188· 金属学与热处理 对于铸造铝合金,除了要求必要的力学性能和耐蚀性外,还应具有良好的铸造性能 在铸造铝合金中,铸造性能和力学性能配合最佳的是A1-Si合金,又称硅铝明 1.Al-Si铸造合金 简单的A-Si铸造合金,牌号为ZL102,含s=10%13%。如图94所示A-Si相图中 可知,该成分正是共晶成分,因而具有良好的铸造性能(熔点低、流动性好,收缩小)。 =10%-13% 硅铝明 AI11.6 图94A-Si相图 ZL102铸造后的组织为粗大的针状硅与铝基固溶体组成的共晶体,加上少量的板块状 初晶硅。由于组织中粗大的针状共晶硅的存在,合金的力学性能不高,ob不超过140MPa 伸长率δ<3%。为此,通过细化组织,以提高强度和塑性。通常采用变质处理,即浇注前 在合金熔液中加入2%~3%的变质剂(钠盐混合物),可使共晶组织细化。且变质处理后的组 织是由初生a固溶体与均匀细小的(a+Si)共晶体所组成的亚共晶组织。因而变质处理后的 ZL102合金的抗拉强度a达180MPa,伸长率可达8%。 简单硅铝明的铸造性能、焊接性能均较好,抗蚀性及耐热性尚可。尽管经变质处理后 可以提高力学性能,但由于硅在铝中的固溶度变化不大,且硅在铝中的扩散速度很快,极 易从固溶体中析出,并聚集长大,时效处理时不能起强化作用。故简单硅铝明强度不高, 仅用于制造形状复杂且受力不大的铸件或薄壁零件,如压铸成形的仪表壳体、抽水机壳 体等。 为了提高二元铝硅合金的力学性能,常加入Cu、Mg等合金元素,形成时效强化相 并通过热处理强化,进一步提高力学性能。表9-3所示的ZL104、ZL05、ZL10等合金, 在时效后均可获得较高的力学性能,可用作高载荷的发动机零件以及较高温度下工作的铸 件。在ZL109中,由于镁、铜同时加入,出现三种强化相(CuAl2、Mg2Si、Al2CuMg),合 金时效强化效果很好,并且还使合金的高温强度有所提高,常用作发动机的活塞,有活塞 合金之称。用这类合金制作活塞,不仅结构轻便,铸造性能好,且又耐磨、耐蚀、耐热,膨 胀系数又小,目前在汽车、拖拉机及各种内燃机的发动机上应用甚广 如前所述,铸造铝合金除A1-Si系之外,还有A1-Cu、A-Mg、A1-Zn等系列,但由于 所含共晶组织的相对量较少,铸造性能较差,但却各具不同的特点。A1-Cu合金的典型牌 号为ZL20。由于铜和锰的加入,所形成固溶体的溶解度变化较大,经时效后,可成为铸 铝中强度最高的一类,在300℃以下能保持较高的强度。A1-Mg系合金的典型牌号为ZL30l 这类合金具有优良的耐蚀性,又因镁的加入,密度特别小,但铸件中疏松现象严重,常用·188· 金属学与热处理 ·188· 对于铸造铝合金，除了要求必要的力学性能和耐蚀性外，还应具有良好的铸造性能。 在铸造铝合金中，铸造性能和力学性能配合最佳的是 A1-Si 合金，又称硅铝明。 1. Al-Si 铸造合金 简单的 Al-Si 铸造合金，牌号为 ZL102，含 wSi=l0%～13%。如图 9.4 所示 Al-Si 相图中 可知，该成分正是共晶成分，因而具有良好的铸造性能(熔点低、流动性好，收缩小)。 图 9.4 Al-Si 相图 ZL102 铸造后的组织为粗大的针状硅与铝基固溶体组成的共晶体，加上少量的板块状 初晶硅。由于组织中粗大的针状共晶硅的存在，合金的力学性能不高，σb 不超过 140 MPa。 伸长率δ ＜3%。为此，通过细化组织，以提高强度和塑性。通常采用变质处理，即浇注前 在合金熔液中加入 2%～3%的变质剂(钠盐混合物)，可使共晶组织细化。且变质处理后的组 织是由初生 α 固溶体与均匀细小的( α +Si)共晶体所组成的亚共晶组织。因而变质处理后的 ZL102 合金的抗拉强度 σb达 180 MPa，伸长率可达 8%。 简单硅铝明的铸造性能、焊接性能均较好，抗蚀性及耐热性尚可。尽管经变质处理后 可以提高力学性能，但由于硅在铝中的固溶度变化不大，且硅在铝中的扩散速度很快，极 易从固溶体中析出，并聚集长大，时效处理时不能起强化作用。故简单硅铝明强度不高， 仅用于制造形状复杂且受力不大的铸件或薄壁零件，如压铸成形的仪表壳体、抽水机壳 体等。 为了提高二元铝硅合金的力学性能，常加入 Cu、Mg 等合金元素，形成时效强化相。 并通过热处理强化，进一步提高力学性能。表 9-3 所示的 ZL104、ZLl05、ZLl10 等合金， 在时效后均可获得较高的力学性能，可用作高载荷的发动机零件以及较高温度下工作的铸 件。在 ZL109 中，由于镁、铜同时加入，出现三种强化相(CuAl2、Mg2Si、Al2CuMg)，合 金时效强化效果很好，并且还使合金的高温强度有所提高，常用作发动机的活塞，有活塞 合金之称。用这类合金制作活塞,不仅结构轻便，铸造性能好，且又耐磨、耐蚀、耐热，膨 胀系数又小，目前在汽车、拖拉机及各种内燃机的发动机上应用甚广。 如前所述，铸造铝合金除 A1-Si 系之外，还有 A1-Cu、A1-Mg、A1-Zn 等系列, 但由于 所含共晶组织的相对量较少，铸造性能较差，但却各具不同的特点。A1-Cu 合金的典型牌 号为 ZL20l。由于铜和锰的加入，所形成固溶体的溶解度变化较大，经时效后，可成为铸 铝中强度最高的一类，在 300℃以下能保持较高的强度。A1-Mg 系合金的典型牌号为 ZL30l。 这类合金具有优良的耐蚀性，又因镁的加入，密度特别小，但铸件中疏松现象严重，常用