铸造铝合金材料基础知识.docx

铸造铝合金基础知识

一、主要合金元素的作用1、硅(Si)：

硅是改善流动性能的主要成份。从共晶到过共晶都能得到好的流动性。但结晶析出的硅易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。亚共晶铝硅合金中，硅可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温强度，提高合金的耐磨性，而使延伸率降低。

硅含量增加，铝合金的的热胀冷缩性能减小，使合金不易出现热裂纹。

2、铜(Cu)：

铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化作用。CuAl2有着明显的时效强化效果。Al—Cu合金各种状态的力学性能与铜含量有关，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。

3、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。

一定含量的镁能使铸造铝合金具有热处理强化特性，提高铝合金的强度、硬度。

4、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。

5、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。想要改善高温强度和耐热性，有时就加入镍(Ni)，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响。

6、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)，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)。

7、锌(Zn)

少量锌能提高合金的强度和硬度，提高合金的耐蚀性，能提高合金的时效强化效果。

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，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。

二、铝合金锭的主要技术指标（化学成份以外的）及对压铸生产的影响

1、针孔：铝合金锭的铸造过程，或多或少会有一些残留的气体溶解在铝液中，从而形成针孔，如下图，小的孔洞为针孔，此为可接收极限样本。大的孔洞为缩孔，是由于冷却收缩造成孔洞，缩孔对压铸的不良影响较小。

对于针孔不合格者，压铸厂熔炼时，要通过精炼除去铝液中的气体。精炼后要静置15分钟以上，以便气体钟以逸出，否则压铸产品中会有大量针孔存在。

2、硬质点：铝合金锭中由于生产工艺不良造成的，含有氧化夹杂、炉渣等夹杂物，下图中大的黑点即为高铁相硬质点，会造成加工过程打刀现象，处理方法同上。

3、渣含量：

铝合金在生产过程中由于搅拌不匀、静置时间不够等原因，使铝液中的硅、镁等元素没有与铝很好的溶合，就被铸造成锭，压铸厂重熔时，这些元素就上浮到表面，形成一层熔点略高的高硅、高镁的铝合金层。

这些渣虽然是金属，但由于成份与基体成分相差较大，一般不能

在压铸厂回收利用，而要送熔炼厂回收利用，一般渣含量小于1.5%为合格，大于2%时就要进行索赔。

渣含量超标对压铸件的质量影响不大，主要是影响压铸厂的收率。

三、压铸生产常见问题：1、裂纹：

特征：铸件上合金基体被破坏或断开形成细丝状的缝隙，有穿透的和不穿透的两种，有发展趋势。裂纹可以分为冷裂纹和热裂纹两种，他们的主要区别是冷裂纹铸件开裂处金属未被氧化，热裂纹铸件开裂处金属被氧化。

处理方法：

、严格控制有害杂质，调整合金成分。

、改进铸件结构，减少壁厚差，增大铸造圆角。

、缩短开模及抽芯时间。

2、欠铸

特征：金属液未充满型腔，铸件上出现填充不完整的部位。

改善合金的流动性。

采用正确的熔炼工艺，排除气体及非金属夹杂物；

适当提高合金浇注温度和模具温度；

提高压射速度；

改进铸件结构，适当调整壁厚。3、有色斑点

特征：铸件表面上呈现的不同于基体金属的斑点，一般由涂料碳化物形成。

涂料使用应薄而均匀，不能堆积，要用压缩空气吹散；

减少涂料中的石墨含量或选用无石墨水基涂料。

4、硬质点

特征：铸件基