低壓鑄造件
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鑄造鋁合金的主要特性及用途

2022-04-23

一、鋁硅系合金

1、 ZL101 鋁鎂硅三元合金。其鑄造性能良好,流動性高,無熱裂傾向,線收縮小,氣密性高,但稍有產生集中縮孔和氣孔的傾向;耐蝕性相當高,與ZL102相近??山洘崽幚韽娀?,淬火后有自然時效能力,因而具有較高的強度和塑性;易于焊接,可切削加工性中等,耐熱性不高。鑄件可經變質或不變質處理。適用于鑄造形狀復雜、承受中等載荷的零件,也可用于要求高的氣密性、耐蝕性和良好的焊接性能零件,但工作溫度應≤200℃,如水泵和傳動裝置殼體、水冷發動機汽缸體、抽水機殼體儀表外殼、汽化器等。

2、ZL101A 成分、性能與ZL101基本相同,但雜質含量低,并加入了少量的鈦,以細化晶粒,故其力學性能比ZL101有較大程度的提高,用途同ZL101。主要用于鑄造高強度零件。

3、 ZL102 典型的鋁硅二元合金,是應用很早的一種 普通硅鋁合金。其鑄造性能和ZL101一樣好,但在鑄件的斷面厚大處容易產生集中縮孔,吸氣傾向也較大。耐蝕性高,能經受住濕的大氣、海水、二氧化碳、濃硝酸、氨、硫、過氧化氫的腐蝕作用。不能熱處理強化,力學性能不高,但隨鑄件壁厚增加,強度的降低程度小。焊接性能良好,但可切削性差,耐熱性不高。鑄件須經變質處理。常在鑄態或退火狀態下使用,適用于鑄造形狀復雜、承受較低載荷的薄壁零件,以及要求高的耐蝕性和氣密性、工作溫度≤200℃的零件,如儀表殼體機器罩、蓋子、船舶零件等。

4、ZL104 鋁硅鎂錳四元合金。其鑄造性能良好,流動性高,無熱裂傾向,氣密性良好,線收縮小。但吸氣性傾向大,易于形成針孔??山洘崽幚韽娀?,室溫力學性能良好,但高溫性能較差。耐蝕性能好(但比ZL102低)??汕邢骷庸ば院秃附有阅芤话?。鑄件須經變質處理。適用于鑄造形狀復雜、薄壁、耐腐蝕性以及承受較高靜載荷和沖擊載荷的大型零件,如水冷式發動機的曲軸箱、滑塊、汽缸蓋、汽缸體以及其他重要零件,但不宜用于工作溫度≥200℃的場所。

5、ZL105 鋁硅銅鎂四元合金。其鑄造性能良好,流動性高,收縮率較低、吸氣傾向小、氣密性良好。熱裂傾向小,熔煉工藝簡單,不需采用變質處理和在壓力下結晶等工藝措施??蔁崽幚韽娀?,室溫強度較高,但塑性和韌性較低:高溫力學性能良好、焊接性能和可切削加工性能良好,耐蝕性尚可。適用于鑄造形狀復雜、承受較高靜載荷的零件,以及要求焊接性能良好,氣密性高或工作溫度≤225℃個以下的零件,如水冷發動機的汽缸體、汽缸頭、汽缸蓋,空冷發動機頭和發動機曲軸等。這種合金在航空工業中應用相當廣泛。

6、ZL105a 與ZL105基本相同,但其雜質鐵的含量較低,并且加人少量的鈦,以細化品粒,故其強度高于ZL105。主要用于鑄造高強零件。

7、 ZL106 鋁硅銅鎂錳多元合金。其鑄造性能良好,流動性大,氣密性高,無熱裂傾向,線收縮小,可經熱處理強化,室溫下具有較高的力學性能,高溫力學性能也較好。焊接性能和可切削加工性良好。耐蝕性能接近ZL101。適用于鑄造形狀復雜、承受高靜載荷的零件,也用于鑄造要求高氣密性或工作溫度≤225℃的零件,如泵體、水冷發動機汽缸頭等。

8、 ZL107 鋁硅銅三元合金。鑄造流動性和抗熱裂傾向均較ZL101、ZL102、ZL104 差,但比鋁銅合金、鋁鎂合金要好得多。吸氣傾向比ZL101、ZL102 小??蔁崽幚韽娀?,在20°C一

250℃的溫度范圍內,力學性能較ZL104高;可切削加工性良好,耐蝕性不高。鑄件(砂型)需進行變質處理。適用于鑄造形狀復雜、壁厚不均、承受較高載荷的零件,如機架、柴油發動機的附件、汽化器的零件、電氣設備外殼等。

9、 ZL108 鋁硅銅鎂錳多元合金,是我國目前常用的一種活塞鋁合金。其密度小,熱膨脹系數低,導熱率高,耐熱性能好,但可切削加工性差。鑄造性能良好,流動性高,無熱裂傾

向,氣密性高,線收縮小,但易于形成集中縮孔,且有較大的吸氣傾向??山洘崽幚韽娀?,室溫和高溫力學性能都較高。在熔煉中需要進行變質處理,一般在金屬硬模中鑄造可以得到尺寸標準的零件,節省了加工時間。主要用于鑄造汽車、拖拉機的發動機活塞和其他在250℃以下高溫中工作的零件;當要求熱脹系數小、強度高、耐磨性高時,也可以采用這種合金。

10、 ZL109 加有少量鎳的鋁硅銅鎂多元合金,和ZL108一樣,也是一種常用的活塞鋁合金。故性能也和ZL108相似,加鎳的目的在于提高其高溫性能,但實際效果并不顯著。用途同ZL108。

11、 ZL110 鋁硅銅鎂四元合金。鑄造性能尚好,流動性和氣密性良好(但比ZL108、ZL109 差),易產生分散性氣孔和熱裂傾向,吸氣傾向小:可經熱處理強化,塑性低,硬度高,高溫性能良好。與ZL108、ZL109 比較,其熱膨脹系數高,密度大,耐磨性低,但焊接性能和可切削性尚好。鑄件不需經變質處理。主要用于鑄造內燃發動機活塞和其他在高溫下工作的零件。

12、 ZL111 鋁硅銅鎂錳多元合金。其鑄造性能良好,流動性好,充型能力優良,一般無熱裂傾向,線收縮小,氣密性高,可經受住高壓氣體或液體的作用。在熔煉中需經變質處理,

可經熱處理強化,在鑄態或熱處理后的力學性能是鋁硅系合金中較好的一種,可與高強度鑄造鋁合金ZL201相媲美,且高溫性能也較好;焊接性能和可切削加工性良好,耐蝕性較差。

主要用于鑄造形狀復雜、承受高載荷、高氣密性的大型零件,以及在高壓氣體和液體中長期工作的大型零件,如轉子發動機的缸體、缸蓋、水泵葉輪和軍事工業中的大型殼體等重要零件。

13、 ZL114A 成分和性能與ZL101A相近似的鋁硅鎂系合金,由于其含鎂量較ZL101A高,而且加人了少量的鈹以消除雜質鐵的作用,故在保持ZL.101A的優良鑄造性能和耐蝕性的同

時,并顯著地提高了合金的強度,是鋁硅系合金中高強度品種之一。主要用于鑄造形狀復雜的高 強度零件,但由于鈦的價格較貴,同時其熱處理溫度要求控制較嚴、熱處理時間較長等原因,使其應用受到一定 限制。

14、ZL115 加有少量銻的鋁硅鎂鋅多元合金。加人銻的目的是用其作為共晶硅的長效變質劑,以提高合金在熱處理后的力學性能。鋅是起到強化輔助作用,在具有鋁硅鎂系合金的優良鑄造性能和耐蝕性的同時,兼有高的強度和塑性,也是鋁硅系合金中高強度品種之一,在熔煉中 不需經變質處理。主要用于鑄造形狀復雜的高強度零件和耐腐蝕的零件。

15、ZL116 鋁硅鎂鈹多元合金。含有少量的鈹和允許雜質中有較多的鐵含量,鈹的作用是與鐵形成化合物,使粗大針狀的含鐵相變成團狀,同時鈹還有促進時效強化的作用,顯著地提高了合金的力學性能,使其成為鋁硅系合金中高強度品種之一。加人鈹還可以提高其耐蝕性能。此外,由于含硅量較高,有利于獲得致密的鑄件。適用于鑄造承受高液壓的油泵殼體等發動機附件以及其他外形復雜、要求高強度、高耐蝕性的零件。由于鈹的價格較貴,也使其的應用受到一定限制。

二、鋁銅系合金

1、 ZL201 加有少量錳、鈦的鋁銅合金。鑄造性能不好,流動性差,形成熱裂和縮孔的傾向大,線收縮大,氣密性低,但吸氣性傾向小??蔁崽幚韽娀?,熱處理后的合金,具有高的強度和良好的塑性,而且耐熱性高,是鑄造鋁合金中強度和耐熱性比較好的一種。焊接性能和可切削加工性良好,耐蝕性差。適用于鑄造工作溫度為175℃ ~300℃或室溫下承受高載荷、

形狀不太復雜的零件。也可用于低溫(- 70℃)下承受高載荷的零件。是用途較廣的一種鑄造鋁合金。

2、 ZL201A 成分和性能與ZL201基本相同,但其雜質含量控制較嚴,屬于質量合格的合金,故其力學性能高于ZL201。用途同ZL201,主要用于鑄造要求高強度的零件。

3、 ZL203 典型的鋁銅合金。鑄造性能差,流動性低,形成裂紋和縮松傾向大,線收縮大,氣密性一般,但吸氣傾向小。經淬火處理后有較高的強度和好的塑性,鑄件經淬火后有自然時效傾向。不需進行變質處理,焊接性能和可切削加工性良好,耐蝕性差(特別是在人工時效狀態下的鑄件),耐熱性不高。適用鑄造形狀簡單、承受中等靜載荷或沖擊載荷、工作溫度≤200℃并要求可切削加工性良好的零件,如曲軸箱、支架、飛輪蓋等。

4、ZL204A 加入少量鎘、鈦的鋁合金。加人少量鎘,以加速合金的人工時效:加入少量鈦,以細化晶粒,并降低合金中有害雜質的含量;選擇合適的熱處理工藝,可獲得抗拉強度達

440MPa的高強度耐熱鑄造鋁合金。這種合金屬固溶體型合金,結晶間隔較寬,鑄造工藝較差,一般用于砂型鑄造,不適宜金屬型鑄造。用于鑄造高強度和耐熱性的鑄件,并可以其質量合格的鑄件代替一般的鋁合金鍛件、廣泛用于航空和航天工業中。

5、 ZL205a 在ZL201的基礎上又加人鎘、釩、鋯、硼等微量元素的一種鋁銅合金。釩、硼、鋯等元素能進一步提高合金的熱強性,鎘能改善合金的人工時效效果,顯著提高合金的力學性能。其耐熱性高于ZL204A其余性能及用途同ZL204A。

三、鋁稀土金屬系合金

ZL207A 合金中除含有較高的稀土金屬Re外,還含有銅、硅、錳、鎳、鎂、鋯等元素。其耐熱性好,可在高溫(工作溫度達400℃)下長期使用。鑄造性能良好,結晶溫度范圍只有30℃

左右,充型能力良好,形成針孔的傾向小,氣密性高,不易產生熱裂和疏松。缺點是室溫力學性能較低,成分復雜??捎糜阼T造形狀復雜、受力不大,并在高溫下長期工作的零件。

四、鋁鎂系合金

1、ZL301 典型的鋁鎂合金。在海水、大氣等介質中有很高的耐蝕性,是鑄造鋁合金中較好的一種。鑄造性能差,流動性、產生氣孔、形成熱裂的傾向一般,易產生顯微疏松,氣密性低,收縮率和吸氣傾向大??蔁崽幚韽娀?,鑄件在淬火狀態下使用,具有高的強度和良好的塑性、韌性,但具有自然時效的傾向,在長期使用過程中,塑性明顯下降。耐熱性不高。切削加工性良好,可以達到很小的表面粗糙度,表面經拋光后能長期保持原來的光澤。焊接性能較差。熔煉中易氧化,且熔鑄工藝較復雜,廢品率較高。適用于鑄造高靜載荷和沖擊載荷、暴露在大氣或海水等腐蝕性介質中、工作溫度≤200℃工作形狀簡單的大、中、小型零件,如雷達底座、水上飛機和船舶配件(如發動機機匣、起落架零件、船用舷窗等),以及其他裝飾用零部件。

2、ZL303 加入百分之一硅、少量錳的鋁鎂硅多元合金。耐蝕性高,并類似、接近ZL301。鑄造性能尚可,流動性一般,有氧化、吸氣、形成縮孔的傾向(但比ZL301稍好),收縮率大,氣

密性一般,形成熱裂的傾向比ZL301低;在鑄態下具有一定的力學性能,但不能經熱處理明顯強化??汕邢餍院蛼伖庑耘cZL301一樣好,而焊接性能則比ZL301有明顯的改善,生產工藝簡單,但在熔煉中容易氧化和吸氣。適用于鑄造與腐蝕介質接觸和在較高溫度(≤220℃) 下工作、承受中等載荷的船舶、航空器及內燃機車的零件,如海輪配件、各種殼體、氣冷發動機汽缸頭,以及其他裝飾性零部件等。

3、ZL305 加人少量鈹、鈦的鋁鎂鋅多元合金,是ZL301的改進型合金。加人鋅和少量鈦,可以提高合金的自然時效穩定性和抗應力腐蝕能力。加入少量鈹,可防止合金在熔煉和鑄造過程中的氧化現象。其他的性能均與ZL301相近。用途與ZL301基本相同,但工作溫度不宜超過100℃,因為這種合金人工時效溫度超過150℃時,大量強化相便析出,雖然抗拉強度可能有所提高,但塑性顯著下降,應力腐蝕現象也同時加劇。

五、鋁鋅系合金

1、 ZL401 鋁鋅硅鎂四元合金(俗稱鋅硅鋁明)。鑄造性能好,流動性好,產生縮孔和熱裂傾向小,線收縮小,但有較大的吸氣傾向。在熔煉中需進行變質處理。在鑄態下具有自然時效能力,因而既可獲得高的強度,又不必進行熱處理。耐熱性低,耐蝕性一般, 密度大,因而也限制了它的應用。焊接性能和切削加工性能良好。價格便宜。適用于鑄造大型、復雜、承受高的靜載荷而又不便進行熱處理的零件,但工作溫度不得超過200℃如汽車零件、醫療器械、儀器零件、日用品等。

2、ZL402 加人少量鉻和鈦的鋁鋅鎂多元合金,鑄造性能尚好,流動性和氣密性好,縮松和熱裂傾向也不大。在鑄態經時效的即可獲得較高的力學性能,在-70℃的低溫下仍能保持良好的力學性能(在這方面超過鋁銅合金,而接近鋁硅合金)。切削加工性良好,焊接性能一般。鑄件經人工時效后尺寸穩定。密度較大,因而也限制了它的應用。適用于鑄造承受高的靜載荷和沖擊載荷,而又不便進行熱處理的零件,亦可用于鑄造要求與腐蝕介質接觸和尺寸穩定性高的零件,如高旋轉的整鑄葉輪、飛行起落架、 空氣壓縮機活塞件等。

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