理论教育 铸造Al-Zn合金及其禁忌 优化为 Al-Zn合金铸造及其禁忌注意事项

铸造Al-Zn合金及其禁忌 优化为 Al-Zn合金铸造及其禁忌注意事项

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:为便于对铸造铝合金中Al-Zn合金的具体选用,不可不知我国制定的Al-Zn合金牌号、代号、化学成分及其力学性能Al-Zn合金是应用得很早的铸造铝合金。Al-Zn合金的铸造工艺简单,形成气孔的敏感性小,在铸态时就具有较高的力学性能。但这类合金的铸造性能不好,热裂倾向大,特别是它的耐蚀性很差,有应力腐蚀倾向,所以单纯的Al-Zn二元合金在工业上已不采用,而是采用含硅和镁的多元合金。

铸造Al-Zn合金及其禁忌 优化为 Al-Zn合金铸造及其禁忌注意事项

(1)为便于对铸造铝合金中Al-Zn合金的具体选用,不可不知我国制定的Al-Zn合金牌号、代号、化学成分及其力学性能Al-Zn合金是应用得很早的铸造铝合金。Al-Zn合金的铸造工艺简单,形成气孔的敏感性小,在铸态时就具有较高的力学性能。但这类合金的铸造性能不好,热裂倾向大,特别是它的耐蚀性很差,有应力腐蚀倾向,所以单纯的Al-Zn二元合金在工业上已不采用,而是采用含硅和镁的多元合金。根据我国国家标准GB/T 1173—1995摘出的有关牌号、代号的化学成分及杂质总量,见表3-151,而其力学性能见表3-152。

表3-151 铸造铝合金中Al-Zn合金的化学成分(GB/T 1173—1995)

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表3-152 铸造铝合金中Al-Zn合金的力学性能(GB/T 1173—1995)

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①S、J、R、K的含义参见表3-143的注①。

②T1的含义参见表3-143的注②。

(2)代号为ZL401的Al-Zn-Si-Mg系四元合金,从成分上看,相当于在ZL101合金中加入9.0%~13.0%的锌,其加锌的作用不可不究ZL401合金是Al-Zn-Si-Mg系四元合金,含有锌9.0%~13.0%,硅6.0%~8.0%,镁0.1%~0.3%,余为铝。从成分上看,相当于ZL101合金加入9.0%~13.0%的锌,故常称为含锌的硅铝明。ZL401合金的铸态组织和ZL101相似,由α(Al)+共晶体(α+Si)相+Mg2Si相组成。这是由于锌和硅均不相互形成固溶体,而锌在α(Al)中却有很大的溶解度,在铸造条件下,锌可全部溶入α(Al)中。(www.daowen.com)

不过,ZL401合金的锌含量尽管大大超过室温时α(Al)中的饱和溶解度,但由于有“自动淬火”效应,在铸件凝固时,锌即过饱和地溶入α(Al)中,室温下开始自然时效过程,锌相以弥散质点析出,能强化合金;同时,因硅含量较高,有较多的(α+Si)共晶体,所以铸造性能大大改善。另外,因硅含量达6.0%~8.0%,为细化共晶硅,熔炼时需加钠盐进行变质处理。变质处理后再经自然时效30天后,砂型试棒的力学性能为:σb≥190MPa,δ5≥3%。这种合金的的主要特点是不必进行固溶处理(在铸造条件下可以获得淬火组织),也可获得较好的强度和韧性。

ZL401合金中若加入Cu、Mn等元素,虽能提高抗拉强度,但伸长率却降低很多,因此把这两种元素视为杂质,限制为Cu≤0.6%,Mn≤0.5%。

该合金的缺点是耐蚀性差,有自然时效倾向,而且密度大,如Al-Zn合金的密度达2.95g/cm3,这限制了它在航空工业上的应用,常被用来制作工作温度在185℃以下、承受中等载荷的零件,以及形状复杂,又不便进行热处理的零件。

(3)代号为ZL402的Al-Zn-Mg合金,一般可用来制作精密仪表零件,以及工作温度不宜超过100℃的工件,其原因不可不究 代号为ZL402的Al-Zn-Mg合金,其成分为:Zn5.0%~6.5%,Mg0.50%~0.65%,Cr0.4%~0.6%,Ti0.15%~0.25%,余为Al。高温时有很宽的α(Al)单相区,锌和镁在α(Al)中的溶解度都很大,而室温下,溶解度都很小,该合金有“自动淬火”效应,其室温下的组织由过饱和的α(Al)和MgZn2组成。通过自然时效强化合金。它的铸态试样,经21天自然时效(或180℃人工时效10h)后达到的室温力学性能为σb=240~250MPa,σ0.2=200MPa,δ=4%~5%,其冲击韧度、耐蚀性和抗应力腐蚀性能也较好。

ZL402合金的切削加工性能很好,可以获得光洁的工件表面;它的焊接性能也很好,经人工时效后,铸件尺寸亦很稳定,因而它可用来制作精密仪表零件和承受大的动载荷的飞机零件;由于耐蚀性较高,且可进行阳极化处理以进一步提高耐蚀性,故也常用于船舶零件。

过饱和的α(Al)在较高温度下容易分解,形成较高的内应力,促进晶间腐蚀,故这一类合金的工作温度一般不宜超过100℃。

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