压铸

压铸铝合金主要元素作用

发布时间:2023/5/26 10:57:44   
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在讲元素作用之前,先看铸铝合金牌号,牌号有明显的规律性,通过牌号分类可以初步了解主要作用元素有哪些。

先来看GB/T-铸造铝合金Al-Si系牌号成分。不能看出主要可分为两大类:

Al-Si-Cu系,包括ZL-ZL、Zl

Al-Si-Mg系,包括ZL、ZLA、ZL、ZLA、ZL

日标JISH中的ADC系列也明显遵循此规律,Al-Mg系一般是耐腐蚀需要的特殊材料,是个例外。日标中压铸一般用的都是ADC12(即AlSi11Cu3)。

在美标ASTMB-中,可以看出另一种常用的压铸铝材A(即AlSi9Cu3)也是AlSiCu系的牌号。

不过值得一提,A和ADC12的主要差异,并不是Si11和Si9的区别,而是Zn含量不同!AZn含量最大3%,ADC12Zn含量最大1%。两者的力学性能很相似(A略高),A中Zn含量更高意味着它可以更好地利用再生铝熔炼获得,海外更重视再生性允许高Zn和延展性、强度的平衡。而以ADC12为代表的国内材料更重视的是铸造性允许高Si。

低压铸造常用的牌号是A和A.2。轮毂、副车架、转向节都可以用这个牌号,属于AlSiMg系。两者主要差别在于Fe含量,AFe含量更高,更适合使用再生铝料。铸态下A平均屈服强度、断裂强度、延伸率和断面收缩率分别为.64MPa,MPa,1.%和0.%。主要是屈服强度比A和ADC12高(参考值分别和MPa)。

其实铝合金元素种类这么多,主要元素就6种,前面已经提到了Si、Cu、Mg、Zn、Fe,另一个主要元素是Mn,比如AlSi10MgMn。至于其他元素,作用单一,要么含量极低,不去单独限制,要么有限制也是一两个固定数值,比如图1国标中的Ti元素,要么不限制(按最低容许标准),要么就是0.2,因为Ti元素的主要作用就是细化晶粒。

1、铸铝Si含量,主要集中在5%-11%,超过11%的过共晶铝合金延伸率大打折扣,不适合作为压铸铝材。就延伸率而言,Si%含量从0-3%区间,延伸率大幅度下降;之后趋于缓和,直到11%再次大幅度下降(过共晶合金化)。就流动性而言,Si含量越高,熔点越低,流动性越好。

2、Cu含量有一个上限就是5%,因为α-Al固溶Cu含量最大值就是5.65%;在1%-4%范围内,强度随含量增加而上升。Cu元素可以破解Al2Cu粒子强化材料性能,但对于不可热处理的压铸件,主要还是看中了它改善切削性能(增加延展性)的特点,毕竟铸件一般都是需要机加工的。Cu的缺点是对耐腐蚀和高温强度不利。

3、Mg含量,对于热处理件有Mg2Si强化粒子,对于不可热处理件也会作为结晶核细化晶粒。但会降低延伸率和铝液黏性,导致铸造性能(流动性)下降,所以对压铸铝材,Mg含量有严格限制,一般是0.3%,ADC12、A都是这个限制,再往上一个卡点是0.6%。

4、Zn元素,正如铸铝4XX系铝合金易开裂一样,Al-Si系中的Zn元素一样会导致开裂。但它度强度还是有很明显提升的,主要原因是她高温在α-Al中的固溶度很高,室温又极低。除前面提到的1%和3%两个卡点之外,对于更高强度需求的零件,为避免应力导致开裂,Zn0.3%。

5、Fe元素对压铸件来说,是有一定必要存在需要的,因为可以避免粘模,所以一般大于0.6%,但太多了会形成针状组织,大幅度降低力学性能,所以一般又不会超过1.3%。

6、Mn元素,通俗来讲,它的主要作用有两方面,一个是中和Fe,Fe含量高了就加点Mn,Mn可以和Fe生成化合物,避免针状组织的产生,当然这个避免力度也是很有限的,想要完全抵消Fe元素是不可能的;另一个就是增加Al-Mg系中的流动性,所以会有AlSi10MgMn这个玩意。



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