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鑄造鋁合金知識

發布日期:2019-06-07 作者: 點擊:

  鋁合金當中各項主要元素對鑄造性能影響

  

  矽 (Si)

  

  矽(Si)是改善流動性能的主要成分.從共晶到過共晶都能得到最好的流動性.但結晶析出的矽(Si)易形成硬點,使切削性變差,所以一般都不讓它超過共晶點.另外,矽(Si)可改善抗拉強度,硬度,切削性已及高溫時強度,而使延伸率降低含量在10.5%-12.0%錠麵易發生收縮但不影響質量.

  

  銅(Cu)

  

  真人ag平台在鋁合金中固溶進銅(Cu),機械性能可以提高,切削性變好.不過,耐蝕性降低,容易發生熱閑裂痕.作爲雜質的銅(Cu)也是這樣.

  

  鎂(Mg)

  

  鋁鎂合金的耐腐蝕性最好,因此ADC5,ADC6是耐腐蝕性合金,它的凝固範圍很大,所以有熱脆性,鑄件易產生裂紋,難以鑄造.作爲雜質的鎂(Mg),在Al-Si-Cu這種材料中,Mg2Si會使鑄件變脆,所以一般標準在0.3%以內.

  

  鉄(Fe)

  

  雜質的鐵(Fe)會生成FeAl3的針狀結晶,由於壓鑄是急冷,所以析出的晶體很細,不能說是有害成份。含量低於0.7 %則有不易脫模的現象,所以含鐵(Fe)0.8 ~ 1.0 %反而好壓鑄。含有大量的鐵(Fe),會生成金屬化合物,形成硬點。並且含鐵(Fe)量過1.2 %時,降低合金流動性,損害鑄件的質量,縮短壓鑄設備中金屬元件的壽命.

  

  鎳(Ni)

  

  和銅(Cu)一樣,有增加抗拉強度和硬度的傾向,對耐蝕性影響很大。想要改善高溫強度耐熱性,有時就加入鎳(Ni),但在耐蝕性及熱導性方麵有降低的影響.

  

  錳(Mn)

  

  能改善含銅(Cu),含矽(Si)合金的高溫強度。若超過一定限度,易生成Al-Si-Fe-Mn四元化合物,容易形成硬點以及降低導熱性。錳(Mn)能阻止鋁合金的再結晶過程,提高再結晶溫度,並能顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化主要是通過MnAl6化合物彌散質點對再結晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl6的另一作用是能溶解雜質鐵(Fe),形成(Fe,Mn)Al6減小鐵的有害影響。錳(Mn)是鋁合金的重要元素,可以單獨加入Al-Mn二元合金,更多的是和其他合金元素一同加入,因此大多鋁合金中均含有錳(Mn).

  

  鋅(Zn)

  

  若含有雜質鋅(Zn),高溫脆性大,但與汞(Hg)形成強化HgZn2對合金産生明顯強度作用。JIS中規定在1.0%以內,但外國標準有到3%的,這裏所講的當然不是合金成份的鋅(Zn),而是以雜質鋅(Zn)的角色來說,它有使鑄件産生裂紋的傾向.

  

  鉻(Cr)

  

  鉻(Cr)在鋁中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金屬間化合物,阻礙再結晶的形核和長大過程,對合金有一定的強化作用,還能改善合金韌性和降低應力腐蝕開裂敏感性。但會增加淬火敏感性.

  

  鈦(Ti)

  

  在合金中隻需微量可使機械性能提高,但導電率卻下降.Al-Ti係合金産生包晶反應時,鈦(Ti)的臨界含量約爲0.15%,如有硼存在可以減少.

  

  磷(P)

  

  磷加入Al中隻形成一種金屬化合物為AlP,在800攝氏度以下都會形成AlP至1000攝氏度還不會溶解。亦不會分解,其晶係之格子常數a為5.42A原子最短距離2.35A,在合金中Si析出時成異種核作用而成爲Si初晶核而使Si結晶細化,其改良作用經多次實驗Na與P之比較Si8-14%為Na較爲有效15%以上至20%左右,則P之效果比較優越.用於細化者如S(硫),PbS(硫化鉛),皆有細化作用未被普遍使用而已.

  

  錫(Sn)

  

  錫與Al之共晶溫度爲228.3℃,Al對Sn則完全無溶解度,如含量不多則凝結在結晶粒間成共晶狀態如溫度在228.3℃以上時則成熔融狀態在堅鑄狀態合金中,則回發生熱裂情形在Al—Cu係合金中Sn如超過0.1回使自然時效遲化,在耐蝕性合金(Al-Si係、Al-Mg係)之中Sn即以不過0.3才不會影響耐蝕性,但特殊現象是要求高度切削性時,即必須以Sn、Pb、Bi等偏晶反應元素來促使良好之切削效果.

  

  鉛(Pb)

  

  鉛與鋁亦是以偏晶反映成共晶而無金屬化合物存在,與Sn一樣雖然微量之Pb亦無法融入ɑ固溶體,而凝結時析出於結晶粒間,至326.8℃時還是液態一成熟脆性之原因,Pb在1.52%以上時隨溫度之升高成熔融狀態,而分爲二相在最後凝結時,成球狀析出於結晶粒,因其電極電位爲-0.55V,故會對耐蝕性嚴重損害。特殊用途隻有與Sn、Zn、Cd等做成低溶點合金,在鋁合金之軟焊用焊條.

  

  鈣(Ca)

  

  鈣(金屬鈣)與水反應而産生H2其化學反應之強烈由此可知在Al溶湯中之氧化作用比Mg尤爲活潑,Al-Ca之合金耐蝕性低劣,鑄物表麵會形成粘稠之青色皮膜,在Al-Si合金中之Si大體可氛圍一部分與Fe化合而另一部分之Si則固熔於Al中而導致導電率下降,如添加少許Ca使形成CaSi2金屬化合物,來改變SiCa固溶體之性質則導電率會大大提高,CaSi2金屬化合物會形成合金鑄麵出現皺紋之作用在一般合金中因影響鑄件表麵所以Ca之存在,除AC8B利用出現抽問之外其他合金皆被嫌棄,因Ca對鑄造性、流動性有不良影響(AC3A、AC2A)。如ADC-12之有害程度,即在0.05以上較爲顯著,0.05以下則無大礙,再者CaSi2有容易引起對Ca存在則弊多欲利。Al-Si-Ca係成三元共晶析出,共晶點爲576.5℃其中CaSi2爲四角型黑色結晶.

  

  鈉(Na)

  

  鈉與鋁二元係爲偏晶反應659℃對Al之溶解度爲0.003,在結晶粒間析出其Na瀝至97.5℃,則溶解成液態是爲熱脆性之原因,對矽係合金之改良作用(微細化)已廣泛被工業界采用,因Si在5%以下結晶不會粗化至12%爲最大,因此要使此類合金之伸長率超過5%,則無輕細化處理無法達到以往有使用NaF而將湯溫提高至800℃促進結晶微細化之方法,但因鋁湯超過800℃以上時會衍生很多問題,雖可達到細化之目的,但在合金的其他方麵又生出另外的問題 ,所以不見理想。直至Na被加入合金中獲得細化才算解決了此類問題,但若使用超量亦會發生過改良(OVER-MODIFICATION)現象而使合金脆化,通常之用量在0.05-0.1%爲宜,其改良作用是加Na使形成AlNaSi4金屬化合物其共晶濃度爲Si11.7%、Na0.017%如此則在結晶時直接防阻Si之擴散而使樹枝狀結晶無法形成凝結後則出現細化之組織。此種細化機構自證實Na之效用後,則陸續被提出稀土類金屬皆有如上述之作用。如NaF爲例則化學式如下:Al+3NAF—>AlF3+3Na,所以隻捏準起作用分解點則可靈活運用.

  

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