铝合金基础知识

-1-铝合金基础知识一、铝及铝合金的分类纯铝----1XXX系，如1000系合金，铝含量不小于99%热处理不可强AL--Mn系合金--3XXX系，如3004合金，以锰为主。化型铝合金AL--Si系合金--4XXX系，如4043合金，以硅为主。AL--Mg系合金--5XXX系，如5056合金，以镁为主。加工材（变形铝AL--Cu系合金—2XXX系，如2024合金，以铜为主。合金）AL--Mg--Si系合金--6XXX系，如6063合金，以Mg和Si为主要合金元素并以Mg和Si相为强化相的铝合金。AL—Zn--Mg--Cu系合金--7XXX系，如7075合金，以Mg热处理可强和Si为主要合金元素并以Zn为主要合金元素的铝合金。化型铝合金AL--Li系合金--8XXX系，如8089合金，以Mg和Si为主要合金元素并以其他合金元素为主要合金元素的铝合金。铝及铝合金Al-Si系热处理不可强化型Al-Mg系超级硅铝合金铸造材（铸造Al-Cu-Mg-Si系铝合金）热处理强化型Al-Mg-Si系Al-Mg-Zn系与变形铝合金主要区别：Si含量超过变形铝合金Si含量。原铝在市场供应中统称为电介铝，是生产铝及铝合金材的原料，铝的强度低、塑性好，除了应用部分纯铝外，为了提高强度或综合性能需配成合金，根据AL中加入元素多少，对性能影响。-2-在上述分类基础上根据合金性能把AL--Mn、AL--Mg系合金又称作为防锈铝，AL--Cu系实际上是AL--Cu--Mg系又称作为硬铝，AL--Mg--Si系（包括AL--Mg--Si--Cu系）合金称为锻铝，AL—Zn—Mg系是中等强度的可焊铝合金，AL—Zn—Mg--（Cu）系合金称为超硬铝。在实际生产中也有把变形铝合金分为工业用铝、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金和超高强度铝合金。二、变形铝及铝合金状态代号（GB/T16475-1996）1、基本原则：（1）基础状态代号用一个英文大写字母表示，（2）细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多们阿拉伯数字表示。2、基础状态代号代号名称说明与应用F自由加工状态适用于在成形过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，对该状态产品的力学性能不作规定O退火状态适用于经完全退火获得最低强度的加工产品H加工硬化状态适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后要经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。H代号后面必须跟有两位或三位何拉伯数字W固溶热处理状态一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段T热处理状态适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定状态（不同于F、O、H状态）的产品T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。TO固溶热处理后，经自然时效再经过冷加工的状态。适用于经冷加工提高强度的产品T1由高温成形冷却，然后自然时效至基本稳定的状态。适用于由高温成形过程冷却后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品T2由高温成形冷却，经冷加工后自然时效至基本稳定的状态。适用于由高温成形过程冷却后，进行冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品T3固溶热处理后进行冷加工，再经自然时效至基本稳定的状态。适用于在固溶热处理后，进行冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品-3-T4固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。适用于固溶热处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品T5由高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态。（不经过冷加工可进行矫直、矫平但不影响力学性能极限），予以人工时效的产品T6固溶热处理后进行人工时效的状态T7固溶热处理后进行过时效的状态。适用于固溶热处理后，为获取某些重要特性，在人工时效时强度在时效曲线上越过了最高峰点的产品T8固溶热处理后经冷加工，然后进行人工时效的状态。适用于经冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品T9固溶热处理后人工时效，然后进行冷加工的状态。适用于经冷加工提高强度产品T10由高温成形过程冷却后，进行冷加工，然后人工时效的状态注：某些6XXX系合金，无论是炉内固溶热处理，还是从高温成形过程急冷以保留可溶性组分在固溶体中均能达到相同的固溶的热处理效果，这些合金的T3、T4、T6、T7、T8和T9状态可采用上述两种处理方法的任一种。T42适用于自O或F状态固溶热处理后自然时效到充分稳定状态的产品，也适用于需方对任何状态的加工产品热处理后，力学性能达到了T42状态的产品。T62适用于自O或F状态固溶热处理后进行人工时效的产品，也适用于需方对任何状态的加工产品热处理后，力学性能达到了T62状态的产品。T81适用于固溶热处理后，经1%左右的冷加工变形提高强度，然后进行人工时效的产品。T87适用于固溶热处理后，经7%左右的冷加工变形提高强度，然后进行人工时效的产品。HXXX状态1、H后面第1位数字表示获得该状态的基本处理程序H1----单纯加工便化状态H2----加工硬化及不完全退火的状态H3----加工硬化及稳定化处理状态2、H后面第2位数字表示加工硬化强度，数字8表示硬状态。-4-三、铝及铝合金的性能及用途1、纯铝（1XXX系合金）（1）高纯铝----纯度高，99.85----99.99%AL，传热导电性好，在冷状态和热状态下有较高的塑性，塑性变形能力好，有很好的抗腐蚀性能。也就是讲在室温下进行轧制、深冲和拉伸，也可在300----500оC温度下进行轧制、挤压等。（2）普通工业纯铝----因为根据所含元素和杂质多少性能有差异可分为很多牌号，用途也不一样，用途：石油化工设备、日用器具、各种五金件、散热器等。L2（1060）（99.60%）L3（1050A）（99.50%）L5--1（1100）等。2、硬铝（2XXX系合金）拉伸管T3、T82011铆钉以及良好可切削性能产品冷加工棒材、线材T3、T4、T8拉伸管O、T4、T6挤压管、棒、线、型材O、T4、T6要求强度高、硬度高2014冷加工棒材O、T4、T6飞机结构件冷加工线材O、T4、T6航天器零件，车轮、卡车构件锻造件F、T4、T6拉伸管O、T3飞机结构、导弹构件卡车轮毂及其他结构件2024挤压管、棒、型材O、T3、T3511、T81做成薄板可作飞机蒙皮、助架、隔框等冷加工棒材O、T4、T63、防锈铝（3XXX合金）拉伸管O、H12、H18、H25用于需要有良好成型性、高的耐挤压管、型、O、H12腐蚀性和可焊性的部件，如目前3003棒、线材用途最广的汽车空调管比1XXX系列合金强度高的工件冷加工棒材O、H12、F、H14锻造件H12、F-5-拉伸管O、H32、H363004挤压管O3004比3003多添加1%左右Mg，强度会更高，用于Al罐罐身、电灯泡座。易拉罐全球在99年已超过了4000吨。4、Al—Si合金（4XXX合金）如4032添加了Si、抑制了它的热膨胀，改善它的耐磨性，如再添加一些Cu、Sn、Ni、Mg等还会改善它的耐热性，当锻造活塞材料使用。如4043可当作焊材。5、铝镁合金（5XXX合金）5XXX合金主要含有Mg元素，其它有少量的Mn、Cr等，按Mg元素添加多少（每添加1%Mg，可使强高提高35Mpa），可有不同用途。用于装饰用的5005车辆内的天花板有中等强度的5052Mg含量为2.0—2.8%，可做飞机油管Mg含量较高的5058作为焊材，用于船舶、车轫、化工厂的焊接中6、铝镁硅合金（6XXX系列合金）6XXX系合金由于强度和耐蚀性都好，是结构用材的常用材料，在热处理状态下，Mg、Si固溶于Al中使合金有人工时效硬化能力，Mg/Si比为1.73，生产中难以保持此比例，不是含有Mg过剩就是Si过剩，当Mg含量过剩时，合金抗腐蚀性好，但强度和成形性较低，当Si含量过剩时，合金强度高，抗腐蚀性能稍好。SiFlCuMnMgCrZnTi其他总和杂质60610.4-0.80.70.15-0.40.150.8-1.20.04-0.350.250.150.050.15O、T4、T6该种典型合金60630.2-0.60.350.100.100.45-0.90.100.100.100.050.15化学成份O、T4、T5、T6、T8、T83（质量分表）%60820.7-1.30.50.100.40-1.00.6-1.20.250.200.100.050.15T4、T6-6-全球有4万多种可挤压铝材，它们的综合性能好，有经济性，如门窗用料大多选用6063合金。7、铝锌镁（铜）合金（7XXX系列合金）7XXX系合金中含铜的AL—Zn--Mg--Cu，还有一些其他微量元素，它有较强的韧性和强度，为代表的7075合金，用于飞机及航空制造业。这类合金有抗应力腐蚀性和抗剥落腐蚀的能力会随之下降。如果对成份和热处理以及显微组织进行全面设计，可以得到综合性能良好的高强度合金，该系合金中主要强化相为MnZnz(n)与Al2Mg3Zn3(T)相。用于制作轮椅的材料7003-C合金主要强化相为ŋ相和Mg2Si.。有很好的抗应力腐蚀性能和焊接性能，又有比6XXX系列高的强度和塑性，便于热成形和冷加工，在冷加工和焊接后不需再进行热处理。铁道车辆用铝合金机械性能（保证值和标准值）7003（Z5H）（日本住友）ZK60型材σb274σo223510%33828916美、日、法保证值标准值7N01ZK47型材σb323σo224510%37731915保证值标准值