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决定压铸铝合金铸造性能的冶金因素 --2006-8-8 潘宪曾 西安710082 结晶（凝固）范围（液相线与固相线之间隔）常常被压铸工作者或其它专业人员视为合金相对铸造性能的尺度。一般认为宽结晶范围的合金铸造性能差，但这可能是一种不全面的结论，后面将对此加以说明，首先在表1中介绍了重要的压铸铝合金。 表1 美国压铸铝合金锭化学成份 合 金 质 量 分 数 % Si Fe Cu Mg Zn A360 GD-AlSi10Mg 9.0-10.0 ≤1.0 ≤0.60 0.45-0.60 ≤0.40 A380 GD-AlSi9Cu3 7.5-9.5 ≤1.0 3.0-4.0 ≤1.0 ≤2.9 383 GD-AlSi10Cu2 9.5-11.5 ≤1.0 2.0-3.0 ≤1.0 ≤2.9 384 GD-AlSi11Cu2 10.5-12.0 ≤1.0 3.0-4.5 ≤1.0 ≤2.9 B390 GD-AlSi17Cu4 16.0-18.0 ≤1.0 4.0-5.0 0.5-0.65 ≤1.4 A413 GD-AlSi12Cu 11.0-13.0 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.1 ≤0.4 516 GD-AlMg8 ≤0.35 ≤1.1 ≤0.25 7.6-8.5 ≤0.15 1、结晶范围与冷却曲线形状 现将表1所列合金的结晶范围（有时也称熔化范围）介绍于表2（表中数值是近似值和经验值） 表2 表1中合金的结晶范围 合 金 结　晶　范　围　℃ 按ADC1，AFS和ASTM 实践 最大可能范围 按Al-Si状态图 A360 GD-AlSi10Mg 596-557 596-557 612-557 596-577 A380 GD-AlSi9Cu3 593-538 593-521 616-521 607-577 383 GD-AlSi10Cu2 582-516 588-521 616-516 588-577 384 GD-AlSi11Cu4 582-516 582-521 596-516 582-577 B390 GD-AlSi17Cu4 649-510 649-507 660-507 649-577 A413 GD-AlSi12Cu 582-574 582-577 588-577 579-577 518 GD-AlMg8 621-535 621-538 627-535 表1中合金的典型化学成份，如果有的元素对结晶范围影响很大，且接近元素含量的极限，这就会扩大结晶范围，在表2中以最大允许范围标出。 有时压铸专业人员利用A1-Si二元状态图（图1）来解释A380和383（GD-A1Si9和GD-AlSi10Cu2）如表2中的第4排。二元状态图不能充分描述这些多元系合金，所以运用这种二元状态图会误导的。 图1 Al-Si二元状态图 图2 压铸铝合金冷却曲线形状 那么，合金的结晶范围对压铸人员有什么意义呢？是相对铸造性能的指标（尺度）吗？事实上结晶范围，根本不能独自作为铸造性能的指标或衡量的尺度。冷却曲线及其形状和结晶时所释放的热量才是重要的，这两者决定了铝合金的铸造性能。 图2中有表1所列合金的冷却曲线。对照后完全可以看出这些合金冷却曲线的特征区别，特别是GD-AlMg8的冷却曲线，其特征是该合金冷却时，随着固相分数的增加，温度也不断下降，一旦固相分数达到40%以上时，就形成邻接的网状固相组织。这些固相的强度不足以克服收缩时模具的阻力，特别存在热节时，铸件于后续的凝固阶段易产生裂纹或者在凝固终结时产生开裂，这种凝固形式的合金称之为热裂敏感合金，如A1-Cu，Al-Zn系合金也是一样，这类合金是难于铸造的合金，但引起铸造难度的不但是单独的宽结晶范围，而且是宽结晶范围与凝固阶段冷却曲线特征相结合。 对于GD-AlMg8这类合金，最好用于小零件，形状简单的零件。大而模具阻碍收缩的零件是很难铸的。一个比较简单而可避免裂纹的办法是模温要均匀且高，铸件留模时间短，在较高温度下推出铸件。 比较GD-AlMg8-5，GD-AlSi9Cu3。可知冷却曲线形状完全不一样，虽然它们的结晶范围相差不是很大（前者近103℃，后者近75℃）。Al-Si合金结晶是等温的，亦即在共晶转变温度，对GD-AlSi9Cu3近574℃。一段时间以后温度便再次下降，固相已完全形成，只有低熔点相还保持液态（此处为CuAl2），合金已具有足够的强度，可承受由于型腔作用而产生的收缩应力，直至凝固结束。 过共晶合金GD-ASi17Cu4具有更宽的结晶范围150℃。它的冷却曲线在图2中，像亚共晶和近共晶Al-Si合金，它具有更多的等温结晶产物，合金具有长时间共晶转变点时，这种合金是不热裂敏感的。是宽结