铸合金在指南总表里显示了化学组成、典型性能和压铸、机加和表面处理性 能。这些数据可以和铜压铸件的设计工程指导结合起来使用,也可以和设计工程部分的这一章的其它合金的指导 相比较来使用。 铜合金 858 是通常使用的,它是低成本的黄铜合金,具有好的加工性能和焊接性能。 铜合金 878 在铜压铸合金里有最高的机械强度、硬度和抗磨损能力,但是最难加工。尽管它有低的铅含量使 得它对环保特别有吸引力,通常当有高强度和高的抗磨损要求时,才会使用它。 在应用上对环境和身体健康的影响是一个主要因素。在表 A-3-7 中,这些合金有低的含铅量,将会越来越多 的被选上。
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机加工 铜合金压铸件通常比其它的有色合金比较难以加工,这是由于它们的极好的传导性导致在加工操作过程中有 快速的升温。 仍而,在这些铜合金中,对于加工性能还存在一些重大的区别。这些可以从本章的从 3-13 和 3-14 表中决定。 我们把 3-14 快速切削的黄铜分成 100 等级分。大部分铜合金是无冷却液加工的。列在表中的六种合金,其 中三种可以是在 80 分,是非常优秀的。如果使用碳化物刀具和使用切削油,铜合金 878 和 865 是不难加工的。加 工 878 形成的切削碎片是细粒的。而 865 不容易断成碎片,会产生长螺旋状的长条。 表面处理系统 铜合金铸件的温度特性在表面处理时需要特别关注。某些范围的加工工艺可以进行的。电镀是特别有效的。 黄铜铸件生产电镀亮铬的质量与锌合金的相等或优于锌合金。 自然表面颜色归类于:铜锌合金是金黄色,硅黄铜是棕黄色,白色的铜锰合金是银色。铜合金可以进行磨光 或抛光而具有很高的光泽。抛光使金属具有亮光,而吹砂或喷丸使铜合金具有亚光的表面。 通过化学的或电化学的处理,给予绿色、红色、蓝色、棕色、黑色或灰色,所有这些表面处理的选择是可行 的。对于铜合金还可以进行硝化纤维和聚氟乙烯组成透明有机层的处理。 对于更新的表面处理信息,联系铜合金发展协会。 合金特性:铜压铸合金的组成 表 A-3-7 化学组成:铜合金 除非特别说明,所有的单个数值是指最大的含量的百分数。
铜压铸合金 商业牌号 UNS 通常组成 857 C85700 Cu 63. Al Pb Sn Zn 详细组成 铜 (Cu) 锡 (Sn) 铅 (Pb) 锌 (Zn) 铁 (Fe) 铝 (Al) 锰 (Mn) 锑(Sb) 镍 (Ni) 硫 (S) 磷 (P) 硅 (Si) 砷 (As) 镁 (Mg) 铜+主要元素 58.0-64.0 0.5-1.5 0.8-1.5 32.0-40.0 0.7 0.8 — — 1.0 — — 0.05 — — 99.1 最小 0.3 1.0 1.0 35.0

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A-3-7-97

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北 美 压 铸 协 会 技 术 标 准
NADCA A-3-8-97

合金特性 表 A-3-8

铜压铸合金的性能 典型材料性能:铜合金
铜压铸合金

典型的值基于单独铸出压铸试样的铸态性能,不是从铸件切取的试样
商业牌号: UNS: 机械性能: 最大强度 Ksi (MPa) 屈报强度 Ksi (MPa) 压力屈服强度 Ksi: .001 in.set/in .01 in.set/in .1 in.set/in (MPa): .001 mm.set/mm .01 mm.set/mm .1 mm.set/mm 延伸率 在 2"长时%(51mm) 硬度 Rockwell B 撞击强度 Charpy 英尺-磅 (J) 疲劳强度 Ksi (MPa) 杨氏指数 6 psi×10 (GPa) 物理性能 密度 3 lb/in 3 (g/cm ) 熔化范围 ℉ (℃) 比热 BTU/lb℉ (KJ/kg℃) 热膨胀系数 ? in./in./ ℉ O (? m/m K 热传导能力 BTU/ft hr ℉ (w/m°k) 导电性 %IACS 0.304 (8.4) 1675-1725 (913-910) 0.09 (.337) 12 (21.6) 48.5 (83.9) 22 0.305 (8.41) 1600-1650 (871-899) 0.09 (.337) — 0.301 (8.3) 1583-1616 (862-880) 0.09 (.337) 11.3 (20.3) 50.0 (86.5) 22 0.300 (8.3) 1510-1680 (821-933) 0.09 (.337) 10.9 (19.6) 16.0 (27.7) 6.7 0.296 (8.19) 1615-1655 (879-902) 0.09 (.337) 10.9 (19.6) 16.0 (27.7) 3.0 0.29 (8.0) 1505-1550 (819-843) 0.09 (.337) 13.5 (24.3) — 857 C85700 858 C85800 865 C86500 878 C87800 997.0 C99700 997.5 C99750

50 (344) 18 (124) — — —

55 (379) 30 (207) — — —

71 (489) 28 (193) 24 79 — (165) (544)

85 (586) 50 (344) — — —

55 (379) 25 (172) — — —

65 (488) 32 (220) 28 28 72 (193) (262) (496) 30 77 75 (102) 18.5 (127) 17 (117.1)

40 45

15 55-60 40 (54)

30 65-75 32 (43) 20 (138) 15 (103.4)

25 85-90 70 (95) —

25 60-70 —







14 (96.5)

15 (103.4)

20 (137.8)

16.5 (113.7)



2

A ○ 屈服强度在-0.5%负荷下测得。来源:ASTM B176-93a 和铜发展协会。

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NADCA A-3-9-97

合金特性

铜压铸合金

压铸合金的选择不仅需要评估物理和化学性能、化学组成,而且要评估原来合金的特性和它们对压铸生产的 影响。同样还有加工和最终表面处理的可能性。这个表格包含了通常为指定用途时考虑选择铜合金,所用的压铸 性能和其它一些特殊的性能。 性能特性分为(1)到(5)级,(1)级是最满意的,(5)级是最差的。运用这个分级应该注意到所有的合金都具有 用户和压铸厂商都接受的十分好的特性。在一个或多个分类项目上有共(5)等级,因为其它的属性十分地优越,不 会取消这种合金。但是,第(5)等级显示了制造生产的困难性。 顾客和一个有铜压铸金属经验的厂家进行资询的益处是很清楚易见的。 表 A-3-9 压铸和其它的性能:铜合金 (1=最满意的,5=最不满意的) 铜压铸合金
商业牌号: UNS
A 抗热裂性能○

857 C85700 2 3 3 2 3 3 1 3 1 3

858 C85800 2 3 3 2 4 3 1 3 1 3

865 C86500 3 2 2 2 2 2 4 3 3 3

878 C87800 2 2 2 1 1 1 3 4 2 1

997.0 C99700 2 3 2 3 3 3 2 3 3 3

997.5 C997500 3 3 2 3 3 3 2 3 3 3

A 致密度○ G
B 充填能力○ C 抗粘模能力○

A 表面光洁度○GG
D 抗腐蚀能力○ E 机加工的容易度和质量○ F 抛光的容易度和质量○ G 电镀的容易度和质量○ H 高温强度○

A B 当○金属液冷却通过热脆性或易碎的温度范围时承受收缩应力的能力。○ 液态金属在模具流动的容易的及

充填薄壁的能力。C 液态金属充填时不粘附在模具表面的能力, ○ 给出不粘模的等级通常是铁含量近似为 1%。D 基 ○
E 于合金在标准盐雾试验下抗腐蚀的能力。○ 合成物和等级基于易于切削性能、切削形成能力、表面质量和工具寿 F G 命。○ 合成物的等级基于用典型的抛光工艺而达到的抛光容易度以及速度和质量。○ 压铸件用现有的电镀标准

而拥有的电镀能力。H 基于温度升到 500℉ ○ (260℃) 强度和屈服强度, 在试验温度延长加热。 来源: ASTM B176-93a; R。Lavin & Sons,Inc。

合金特性
镁合金的选择
2

镁压铸合金

镁合金(Mg)有一个特别的比重是 1.74g/cm ,使得它在通常使用的金属结构物料中最轻。 镁合金部分,在指导表格中显示了七种镁合金的化学组成、典型性能和压铸、机加以及表面处理的特性。这 个数据可以结合镁合金压铸件的设计工程公差指导使用,也可以和设计工程部分的章节中的其它合金进行比较、 使用。 合金 AZ91D 和 AZ81 在通常的镁压铸合金中提供了最高的强度。 合金 AZ91D 是使用范围最广的镁压铸合金。这是高纯度的合金,具有极好的抗腐蚀性能,极好的铸造能力和 极好的强度。通过执行三种金属杂质的严格界限,即控制铁、铜和镍的含量,可以达到控制抗腐蚀性能。 合金 AZ81 使用量最少,因为它们的性能非常接近 AZ91D。 合金 AM60B、AM50A 和 AM20 在有下列要求时使用:好的延伸率、韧性和抗冲击强度,并带有合理的好的强度 和最好的抗腐蚀性能。由于铝含量的减少,在损害铸造能力和强度的情况下提高延展性。因些,具有高铝含量的
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NADCA

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镁合金是可以选择用来满足某些需求的应用上。 合金 AS41B 和 AE42 的使用在需要提高高温强度和蠕变强度,并结合有极好的延展性和抗腐蚀能力。AS41B 的 性能使得用于空冷的汽车发动机曲柄轴箱时,是一个最好的选择。 最常用的镁合金的应用可以在下列行业中发现:例如像传动箱、凸轮盘、操纵杆、刹车和离合器踏板支架、 离合器盒、座位框架、仪表盘支架等汽车零件。非汽车零件包括:链条锯、手提式工具、钻床和磨床、吸尘器、 割草机、家庭搅拌器、地板抛光机和洗刷机、血压测量仪、放映机、照相机、雷达显示器、收录机、体育器材、 录音机、计算器、邮资计算器、计算机、通讯器材、小马力马达、木匠和泥瓦匠的水准仪、缝纫机、太阳能电池、 雪上汽车和皮箱等。 机加工 镁合金任何一组通常使用的合金显示出最好的加工性能。当加工或打磨镁合金铸件时,必须争取例行的特殊 的防范措施。 表面处理 装饰性表面处理可以应用于镁合金压铸件,通过应用喷涂、铬化、磷化,同样可以应用电镀。镁合金铸件可 以有效地应用预先浸锌镀层, 然后再采用通常的铜-镍-铬的电镀工艺方序, 就像和电镀锌金属/或合金上的电镀一 样。 暴露于严厉的环境条件下,镁合金的汽车零件的底座,现在在没有特殊的涂层和防护的条件下也可以使用。 像计算机零件这样的其它镁合金压铸件, 经常进行化学处理。 这种处理或涂层保护表面失去光泽或有轻微的腐蚀 , 这种情况在镁合金压铸件没有保护时在贮存或潮湿的空气中都可能发生。 电镀和阳极化对于环境腐蚀的屏蔽来说, 提供了更好的服务。 可以用硬阳极化或硬镀铬的方法,改善镁合金铸件的抗磨能力。 对于镁压铸件的表面处理的进一步描述在压铸件产品设计中找到。 合金特性 镁压铸合金的成分 表 A-3-10 化学组成:镁合金 除非特别说明,所有单个数值是指最大的百分含量 镁压铸合金 商业牌号: 通常的成分:
G
A AZ91D○ B AZ81○ A AM60B○ A AM50A○ B AM20○ B AE42○ A AS41B○

NADCA

A-3-10-97

Al 9.0 Zn 0.7 Mn 0.2

Al 8.0 Zn 0.7 Mn 0.2

Al 6.0 Mn 0.3

Al 5.0 Mn 0.35

Al 2.0 Mn 0.55

Al 4.0 RE 2.4 Mn 0.3

Al 4.0 Si 1.0 Mn 0.37

详细成分
铝 Al 锌 Zn G 锰 Mn 硅 Si 铁 Fe 铜 Cu 镍 Ni G 稀有金属 所有其它的 镁 RE G 8.3-9.7 0.35-1.0
C 0.15-0.50○

7.0-8.5 0.3-1.0 0.17min 0.05 max 0.004 max 0.015 0.001 — 0.01 余量

5.6-6.5 0.22 max.

4.4-5.4 0.1 max.

1.7-2.2 0.1 max. 0.5 min 0.1 max 0.004 max 0.008 0.001 — 0.01 余量

3.4-4.3 0.22 max
D 0.25○

3.5-5.0 0.12 max c 0.35-0.7○ 0.5-1.5 c 0.0035○ 0.02 0.002 0.02 0.02 余量

c 0.24-0.6○
0.10 max c 0.005○ 0.010 0.002 — 0.02 余量

c 0.26-0.6○
0.10max c 0.004○ 0.010 0.002 — 0.02 余量

0.10 max


D 0.005○

c 0.005○
0.030 0.002 — 0.02 余量

0.05 0.005 1.8-3.0 0.02 余量

A ○ ASTM B94-97 基于压铸零件。 B 商业制造规格, ○ 基于锭料。 来源: 国际镁协会。 c 在合金 AS41B, ○ AM50A, AM60B

和 AZ91D 中,如果任何最小的锰含量或最大铁含量不能满足时,那么铁与锰的比率不能超出 0.010,0.015,0.021
D 和 0.032。○ 在合金 AE42 中,如果任一个最小的锰含量或最大的铁含量超标时,那么允许的铁和锰的比例不会

超出 0.020。来源:ASTM B94-94 国际镁协会。
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NADCA

北 美 压 铸 协 会 技 术 标 准
NADCA A-3-11-97

合数据

镁合金的性能

表 A-3-11 典型的材料性能:镁合金 典型的值基于单独铸出压铸试样的铸态性能,不是从铸件切取的试样 镁压铸合金
商业牌号 机械性能 最大强度 Ksi (MPa) 屈服强度 Ksi (MPa) 压缩屈服强度 Ksi (MPa) 延伸率 在 2"长%.(51mm) 硬度 BHN 剪切强度 Ksi (MPa) 撞击强度 英尺-磅 (J) 疲劳强度 Ksi (MPa) 熔解潜热 Btu/lb (KJ/kg) 杨氏指数 6 psi×10 (GPa) 物理性能 密度 3 lb/in 3 (g/cm ) 熔化范围 ℉ (℃) 比热 Btu/lb℉ (g/kg℃) 热膨胀系数 ? in./in./ ℉ O (? m/m K ) 热传导能力 BTU/ft hr℉ (W/m°k) 电阻系数 ? ? in (? ? cm) 泊松比 AZ91D AZ81 AM60B AM50A AM20 AE42 AS41B

34 (230) 23 (160) 24 (165) 3 75 20 (140) 1.6 (2.2) 10 (70) 160 (373) 6.5 (45)

32 (220) 21 (150) n/a

32 (220) 19 (130) 19 (130) 6-8 62 n/a 4.5 (6.1) 10 (70) 160 (373) 6.5 (45)

32 (220) 18 (120) n/a

27 (185) 15 (105) n/a (130) 8-12 47 n/a n/a

33 (225) 20 (140) n/a

31 (215) 20 (140) 20 (140) 6 75 n/a 3.0 (4.1) n/a

3 72 20 (140) n/a

6-10 57 n/a 7.0 (9.5) 10 (70) 160 (373) 6.5 (45)

8-10 57 n/a 4.3 (5.8) n/a

10 (70) 160 (373) 6.5 (45)

10 (70) 160 (373) 6.5 (45)

160 (373) 6.5 (45)

160 (373) 6.5 (45)

0.066 (1.81) 875-1105 (470-595) 0.25 (1050) 13.8 (25.0)
C 41.8○ (72)

0.065 (1.80) 915-1130 (490-610) 0.25 (1050) 13.8 (25.0)
B 30○ (51)

0.065 (1.79) 1005-1140 (540-615) 0.25 (1050) 14.2 (25.6)
B 36○ (62)

0.064 (1.78) 1010-1150 (543-620) 0.25 (1050) 14.4 (26.0)
B 36○ (62)

0.063 (1.76) 1145-1190 (618-643) 0.24 (1000) 14.4 (26.0)
B 35○ (60)

0.064 (1.79) 1050-1150 (565-620)
G 0.24○ (1000)

0.064 (1.77) 1050-1150 (565-620) 0.24 (1020) 14.5 (26.1)
B 40○ (68)

G 14.5○ (26.1)

B G 40○○ (68)

35.8 (14.1) 0.35

33.0 (13.0) 0.35

31.8 (12.5) 0.35

31.8 (12.5) 0.35

n/a 0.35
7

n/a 0.35

n/a 0.35

A n/a=数据是不可靠的。○ 旋转射束疲劳试验是按照 DIN50113 进行的。相对于 5×10 循环周期,较高的值己经报

告, 样板的稳固性极大地影响疲劳性能, 而这些数据在不同的来源中是不同的。B 在 68℉ ○ (20℃) ○在 212-572℉ 。C
E F (100-300℃) ○ ASTM E23 未开槽的 0.25 英寸,压铸试棒。○ 0.2%偏移量。 ○ 平均硬度基于离散的硬度。 。 D G H I ○ 估算。○ 0.1A%偏移。○ 铸造条件严重影响模具收缩率。来源:国际镁协会。

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NADCA

北 美 压 铸 协 会 技 术 标 准

合金特性:镁压铸合金特性 压铸合金的选择不仅需要评估物理和化学性能、化学组成,而且要评估原来合金的特性和它们的对压铸生产 的影响。同样还有加工和最终表面处理的可能性。这个表格包含了通常在为指定用途考虑选择时,所用的压铸性 能和其它一些特殊的性能。 性能特性分为(1)到(5)级:(1)级是最满意的,(5)级是最差的。运用这个分级应该注意到所有的合金都具有 用户和压铸厂商都接受的十分好的特性。在一个或多个分类项目上有第(5)等级,因为其它的属性十分地优越,不 会取消这种合金,但是第(5)等级显示了制造生产的困难性。 顾客和一个有镁合金压铸经验的厂家进行咨询的益处是清楚易见的。 表 A-3-3 压铸和其它的性能:镁合金(1=最满意的,5=最不满意的) 镁压铸合金
商业牌号
A 抗冷缺陷形成的能力○

NADCA

A-3-12-97

AZ91D 2 2 2 1 2 2 1 1 1 2 2 F 1 4

AZ81 2 2 2 1 2 2 1 1 1 2 2 4

AM60B
G 3○ G 1○ G 2○ G 1○ G 2○ G 1○

AM50A
G 3○ G 1○ G 2○ G 1○ G 2○ G 1○

AM20
G 5○ G 1○ G 1○ G 1○ G 2○ G 1○

AE42
G 4○ G 1○ G 2○ G 1○

AS41B
G 4○ G 1○ G 1○ G 1○ G 2○ G 1○

致密度
B 抗热裂性能○ C 机加工的容易度和质量○

D 电镀的容易度和质量○
E 表面处理○


G 1○

充填能力 抗粘模能力 抗腐蚀能力 抛光的容易度和质量 化学氧化涂层
F 在高温时的强度○

2 1 1 2 1 3

2 1 1 2 1 3

4 1 2 4 1 5

2 2 1 3 1 1

2 1 2 3 1 2

A B ○ 抗冷缺限形成的能力。列如,冷隔、冷裂、未充填的“木纹状”区域、漩涡等。○ 合金冷却时通过热脆性或 C 易碎的温度范围时,抵挡收缩应力的能力。○ 合成物的等级基于易切能力、形成切屑的特性、表面质量和刀具寿 D E 命。○ 压铸件在现有标准的工艺下,能够进行的电镀能力。○ 铸件在标准的酸洗条件下得到最好的附着力的能 F G 力。○ 等级基于在高温下抵抗蠕变的能力。○ 等级基于经验的极限值,仅仅用于指导。来源:ASTM B94-92。国

际镁协会。

合金特性
锌和锌铝合金的选择

锌和锌铝压铸合金

锌(Zn)和锌铝合金对于广泛使用的产品提供了极好的物理和化学性能、铸造能力和表面处理特性。和任何 通常使用的压铸合金相比,锌合金可以压铸比较薄的壁厚。 锌压铸合金通常允许壁厚变化较大的设计来维持比较严的尺寸公差。除了黄铜外,锌合金零件的抗冲击强度 比其它的压铸合金强。锌合金在压铸时由于采用较低的压力和温度,模具寿命明显地延长而模具维护的费用大大 的减少。 锌合金部分在指导表中显示两部分系列的压铸锌合金的化学组成、典型的性能、压铸、机加和表面处理特性。 这些数据可以结合锌压铸件的设计工程公差指导使用, 也可以和这一章和设计工程部分的其它合金进行比较使用。 锌合金包括传统的 Zamak(Zn、Al、Mg、Cu 的缩写)组的#2、#3、#5 和#7,也包括相对新的高铝含量的 Z 锌 铝合金组。有 ZA-8、ZA-12 和 ZA-27。所有 Zamak 合金包含通常的 4%铝含量和少量的镁来提高强度和硬度,保护 铸件内部的晶间腐蚀。这些合金都使用快循环的热室压铸机工艺,它允许最快的生产速度。 小型的锌压铸件可以使用特殊的热室压铸机进行大批量的生产,并且生产的铸件没有飞边,不需要拔模斜度 和非常严的公差,并且不需要第二次冲边和机加工。 在北美,#3 号是最广泛使用的锌合金,对于机械性能、铸造性能和经济性,它能提供最好的综合性能。它还
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NADCA

北 美 压 铸 协 会 技 术 标 准

能在高效率生产的情况下生产复杂形状的铸件且能进行极好的表面处理。在 Zamak 系列中,其它的合金稍稍贵一 点,并且只有需要特殊的性能时才使用。 #2 和#5 具有比较高的铜含量.它可以提供更好的抗耐磨强度,但是它会导致尺寸和性能的不稳定性。#5 提供 较高的抗蠕变性能和稍低的延展性。在任何时间,这些质量如果需要的话,它是首选的。#7 是一种特殊高强度合 金。它有稍好的流动性,允许压铸薄壁铸件。 锌-铝合金比 Zamak 系列含有充分多的铝,它用数字表示 ZA 合金系列中存在的大约铝的百分含量。 ZA 合金和传统的锌合金比较的高的铝和铜含量且具有几种明显的优点,包括:高强度、较高的抗磨损能力, 较好的抗蠕变强度和较低的密度。 ZA-8 通常含有 8.4%的铝含量。在 ZA 合金中唯一可以使用快速的热室压铸工艺铸造的合金。它在任何一种热 室锌合金中有最高的强度。同时,在任何一种锌合金中它有最高的蠕变强度。 ZA-12 通常含有 11%的铝含量,在 ZA 合金系列中,性能降到中等。ZA-27 通常含有 27%的铝含量。在 ZA 合金 系列中,具有最高的熔点、最高的强度和最低的密度。 加工性能 Zamak 和 ZA 合金系列都被认为有好的加工性能。当按照加工锌合金的指南执行时,会得到高质量的表面粗糙 度和好的生产力。 表面处理系统 在许多应用中,锌合金压铸件通常不进行任何的表面处理。 可以在表 A-3-15 中,见到 Zamak 和 ZA 合金,在抛光、电镀、阳极化和化学涂层性能方面的不同。 对于装饰性表面处理,可以使用喷漆、铬化、磷化和镀铬的方法。喷漆、铬化、阳极化和浸镀法可以用于抗 腐蚀的保护层。除了 ZA-27 之外,硬镀铬可以用于提高抗磨损能力。 对于 Zamak 合金和 ZA-8 的镀亮铬的特性,使这些合金在五金器具的应用中爱到最广泛的欢迎。 锌压铸件的表面处理的详细讨论可以在压铸件的产品设计中找到。 锌和锌铝压铸合金的成分 表 A-3-13 化学组成:锌和锌铝合金 除非特别说明,所有单个的最大值是指最大百分比。 锌和锌-铝压铸合金 商业牌号
ASTM 通常成分 G 详细成分 铝 Al 镁 Mg 铜 Cu 铁 Fe 最多 铅 Pb 最多 镉 Cd 最多 G 锡 Sn 最多 G 镍 Ni 锌 Zn 3.5-4.3 0.02-0.05 2.5-3.0 0.10 0.005 0.004 0.003 — 余量 3.5-4.3
A 0.05-0.05○ B 0.25 max○

NADCA

A-3-13-97

No.2 Al4.0 Mg0.035 Cu3.0

No.3 AG-40A Al4.0 Mg0.035

No.5 AC-41A Al4.0 Mg0.055 Cu1.0 3.5-4.3 0.03-0.08 0.75-1.25 0.10 0.005 0.004 0.003 — 余量

No.7 AG-40B Al4.0 Mg0.013 Ni0.013 3.5-4.3 0.005-0.020 0.25 max 0.075 0.003 0.002 0.001 0.005-0.020 余量

ZA-8 Al8.4 Mg0.023 Cu1.0 8.0-8.8 0.015-0.030 0.8-1.3 0.075 0.006 0.006 0.003 — 余量

ZA-12 Al11.0 Mg0.023 Cu0.88 10.5-11.5 0.015-0.030 0.5-1.2 0.075 0.006 0.006 0.003 — 余量

ZA-27 AL27.0 Mg0.015 Cu2.25 25.0-28.0 0.010-0.02 2-2.5 0.075 0.006 0.006 0.003 — 余量

0.10 0.005 0.004 0.003 — 余量

A B ○ 镁合金可以低到 0.015%,这时,铝、镉和锡不能分别超过 0.003%、0.00.%和 0.001%。○ 对于主要的商业应 用,当铜含量在 0.25-0.75%的范围时,会影响压铸件的适用性,不能作为一个主要元素而拒绝。来源:ASTM B86 和 ATM B791。
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NADCA

北 美 压 铸 协 会 技 术 标 准
NADCA A-3-14-97

合金特性 表 A-3-14

锌和锌铝压铸合金特性 典型材料:Zn 和 ZA 合金
锌和锌-铝压铸件合金

典型的值以单独的试样铸态为基础,不是从压铸生产中切取的试样。
商业牌号 ASTM 机械性能 最大强度 Ksi (MPa) 屈服强度 Ksi (MPa) 压缩强度 Ksi (MPa) No.2 No.3 AG-40A No.5 AC-41A No.7 AG-40B ZA-8 ZA-12 ZA-27

52 (359) 41 (283) 93 (641)

41 (283) 32 (221)
C 60○ (414)

48 (328) 39 (269)
C 87○ (600)

41 (283) 32 (221)
C 60○ (414)

54 (372) 41-43 (283-296) 37 (252) 6-10 100-106 40 (275)
E 24-35○ (32-48)

59 (400) 45-48 (310-331) 39 (269) 4-7 95-105 43 (296)
E 15-27○ (20-37)

62 (426) 52-55 (359-379) 52 (358) 2.0-3.5 116-122 47 (325)
E 7-12○ (9-16)

延伸率 在 2〃长时%(51mm) 7 B 硬度○ (BHN) 剪切强度 Ksi (MPa) 撞击强度 英尺-磅 (J) 疲劳强度 Ksi (MPa) 杨氏指数 6 psi×10 (GPa) 物理性能 密度 3 lb/in 3 (g/cm ) 熔化范围 ℉ (℃) 比热 BTU/lb℉ (J/kg/℃) 100 46 (317) 35 (47.5) 8.5 (58.6)
G ○

10 82 31 (214)
E 43○ (58)

7 91 38 (262)
E 48○ (65)

13 80 31 (214)
E 43○ (58)

6.9 (47.6)
G ○

8.2 (56.5)
G ○

6.9 (47.6)
G ○

15 (103) 12.4 (85.5)



21 (77.9) 11.3 (77.9)

12 (83)

0.24 (6.6) 715-734 (379-390) 0.10 (419)

0.24 (6.6) 718-728 (381-387) 0.10 (419) 15.2 (27.4) 63.5 (113) 27.0 0.30

0.24 (6.7) 717-727 (380-386) 0.10 (419) 15.2 (27.4) 62.9 (109) 26.0 0.30

0.24 (6.6) 718-728 (381-387) 0.10 (419) 15.2 (27.4) 65.3 (113) 27.0 0.30

0.227 (6.3) 707-759 (375-404) 0.104 (435) 12.9 23.2 66.3 (115) 27.7 0.30

0.218 (6.03) 710-810 (377-432) 0.107 (450) 13.4 (24.1) 67.1 (116) 28.3 0.30

0.181 (5.00) 708-903 (375-484) 0.125 (525) 14.4 (26.0) 72.5 (122.5) 29.7 0.30

热膨胀系数 μ in./in./ ℉ 15.4 (μ m/m°k) (27.8) 热传导能力 BTU/ft hr℉ 60.5 (W/m°k) (104.7) 导电性 % IACS 泊松比 25.0 0.30

A B C ○ 0.2%偏移量,应变速率是比较敏感的,应变速率在 0.125/分钟(12.5 每分钟)时获得。○ 0.1%编移量。○ 压
D E F G 缩强度。○ 500kg 负荷,10mm 球。○ ASTM E 23 未开槽,0.25 英寸压铸棒.○ 旋转弯典 5×10 次。○ 随着应
8

力水平变化,应用持续于它的负荷。通常 10 作为第一近似值。来源:国际铅锌调查组织。 合金特性 Zn 和 ZA 压铸合金的性能
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7

NADCA

A-3-15-97

NADCA

北 美 压 铸 协 会 技 术 标 准

压铸合金的选择不仅需要评估物理和化学性能、化学组成,而且要评估原来合金的特性和它们的对压铸生产 的影响。同样还有加工和最终表面处理的可能性。这个表格包含了通常在为指定用途考虑选择时,所用的压铸性 能和其它一些特殊的性能。 性能特性分为(1)到(5)级:(1)级是最满意的,(5)级是最差的。运用这个分级应该注意到所有的合金都具有 用户和压铸厂商都接受的十分好的特性。在一个或多个分类项目上有第(5)等级,因为其它的属性十分地优越,不 会取消这种合金,但是第(5)等级显示了制造生产的困难性。 顾客和一个有锌和锌铝合金压铸经验的厂家进行咨询的益处是清楚易见的。
表 A-3-15 压铸和其它的性能:锌和锌铝合金(1=最满意的,5=最不满意的)

锌和锌-铝合金
商业牌号 ASTM
B 抗热裂性能○

No.2 1 3 1 1 4 2 2 1 2 1 1 1

No.3 AG-40A 1 1 1 1 2 3 2 1 1 1 1 1

No.5 AC-41A 2 2 1 1 2 3 2 1 1 1 1 1

No.7 AG-40B 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1

ZA-8 2 3 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2

ZA-12 3 3 3 2 3 2 3 3 3 2 2 3

ZA-27 4 4 3 3 3 1 4 4 4 3 2 3

致密度 G 铸造容易度 G 零件的复杂性 空间的稳定性 抗腐蚀性
A 抗冷缺陷形成的能力○ C 机加工的容易度和质量○

抛光的容易度和质量
D 电镀的容易度和质量○

阳极化(保护性) 化学涂层(保护性)

A B ○ 抗冷缺限形成的能力。例如:冷隔、冷裂、未充填的“木纹状”区域、漩涡等。○ 当金属冷却通过热脆性或 C 易碎的温度范围时承受收缩应力的能力。○ 合成物的等级基于易于切削性能、切屑形成能力、表面质量和工具寿 D 命。○ 合成物的等级基于用典型的抛光工艺而达到的抛光容易度和质量。来源:国际铅锌调查组织。

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