铝合金中各项元素对铸造性能和铸件性能的影响

铝锌合金资料


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)
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-
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)
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
别快。
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




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