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1、铝合金的牌号、性能及用途 1、变形铝合金 ⑴ 变形铝及铝合金牌号表示方法 根据国家标准GB/T 16474-1996规定，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号。未命名为国际四位数字体系牌号的变形铝及铝合金，应采用四位字符牌号命名。两种编号方法如表8-1所示。 表8-1 变形铝及铝合金的编号方法（GB/T 16474-1996） 位数 国际四位数字体系牌号 四位字符牌号 纯铝 铝合金 纯铝 铝合金 第一位 为阿拉伯数字，表示铝及铝合金的组别。1表示铝含量不小于99.00%纯铝；2~9表示铝合金，组别按下列主要合金元素划分：2—Cu；3—Mn；4—Si；5—
2、Mg；6—Mg+Si；7—Zn；8—其他元素；9—备用组 第二位 为阿拉伯数字，表示合金元素或杂质极限含量控制情况。0表示其杂质极限含量无特殊控制；2~9表示对一项或一项以上的单个杂质或合金元素极限含量有特殊控制 为阿拉伯数字，表示改型情况。0表示为原始合金；2~9表示为改型合金 为英文大写字母，表示原始纯铝的改型情况。A表示为原始纯铝；B~Y（C、I、L、N、O、P、Q、Z除外）表示为原始纯铝的改型，其元素含量略有变化 为英文大写字母，表示原始合金的改型情况。A表示为原始合金；B~Y（C、I、L、N、O、P、Q、Z除外）表示为原始合金的改型，其化学成分略有变化 最后两
3、位 为阿拉伯数字，表示最低铝百分含量中小数点后面的两位 为阿拉伯数字，无特殊意义，仅用来识别同一组中的不同合金 为阿拉伯数字，表示最低铝百分含量中小数点后面的两位 为阿拉伯数字，无特殊意义，仅用来识别同一组中的不同合金 根据GB/T 3190-1996的说明，GB 3190-82中的旧牌号仍可继续使用，其牌号用LF（防锈铝合金）、LY（硬铝合金）、LC（超硬铝合金）、LD（锻铝合金）加顺序号表示。 ⑵ 常用变形铝合金 ① 防锈铝合金 主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。锰和镁的主要作用是提高抗蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。防锈铝合金锻造退火后为单相固溶体组织，抗蚀性好，塑
4、性高，易于变形加工，焊接性能好，但切削性能差。这类合金不能进行热处理强化，常利用加工硬化来提高其强度。常用的Al-Mn系合金有3A21（LF21），其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。常用的Al-Mg系合金有5A05（LF5），其密度比纯铝小，强度比Al-Mn合金高，在航空工业中得到广泛应用，如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。 ② 硬铝合金 主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量锰。这类合金可进行时效强化，也可进行变形强化。合金中铜和镁的作用是形成强化相CuAl2（q相）和CuMgAl2（S相），产生时效硬化；锰的作用是提高抗蚀性，并
5、起一定的固溶强化作用。硬铝合金的强度、硬度高，加工性能良好，但耐蚀性低于防锈铝合金。常用的硬铝合金如2A11（LY11）、2A12（LY12）等，用于制造冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、铆钉等。 ③ 超硬铝合金 属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量铬和锰。其强化相除q相和S相外，还有MgZn2（h相）和Al2Mg3Zn3（T相）等。时效强化效果超过硬铝合金，是时效后强度最高的一种铝合金。超硬铝合金的热态塑性好，但耐蚀性差。常用合金有7A04（LC4）、7A09（LC9）等，主要用于工作温度较低、受力较大的结构件，如飞机的大梁、起落架等。 ④ 锻铝合金 有两类，一类是Al-Cu-
6、Mg-Si系合金，镁和硅的作用是形成强化相Mg2Si。常用牌号有6A02（LD2）、2A50（LD5）、2B50（LD6）、2A14（LD10）等。这类合金可锻性好，力学性能高，主要用于制造形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机的压气机叶轮、导风轮及飞机上的接头、框架、支杆等。另一类是Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金，铁和镍可形成耐热强化相Al9FeNi，为耐热锻铝合金。常用牌号有2A70（LD7）、2A80（LD8）、2A90（LD9）等。这类合金耐热性较好，主要用于制造150~225℃下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机的蒙皮等。 常用变形铝合金的牌号、化学成分、力学性能及用途列于表8
7、2。 表8-2 常用变形铝合金的牌号、化学成分、力学性能及用途（摘自GB/T 3190-1996） 类 别 牌号 (旧牌号) 化 学 成 分，% 热处理状态 力学性能 用途举例 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti sb MPa d % HB 防锈铝合金 5A05 (LF5) 0.5 0.5 0.10 0.3~ 0.6 4.8~ 5.5 0.20 退火 280 20 70 中载零件,焊接油箱,油管,铆钉等 3A21 (LF21) 0.6 0.7 0.20 1.0~ 1.
8、6 0.05 0.10 0.15 130 20 30 焊接油箱,油管,铆钉等轻载零件及制品 硬铝合金 2A01 (LY1) 0.50 0.50 2.2~ 3.0 0.20 0.2~ 0.5 0.10 0.15 淬火+自然时效 300 24 70 工作温度不超过100℃的中强铆钉 2A11 (LY11) 0.7 0.7 3.8~ 4.8 0.4~ 0.8 0.4~ 0.8 0.30 0.15 Ni 0.10 Fe+Ni 0.7 420 18 100 中强零件,如骨架,螺旋桨叶片,铆钉 2A12
9、 (LY12) 0.50 0.50 3.8~ 4.9 0.3~ 0.9 1.2~ 1.8 0.30 0.15 Ni 0.10 Fe+Ni 0.7 470 17 105 高强,150℃以下工作零件,如梁,铆钉 超硬铝合金 7A04 (LC4) 0.50 0.50 1.4~ 2.0 0.2~ 0.6 1.8~ 2.8 5.0~ 7.0 0.10 Cr0.10~0.25 淬火+人工时效 600 12 150 主要受力构件,如飞机大梁,起落架 7A09 (LC9) 0.50 0.50 1.2~ 2.0 0.15
10、 2.0~ 3.0 5.1~ 6.1 0.10 Cr0.16~0.30 680 7 190 同上 锻铝合金 2A50 (LD5) 0.7~ 1.2 0.7 1.8~ 2.6 0.4~ 0.8 0.4~ 0.8 0.30 0.15 Ni 0.10 Fe+Ni 0.7 淬火+人工时效 420 13 105 形状复杂中等强度的锻件及模锻件 2A70 (LD7) 0.35 0.9~ 1.5 1.9~ 2.5 0.20 1.4~ 1.8 0.30 0.02 ~0.1 Ni 0.9~1.5 415 13
11、120 高温下工作的复杂锻件,内燃机活塞 2A14 (LD10) 0.6~ 1.2 0.7 3.9~ 4.8 0.4~ 1.0 0.4~ 0.8 0.30 0.15 Ni 0.10 480 19 135 承受高载荷的锻件和模锻件 注：① Al为余量；② 其他元素单个含量为0.05%，总量为0.10% 2、铸造铝合金 铸造铝合金主要有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系和Al-Zn系四种，其代号分别用ZL1、ZL2、ZL3和ZL4加两位数字的顺序号表示（ZL表示“铸铝”）。表8-3为常用铸造铝合金的牌号、化学成分、力学性能及用途。 表8-3
12、 常用铸造铝合金的牌号、化学成分、力学性能及用途（摘自GB/T 1173-1995） 类别 代号 牌 号 化 学 成 分，% 铸造方法 热处理 力学性能(不低于) 用 途 举 例 Si Cu Mg 其他 sb MPa d % HB 铝硅合金 ZL 102 ZAlSi12 10.0~ 13.0 SB J SB J F F T2 T2 145 155 135 145 4 2 4 3 50 50 50 50 形状复杂的零件,如飞机,仪器零件，抽水机壳体 ZL 10
13、4 ZAlSi9Mg 8.0~ 10.5 0.17~ 0.35 Mn0.2~0.5 J J T1 T6 195 235 1.5 2 70 70 220℃以下形状复杂零件,如电机壳体,汽缸体 ZL 105 ZAlSi5Cu1Mg 4.5~ 5.5 1.0~ 1.5 0.4~ 0.6 J S T5 T7 235 175 0.5 1 70 65 250℃以下形状复杂件,汽缸头,机匣,液压泵壳 ZL 107 ZAlSi7Cu4 6.5~ 7.5 3.5~ 4.5 SB J T6 T6 24
14、5 275 2 2.5 90 100 强度和硬度较高的零件 ZL 109 ZAlSi12Cu1 Mg1Ni1 11.0~ 13.0 0.5~ 1.5 0.8~ 1.3 Ni 0.8~1.5 J J T1 T6 195 245 0.5 — 90 100 较高温度下工作的零件，如活塞 ZL 111 ZAlSi9Cu2Mg 8.0~ 10.0 1.3~ 1.8 0.4~ 0.6 Mn 0.1~0.35 Ti 0.1~0.35 SB J T6 T6 255 315 1.5 2 90 100 活塞及高温下
15、工作的其他零件 铝铜合金 ZL 201 ZAlCu5Mn 4.5~ 5.3 Mn 0.6~1.0 Ti 0.15~0.35 S S T4 T5 295 335 8 4 70 90 温度为175~300℃零件,如内燃机汽缸头,活塞 ZL 203 ZAlCu4 4.0~ 5.0 J J T4 T5 205 225 6 3 60 70 中等载荷、形状比较简单的零件 铝镁合金 ZL 301 ZAlMg10 9.5~ 11.0 S T4 280 9 20 大气或海水中工作,承受冲
16、击载荷外形简单的零件,如舰船配件,氨用泵体等 ZL 303 ZAlMg5Si1 0.8~ 1.3 4.5~ 5.5 Mn 0.1~0.4 S,J F 145 1 55 铝锌合金 ZL 401 ZAlZn11Si7 6.0~ 8.0 0.1~ 0.3 Zn 9.0~13.0 J T1 245 1.5 90 结构形状复杂的汽车、飞机、仪器零件，也可制造日用品 ZL 402 ZAlZn6Mg 0.5~ 0.65 Cr 0.4~0.6 Zn 5.0~6.5 Ti 0.15~0.25 J T1 235 4
17、 70 注：① Al为余量；② J—金属模；S—砂模；B—变质处理；F—铸态；T1—人工时效；T2—退火；T4—固溶处理+自然时效；T5—固溶处理+不完全人工时效；T6—固溶处理+完全人工时效；T7—固溶处理+稳定化处理 ⑴ Al-Si系铸造铝合金 又称硅铝明。其中ZL102是含硅为12%的铝硅二元合金，称为简单硅铝明，在普通铸造条件下，其组织几乎全部为共晶体，由粗针状的硅晶体和a固溶体组成（如图8-3(a)所示），强度和塑性都较差。生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理，得到细小均匀的共晶体加一次a固溶体组织（如图8-3(b)所示），以提高性能。加入其他合金元素 的铝硅铸造合金称复杂（
18、或特殊）硅铝明。Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。简单硅铝明强度较低，不能热处理强化，用于制造形状复杂但强度要求不高的铸件，如飞机、仪表壳体等。复杂硅铝明可热处理强化，常用的代号有ZL101、ZL104、ZL105、ZL109等，用于制造低、中强度形状复杂的铸件，如电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞等。 ⑵ Al-Cu系铸造铝合金 这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。常用代号有ZL201、ZL203等，主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。 ⑶ Al-Mg系铸造铝合金 这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差，耐热性低。常用代号为ZL301、ZL303等，主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。 ⑷ Al-Zn系铸造铝合金 这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。常用代号为ZL401、ZL402等，主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。
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