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合金的铸造性能

合金的铸造性能--指在一定的铸造工艺条件下某种合金获得优质铸件的能力，即在铸造生产中表现出来的工艺性能，如充型能力、收缩性、偏析倾向性、氧化性和吸气性等

等。

研究之必要--合金铸造性能的好坏，对铸造工艺过程、铸件质量以及铸件结构设计都有显著的影响。因此，在选择铸造零件的材料时，应在保证使用性能的前提下，尽可能选用铸造性能良好的材料。但是，实际生产中为了保证使用性能，常常要使用一些铸造性能差的合金。此时，则应更加注意铸件结构的设计，并提供适当的铸造工艺条件，以获得质量良好的铸件。因此，充分认识合金的铸造性能是十分必要

的。

合金的铸造性能包括：

1.充型能力

2.凝固与收缩

3.偏析

4.吸气

1 合金的充型能力定义

定义--液态合金充满铸型，获得尺寸正确、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。

液态合金充型过程是铸件形成的第一个阶段。其间存在着液态合金的流动及其与铸型之间的热交换等一系列物理、化学变化，并伴随着合金的结晶现象。因此，充型能力不仅取决于合金本身的流动能力，而且受外界条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。

2 对铸件质量的影响

对铸件质量的影响--液态合金的充型能力强，则容易获得薄壁而复杂的铸件，不易出现轮廓不清、浇不足、冷隔等缺陷；有利于金属液中气体和非金属夹杂物的上浮、排出，减小气孔、夹渣等缺陷；能够提高补缩能力，减小产生缩

孔、缩松的倾向性。

3 影响合金充型能力的因素及工艺对策

(1)合金的流动性

定义--流动性是指液态合金的流动能力。它属于合金的

固有性质，取决于合金的种类、结晶特点和其他物理性质(如粘度越小，热容量越大；导热率越小，结晶潜热越大；表面

张力越小，则流动性越好)。

测定方法--为了比较不同合金的流动性，常用浇注标准螺旋线试样的方法进行测定。在相同的铸型(一般采用砂型)和浇注条件(如相同的浇注温度或相同的过热温度)下获得的流动性试样长度，即可代表被测合金的流动性。常用铸造合金中灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢最差。对于同一种合金，也可以用流动性试样来考察各种铸造工艺因素的变动对其充型能力的影响。所得的流动性试样长度是液态金属从浇注开始至停止流动时的时间与流动速度的乘积。所以凡是对以上两个因子有影响的因素都将对流动性(或充型能力)

产生影响。

合金的化学成分决定了它的结晶特点，而结晶特点对流动性的影响处于支配地位。具有共晶成分的合金(如碳的质量分数为4.3%的铁碳合金等)是在恒温下凝固的，凝固层的内表面比较光滑，对后续金属液的流动阻力较小，加之共晶成分合金的凝固温度较低，容易获得较大的过热度，故流动性好；除共晶合金和纯金属以外，其他成分合金的凝固是在一定温度范围内进行的，铸件截面中存在液、固并存的两相区，先产生的树枝状晶体对后续金属液的流动阻力较大，故流动

性有所下降。合金成分越偏离共晶成分，其凝固温度范围越大，则流动性也越差。因此，多用接近共晶成分的合金作为

铸造材料，其原因就在于此。

(2)铸型性质

①铸型的蓄热系数它表示铸型从其中的金属液吸取并存储热量的能力。铸型材料的导热率、比热容和密度越大，其蓄热能力越强，对金属液的激冷能越力就强，金属液保持流动的时间就越短，充型能力就越差。例如，金属型铸造比砂型铸造更容易产生浇不足、冷隔等缺陷。

②铸型温度预热铸型能减小它与金属液之间的温差，降低换热强度，从而提高金属液的充型能力。例如，在金属型铸造铝合金铸件时，将铸型温度由340 ℃提高到520℃，在相同的浇注温度(760℃)下，螺旋线试样长度由525mm 增至950mm。因此，预热铸型是金属型铸造中必须采取的

工艺措施之一。

③铸型中的气体铸型具有一定的发气能力，能在金属液与铸型之间形成气膜，可减小流动阻力，有利于充型。但若发气量过大，铸型排气不畅，在型腔内产生气体的反压力，则会阻碍金属液的流动。因此，为提高型(芯)砂的透气性，在铸型上开设通气孔是十分必要且经常应用的工艺措

施。

(3)浇注条件

①浇注温度

浇注温度对金属液的充型能力有决定性的影响。浇注温度提高，使合金粘度下降，且保持流动的时间增长，故充型能力增强；反之，充型能力就会下降。对于薄壁铸件或流动性差的合金，利用提高浇注温度以改善充型能力的措施，在生产中经常采用也比较方便。但是，随着浇注温度的提高，合金的吸气、氧化现象严重，总收缩量增加，反而易产生气孔、缩孔、粘砂等缺陷，铸件结晶组织也变得粗大。因此，原则上说，在保证足够流动性的前提下，应尽可能降低浇注

温度。

②充型压力

金属液在流动方向上所受的压力越大，则流速越大，充型能力就越好。因此，常采用增加直浇道的高度或人工加压的方法(如：压力铸造、低压铸造等)来提高液态合金的充型

能力。

(4)铸件结构

当铸件的壁厚过小、壁厚急剧变化或有较大的水平面等

结构时，会使合金液充型困难。因此，设计铸件结构时，铸件的壁厚必须大于最小允许值；有的铸件则需要设计流动通道；在大平面上设置筋条。这不仅有利于合金液的顺利充型，

亦可防止夹砂缺陷的产生。

●合金的铸造性能——合金的偏析

合金的偏析

偏析——在铸件中出现化学成分不均匀的现象。偏析使铸件的性能不均匀，严重时会造成废品。

偏析可分为两大类：微观偏析和宏观偏析。

晶内偏析(又称枝晶偏析)——是指晶粒内各部分化学成分不均匀的现象，是微观偏析的一种。凡形成固溶体的合金在结晶过程中，只有在非常缓慢的冷却条件下，使原子充分扩散，才能获得化学成分均匀的晶粒。在实际铸造条件下，合金的凝固速度较快，原子来不及充分扩散，这样按树枝状方式长大的晶粒内部，其化学成分必然不均匀。为消除晶内偏析，可把铸件重新加热到高温，并经长时间保温，使原子充分扩散。这种热处理方法称为扩散退火。

密度偏析(旧称比重偏析)——是指铸件上、下部分化学成分不均匀的现象，是宏观偏析的一种。当组成合金元素的密度相差悬殊时，待铸件完全凝固后，密度小的元素大都集中在上部，密度大的元素则较多地集中在下部。为防止密度偏析，在浇注时应充分搅拌或加速金属液冷却，使不同密度

的元素来不及分离。

宏观偏析有很多种，除密度偏析之外，还有正偏析、逆偏析、V形偏析和带状偏析等。

●合金的铸造性能——合金的吸气性

合金的吸气性

合金的吸气性——合金在熔炼和浇注时吸收气体的性

质。

合金的吸气性随温度升高而加大。气体在合金液中的溶解度较在固体中大得多。合金的过热度越高，气体的含量越高。气体在铸件中的存在有三种形态：固溶体、化合物和气

孔。

1)铸件中的气孔

按照合金中的气体来源，可将气孔分为以下三类。

(1)析出性气孔

溶解于合金液中的气体在冷凝过程中，因气体溶解度下降而析出，来不及排除，铸件因此而形成的气孔，称为析出

性气孔。

析出性气孔在铝合金中最为常见，其直径多小于1 mm。它不仅影响合金的力学性能，而且严重影响铸件的气密性。

(2)侵入性气孔

侵入性气孔是砂型表面层聚集的气体侵入合金液中而

形成的气孔。

(3)反应性气孔

浇入铸型中的合金液与铸型材料、芯撑、冷铁所含水分、锈蚀等或熔渣之间发生化学反应而产生气体，从而使铸件内形成的气孔，称为反应性气孔。

反应性气孔种类甚多，形状各异。如合金液与砂型界面因化学反应生成的气孔，多分布在铸件表层下1～2 mm处，表面经过加工或清理后，就暴露出许多小孔，所以称皮下气

孔。

气孔破坏合金的连续性，减少承载的有效面积，并在气孔附近引起应力集中，因而降低了铸件的力学性能，特别是冲击韧度和疲劳强度显著降低。成弥散状的气孔还可促使显微缩松的形成，降低铸件的气密性。

2) 预防气孔的措施

①降低型砂(芯砂)的发气量，增加铸型的排气能力。

②控制合金液的温度，减少不必要的过热度，减少合金

液的原始含气量。

③加压冷凝，防止气体析出。因为压力的改变直接影响到气体的析出。例如液态铝合金放在405～608 kPa (4～6个大气压)的压力室内结晶，就可以得到无气孔的铸件。

④熔炼和浇注时，设法减少合金液与气体接触的机会。

如在合金液表面加覆盖剂保护或采用真空熔炼技术。

⑤对合金液进行去气处理。如向铝合金液中通入氯气，当不溶解的氯气泡上浮时，溶入铝合金液中的氢原子不断向氯气泡中扩散而被带出合金液。

⑥冷铁、芯撑等表面不得有锈蚀、油污，并应保持干燥

等。

●合金的铸造性能——合金的凝固与收缩

1 合金的凝固与收缩

（1）凝固与收缩的定义

凝固----物质由液态变为固态的过程。

收缩----铸件在凝固、冷却过程中所发生的体积减小的现

象。

（2）对铸件质量的影响

浇入铸型的液态金属在冷凝过程中，如果凝固和收缩得不到合理的控制，铸件内部就会出现缩孔、缩松、铸造应力、

变形、裂纹等缺陷。

2 铸件的凝固方式及影响因素

（1）铸件的凝固方式

在凝固过程中，铸件断面上一般存在三个区域，即固相区、凝固区和液相区。其中，对铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区的宽窄。铸件的“凝固方式”依据凝固区的宽窄来划分，有如下三类。

①逐层凝固

纯金属或共晶成分合金(例如图B-1中的a成分)在凝固过程中不存在液、固相并存的凝固区(图B-2铸件的凝固方式(a))，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界线(凝固前沿)清楚地分开。随着温度的下降，固体层不断加厚，液体层不断减少，凝固前沿不断向中心推进，直至中心。这种

凝固方式称为逐层凝固。

②糊状凝固

如果合金的结晶温度范围很宽(例如图B-1中的c成分)，且铸件内的温度分布曲线(图B-1中的t铸件曲线)较为平坦，则在凝固的某段时间内，铸件表面并不存在固体层，而液、固相并存的凝固区贯穿整个断面(图B-1(C))。因为这种

凝固方式与水泥类似，即先呈糊状而后固化，故称为糊状凝

固。

③中间凝固

大多数合金(例如图B-1中的b)的凝固方式介于上述两

者之间，称为中间凝固方式。

铸件的凝固与铸造缺陷的关系：

一般说来，逐层凝固有利于合金的充型及补缩，便于防止缩孔和缩松；糊状凝固时，难以获得组织致密的铸件。

（2）影响铸件凝固方式的主要因素

①合金的结晶温度范围

合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固。例如：砂型铸造时，低碳钢为逐层凝固；高碳钢因结晶温度范围甚宽，为糊状凝固。

②铸件断面的温度梯度

在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决于铸件断面的温度梯度(见图B-2中T1→T2 )。若铸件的度梯度由小变大，则其对应的凝固区由宽变窄。

图B-2 铸件的凝固方式

铸件的温度梯度主要取决于：

a.合金的性质合金的凝固温度越低、导温系数越大、结晶潜热越大，铸件内部温度均匀化能力就越大，温度梯度就越小

(如多数铝合金)；

b.铸型的蓄热能力铸型蓄热系数越大，对铸件的激冷能力就

越强，铸件温度梯度就越大；

c.浇注温度浇注温度越高，因带入铸型中热量增多，铸件的

温度梯度就越小；

d.铸件的壁厚铸件壁厚越大，温度梯度就越小。

通过以上讨论可以得出：倾向于逐层凝固的合金(如灰铸

铁、铝硅合金等)便于铸造，应尽量选用；当必须采用倾向于糊状凝固的合金(如：锡青铜、铝铜合金、球墨铸铁等)时，可考虑采用适当的工艺措施(例如，选用金属型铸造)，以减

小其凝固区域。

3 合金的收缩及其影响因素

(1)合金收缩的原理及过程

液态合金的结构是由原子集团和“空穴”组成的。原子集团内部的原子呈有序排列，但原子间距比固态时大。将液态合金浇入铸型后，温度不断下降，空穴减少，原子间距缩短，合金液的体积要减小。合金液凝固时，空穴消失，原子间距进一步缩短。凝固后继续冷却至室温的过程中，原子间距还要缩短。合金由浇注温度冷却到室温的收缩经历了以下三个

阶段：

①液态收缩即从浇注温度到开始凝固的液相线温度之间，合

金处于液态下的收缩。它使型腔内液面下降。

②凝固收缩即从凝固开始温度到凝固终了温度之间，合金处于凝固过程的收缩。在一般情况下，凝固收缩仍主要表现为

液面的下降。

③固态收缩即从凝固终了温度至室温之间，合金处于固态下

的收缩。此阶段的收缩表现为铸件线性尺寸的减小。

合金的液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的主要原因；而固态收缩是铸件产生铸造应力、变形、裂纹的根本原因，并直接影响铸件的尺寸精度。

（2）影响合金收缩的主要因素

①合金的化学成分

不同合金的收缩率不同。在常用合金中，铸钢的收缩率最大，灰铸铁的收缩率最小。灰铸铁收缩率很小的原因是：由于其中大部分碳是以石墨状态存在的，石墨的比容大，在结晶过程，中石墨析出所产生的体积膨胀，抵消了合金的部

分收缩。

表B-1 不同合金的收缩率

②浇注温度

浇注温度越高，合金的液态收缩量越大。

③铸型条件和铸件结构

铸件的实际收缩区别于合金的自由收缩，它会受到铸型及型芯的阻碍；而且由于铸件结构复杂及壁厚不均，冷却时各部分相互牵制也会阻碍收缩。

●合金的凝固与收缩——铸件中的缩孔与缩松

铸件中的缩孔与缩松——形成过程及原因、危害、对策缩孔和缩松定义----铸件冷凝时，如果合金的液态收缩和凝固收缩得不到液态合金的补充，就会在最后凝固的部位形成孔洞。容积大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松。

危害----缩孔和缩松会减小铸件的有效承载面积，并在该处造成应力集中，从而降低力学性能。对于要求气密性的零件，缩孔、缩松还会造成渗漏而严重影响其气密性。所以，缩孔和缩松是很大的铸造缺陷之一。

（1）缩孔和缩松的形成

①缩孔的形成过程

将液态合金浇入圆柱形型腔中，由于铸型的冷却作用，液态合金的温度逐渐下降，其液态收缩不断进行，但是当内浇口未凝固时，型腔总是充满的(见图B-3(a))；随着温度的下降，首先铸件表面凝固成一层硬壳，同时内浇口封闭(见图B-3(b ))；进一步冷却时，硬壳内的液态金属继续液态收缩，并对形成硬壳时的凝固收缩进行补充，由于液态收缩和凝固收缩远大于硬壳的固态收缩，故液面下降并与壳顶脱离(见图B-3(c ))；依此进行下去，硬壳不断加厚，液面不断下降，待金属全部凝固后，在铸件上部就形成一个倒锥形的缩孔(见图B-3(d))；在铸件继续冷却至室温时，其体积有所缩小，使缩孔体积也略有减小(见图B-3(e))。如果在铸件顶部设置冒口，则缩孔将移到冒口中。

图B-3 缩孔形成过程示意图

②缩孔出现的部位

一般出现在铸件最后凝固的区域，如铸件的上部或中心处、铸件上壁厚较大及内浇口附近等。

图B-4 缩孔出现部位

③缩松的形成

是由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足；或者因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开的液体小区得不到补

缩所致。

缩松分为宏观缩松和显微缩松两种。宏观缩松是用肉眼或放大镜可以看见的小孔洞，多分布在铸件中心轴线处或缩孔下方(图B-4)。显微缩松是分布在晶粒之间的微小孔洞，要用显微镜才能看见。这种缩松分布更为广泛，有时遍及整个截面。显微缩松难以完全避免，对于一般铸件多不作为缺

陷对待；但对气密性、力学性能、物理性能或化学性能要求很高的铸件，则必须设法减少。

不同的铸造合金形成缩孔和缩松的倾向不同。逐层凝固合金(纯金属、共晶合金或窄结晶温度范围合金)的缩孔倾向大，缩松倾向小；糊状凝固的合金缩孔倾向虽小，但极易产生缩松。由于采用一些工艺措施可以控制铸件的凝固方式，因此，缩孔和缩松可在一定范围内互相转化。

(2)缩孔和缩松的防止

①实现“顺序凝固”

为了防止缩孔、缩松的产生，应使铸件按“顺序凝固”的原则进行凝固。“顺序凝固”原则是指利用各种工艺措施，使铸件从远离冒口的部分到冒口之间建立一个递增的温度梯度，凝固从远离冒口的部分开始，逐渐向冒口方向顺序进行，最后是冒口本身凝固。这样就能实现良好的补缩，使缩孔移至冒口，从而获得致密的铸件。为此应将冒口安放在铸件最厚和最高处，其尺寸要足够大。有条件时，应将内浇道开设在冒口上，使充型的炽热金属液首先流经冒口。与此同时可在铸件一些局部厚大的部位上安放冷铁，加快该处的冷却，以便充分发挥冒口的补缩作用。

顺序凝固的缺点是铸件各部分温差较大，引起的热应力

较大，铸件易变形、开裂。另外，因为设置冒口，增加了金属的消耗和清理费用。顺序凝固一般用于收缩率大、凝固温度范围窄的合金(如铸钢、可锻铸铁、黄铜等)，以及壁厚差别大、对气密性要求高的铸件。

铸造合金及熔炼思考题要点

第一篇铸造有色合金及其熔炼思考题及参考答案 1.基本概念：屈服强度、抗拉强度、固溶强化、时效强化 屈服强度就是指金属对起始塑性变形的抗力；抗拉强度是代表最大均匀塑性变形抗力的指标；固溶强化是指形成固溶体使合金强化的方法；时效强化是指通过热处理利用合金的相变产生第二相微粒，造成的强化。 2.金属材料的强化机制主要有哪些，对强度和塑性有什么影响？ 晶界强化、固溶强化、分散强化、形变强化、复合强化。形变强化与粒子强化在强度提高时，塑性会显著降低；固溶强化在强度提高时塑性还能保持较好的水平；晶界强化时，细化晶粒提高强度也改善塑性。 3.铸造合金的使用性能有哪些？ 机械性能、物理性能和化学性能 4.铸造合金的工艺性能有哪些？ 铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能 5.基本概念：变质处理、机械性能的壁厚效应 所谓变质处理是在熔融合金中加入少量的一种或几种元素（或加化合物起作用而得），改变合金的结晶组织，从而改善合金机械性能。这种随铸件壁厚增加而使机械性能下降的现象，称为机械性能的壁厚效应。 6.铝硅合金进行变质处理的原因及方法？ 原因：铝硅合金中的硅相在自发非控制生长条件下会长成粗大的片状，这种形态的脆性相严重割裂基体，大大降低合金的强度和塑性，为了改变这种状况，必须进行变质处理。方法：生产上常在合金液中加入氟化纳与氯盐的混合物来进行变质处理，加入微量的纯钠也有同样效果。 7.镁、铜、铁和锰对铝硅合金组织和性能的影响？ 1）镁：少量的镁，即能大大提高抗拉和屈服强度，随着镁量增加，强化效果不断增大，强度急剧上升，而塑性下降；2）铜：使铝硅合金强度显著增加，但伸长率下降，提高合金的热强性；3）铁：恶化了合金的机械性能，特别是塑性，

合金的铸造性能(严选内容)

合金的铸造性能 合金的铸造性能--指在一定的铸造工艺条件下某种合金获得优质铸件的能力，即在铸造生产中表现出来的工艺性能，如充型能力、收缩性、偏析倾向性、氧化性和吸气性等 等。 研究之必要--合金铸造性能的好坏，对铸造工艺过程、铸件质量以及铸件结构设计都有显著的影响。因此，在选择铸造零件的材料时，应在保证使用性能的前提下，尽可能选用铸造性能良好的材料。但是，实际生产中为了保证使用性能，常常要使用一些铸造性能差的合金。此时，则应更加注意铸件结构的设计，并提供适当的铸造工艺条件，以获得质量良好的铸件。因此，充分认识合金的铸造性能是十分必要 的。 合金的铸造性能包括： 1.充型能力 2.凝固与收缩 3.偏析 4.吸气

●合金的铸造性能——合金的充型能力 1 合金的充型能力定义 定义--液态合金充满铸型，获得尺寸正确、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。 液态合金充型过程是铸件形成的第一个阶段。其间存在着液态合金的流动及其与铸型之间的热交换等一系列物理、化学变化，并伴随着合金的结晶现象。因此，充型能力不仅取决于合金本身的流动能力，而且受外界条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。 2 对铸件质量的影响 对铸件质量的影响--液态合金的充型能力强，则容易获得薄壁而复杂的铸件，不易出现轮廓不清、浇不足、冷隔等缺陷；有利于金属液中气体和非金属夹杂物的上浮、排出，减小气孔、夹渣等缺陷；能够提高补缩能力，减小产生缩 孔、缩松的倾向性。 3 影响合金充型能力的因素及工艺对策 (1)合金的流动性

定义--流动性是指液态合金的流动能力。它属于合金的固有性质，取决于合金的种类、结晶特点和其他物理性质(如粘度越小，热容量越大；导热率越小，结晶潜热越大；表面张力越小，则流动性越好)。 测定方法--为了比较不同合金的流动性，常用浇注标准螺旋线试样的方法进行测定。在相同的铸型(一般采用砂型)和浇注条件(如相同的浇注温度或相同的过热温度)下获得的流动性试样长度，即可代表被测合金的流动性。常用铸造合金中灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢最差。对于同一种合金，也可以用流动性试样来考察各种铸造工艺因素的变动对其充型能力的影响。所得的流动性试样长度是液态金属从浇注开始至停止流动时的时间与流动速度的乘积。所以凡是对以上两个因子有影响的因素都将对流动性(或充型能 力)产生影响。 合金的化学成分决定了它的结晶特点，而结晶特点对流动性的影响处于支配地位。具有共晶成分的合金(如碳的质量分数为4.3%的铁碳合金等)是在恒温下凝固的，凝固层的内表面比较光滑，对后续金属液的流动阻力较小，加之共晶成分合金的凝固温度较低，容易获得较大的过热度，故流动性好；除共晶合金和纯金属以外，其他成分合金的凝固

铝合金铸造工艺

铝合金铸造工艺 一、铸造概论 铝合金铸造的种类如下： 由于铝合金各组元不同，从而表现出合金的物理、化学性能均有所不同，结晶过程也不尽相同。故必须针对铝合金特性，合理选择铸造方法，才能防止或在许可范围内减少铸造缺陷的产生，从而优化铸件。 1、铝合金铸造工艺性能 铝合金铸造工艺性能，通常理解为在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合。流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。 (1)流动性 流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最好。 影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力(俗称浇注压头)的高低。 (2)收缩性 收缩性是铸造铝合金的主要特征之一。一般讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷 到室温，共分为三个阶段，分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩性 对铸件质量有决定性的影响，它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中一般应用线收缩来衡量合金的收缩性。

铝合金收缩大小，通常以百分数来表示，称为收缩率。 ①体收缩 体收缩包括液体收缩与凝固收缩。 铸造合金液从浇注到凝固，在最后凝固的地方会出现宏观或显微收缩，这种因收缩引起的宏观缩孔肉眼可见，并分为集中缩孔和分散性缩孔。集中缩孔的孔径大而集中，并分布在铸件顶部或截面厚大的热节处。分散性缩孔形貌分散而细小，大部分分布在铸件轴心和热节部位。显微缩孔肉眼难以看到，显微缩孔大部分分布在晶界下或树枝晶的枝晶间。 缩孔和疏松是铸件的主要缺陷之一，产生的原因是液态收缩大于固态收缩。生产中发现，铸造铝合金凝固范围越小，越易形成集中缩孔，凝固范围越宽，越易形成分散性缩孔，因此，在设计中必须使铸造铝合金符合顺序凝固原则，即铸件在液态到凝固期间的体收缩应得到合金液的补充，是缩孔和疏松集中在铸件外部冒口中。对易产生分散疏松的铝合金铸件，冒口设置数量比集中缩孔要多，并在易产生疏松处设置冷铁，加大局部冷却速度，使其同时或快速凝固。 ②线收缩 线收缩大小将直接影响铸件的质量。线收缩越大，铝铸件产生裂纹与应力的趋向也越大；冷却后铸件尺寸及形状变化也越大。 对于不同的铸造铝合金有不同的铸造收缩率，即使同一合金，铸件不同，收缩率也不同，在同一铸件上，其长、宽、高的收缩率也不同。应根据具体情况而定。 (3)热裂性 铝铸件热裂纹的产生，主要是由于铸件收缩应力超过了金属晶粒间的结合力，大多沿晶界产生从裂纹断口观察可见裂纹处金属往往被氧化，失去金属光泽。裂纹沿晶界延伸，形状呈锯齿形，表面较宽，内部较窄，有的则穿透整个铸件的端面。

铸造铝硅合金特性和分类

2.3．1 铸造铝合金的一般特性 为了获得各种形状与规格的优质精密铸件．用于铸造的铝合金必须具备以下特性，其中最为关键的是流动性和可填充性。 (1) 有填充狭槽窄缝部分的良好流动性； (2) 有适应其他许多金属所要求的低熔点： (3)导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模传递，铸造周期较短； (4) 熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制； (5)铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向： (6)化学稳定性好，有高的抗蚀性能； (7)不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的光泽和低的表面粗糙度，而且易于进行表面处理； (8)铸造铝合金的加工性能好，可用压模、硬(永久)模、生砂和干砂模、熔模、石膏型祷造模进行铸造生产，也可用真空铸造、 低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形，生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。 2.3．2铸造铝合金的牌号与状态表示方法 铸造铝合金可分为热处理强化型和非热处理强化型两大类。目前，世界各国已开发出了大量洪铸造的铝合金，但目前基本的合金只有 以下6类： (1)A1-Cu铸造铝合金； (2)Al-Cu-Si铸造铝合金； (3)Al-Si铸造铝合金； (4)Al-Mg铸造铝合金； (5)A1-zn-Mg铸造铝合金； (6)Al-Sn铸造铝合金： 铸造铝合金系目前国际上无统一标准，各国(公司)都有自己的合金命名及术语，下面分别简述如下。 2．3．2．1 中国铸造铝合金的牌号与状态表示方法 (1)按GB8063规定，铸造铝合金牌号用化学元素及数字表示，数字表示该元素的平均含量。在牌号的最前面用“z”表示铸造，例 如ZAISi7Mg，表示铸造铝合金，平均含硅量为7％，平均含镁量小于1％。另外还有用合金代号表示法，合金代号由字母“z”、“L”(分别是“铸”、“铝”的汉语拼音第一个字母)及其后的三位数字组成。zL后面第一个数字表示台金系列．其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜，铝镁．铝锌系列合金，ZL舌面第二位、第三位两个数字表示顺字号。优质合金的数字后面附加字母“A”： (2)合金铸造方法和变质处理代号。 S——砂型铸造； J——金属型铸造； R——熔模铸造； K——壳型铸造； B——变质处理。 (3)合金状态代号。 F——铸态； T1——人工时效；

铸造Al-50Si合金组织和性能变化

Evolution of microstructure and mechanical properties of as-cast Al-50Si alloy due to heat treatment and P modi?er content Fuyang Cao a ,Yandong Jia a ,b ,Konda Gokuldoss Prashanth b ,Pan Ma a ,b ,Jingshun Liu a ,c ,Sergio Scudino b ,Feng Huang a ,d ,Jürgen Eckert b ,e ,Jianfei Sun a ,? a School of Materials Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China b IFW Dresden,Institute for Complex Materials,P.O.Box 270116,D-01171Dresden,Germany c School of Materials Science and Engineering,Inner Mongolia University of Technology,Hohhot 010051,China d Hubei Key Laboratory of Advanced Technology of Automobile Parts,School of Automotive Engineering,Wuhan University of Technology,430070,China e TU Dresden,Institut für Werkstoffwissenschaft,D-01062Dresden,Germany a r t i c l e i n f o Article history: Received 12September 2014Revised 4March 2015Accepted 7March 2015 Available online 9March 2015Keywords:Al–50Si alloy Superheat treatment Microstructure Mechanical property a b s t r a c t The effects of superheat temperature,content of modi?er (P)and T6heat treatment on the microstruc-ture and mechanical properties of the Al–50Si alloy have been investigated systematically by scanning electron microscopy (SEM)and differential scanning calorimetry (DSC).The results indicate that the pri-mary Si exhibits a plate-like morphology,with average size decreasing with increasing of the superheat temperature for the unmodi?ed alloy.The morphology of primary Si changes to small blocky shape at an optimal P content of 0.5wt.%,and the nucleation temperature increases for the alloy with 1.3wt.%P because of the ease of formation of the AlP phase.The nucleation temperature is lower for 0.5wt.%P due to lack of P atoms at relatively higher temperature.The ultimate tensile strength was enhanced by the addition of P followed by the T6heat treatment,and the maximum ultimate tensile strength ($160MPa)was observed for the sample containing 0.5wt.%P. ó2015Elsevier Ltd.All rights reserved. 1.Introduction Electronic packaging materials are required to protect the elec-tronic components from physical damage,mechanical forces,atmospheric chemical contamination,etc.[1].As the electronic packaging requires increasingly smaller size,lighter weight and higher integration,new packaging materials have to be developed to improve the performance of electronic components.However,the properties of traditional packaging materials can no longer sat-isfy the practical requirements [2–4].Hypereutectic Al–Si alloys with high Si content (50–70wt.%)are one of the ideal candidates for electronic packaging application as a result of the positive combination of properties,such as relatively low coef?cient of thermal expansion (CTE),which closely matches that of GaAs or Si semiconductor materials,high thermal conductivity,low density and superior strength [5].However,the main limitation of this type of material is the presence of the coarse,irregular,and brittle primary Si phase that can act as soft spots for premature crack initiation,deteriorating the overall mechanical properties of these materials [6,7].Therefore,it is essential to modify the microstructure of hypereutectic Al–Si alloy to optimize the mor-phology and distribution of the primary and eutectic Si [8,9]. Efforts have been made to modify the microstructure of hypereutectic Al–Si cast alloys in order to achieve a re?ned Si phase with bene?cial shape and distribution [10–12].For example,Liu et al.[13]have investigated the modi?cation of hypereutectic Al–24%Si alloys with Si–P,which leads to the formation of primary Si with size of 19l m.Choi et al.[14]have reported that the mor-phology of primary Si in hypereutectic Al–20%Si alloy can be modi-?ed from star-like to the polygon or blocky shape by the addition of c -Al 2O 3nanoparticles.Moreover,the spray forming technology was also used to prepare the Al–35%Si alloy with size of the Si phase less than10l m [15].However,only little attention has been paid to the modi?cation of Al–Si alloys with high Si contents (e.g.50wt.%). The present study analyzes this mentioned above aspect by examining the potential of different superheat temperatures and phosphorus contents as modifying agents for simultaneous re?ne-ment of both the size and morphology of primary Si phase in the as-cast Al–50Si alloy.Additionally,the work investigates the effect of the induced microstructural modi?cations on the mechanical properties of the material. https://www.sodocs.net/doc/d09254191.html,/10.1016/j.matdes.2015.03.008 0261-3069/ó2015Elsevier Ltd.All rights reserved. ?Corresponding author. E-mail address:jfsun@https://www.sodocs.net/doc/d09254191.html, (J.Sun).

各种铸造铝合金牌号的主要特点及应用

各种铸造铝合金牌号的 主要特点及应用 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

各种铸造铝合金牌号的主要特点及用途 ZL101的特点是成分简单，容易熔炼和铸造，铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。主要采用砂型铸造和金属型铸造。 Zl101A 由于是在ZL101的基础上加了微量Ti，细化了晶粒，强化了合金的组织，其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上的各种结构件的优质铸件。其使用量目前仅次于ZL102。多采用砂型和金属型铸造。（ZL101A合金是以ZL101合金为基础严格控制杂质含量，改进铸造技术可以获得更高的力学性能。铸造性能，耐腐蚀性能和焊接性良好。用于铸造各种壳体零件，飞机的泵体、汽车变速箱、燃油箱的弯管等） Zl102 这种合金的最大特点是流动性好，其它性能与ZL101差不多，但气密性比ZL101要好，可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件。不论是压铸件还是金属型、砂型铸件，都是民用产品上用得最多的一个铸造铝合金品种。 Zl104 因其工晶体量多，又加入了Mn，抵消了材料中混入的Fe有害作用，有较好的铸造性能和优良的气密性、耐蚀性，焊接和切削加工性能也比较好，但耐热性能较差，适合制作形状复杂、尺寸较大的有较大负荷的动力结构件，如增压器壳体、气缸盖，气缸套等零件，主要用压铸，也多采用砂型和金属型铸造。 Zl105、ZL105A

铜合金性能及用途

铜合金性能及用途 1 H59 普通黄铜；价格最便宜，强度、硬度高而塑性差，但在热态下仍能很好地承受压力加工，耐蚀性一般，其他性能和H62相近。用于一般机器零件、焊接件、热冲及热扎零件。 2 H62 普通黄铜；有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也可以，切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂。此外价格便宜，是应用惯犯的一个普通黄铜品种。用于各种深引伸和弯折制造的受礼零件，如销钉、铆钉、垫圈、螺母、导管、气压表弹簧、筛网、散热器零件等。 3 H63 普通黄铜；适用于冷态下压力加工，宜于进行焊接和钎焊。易抛光，是进行拉丝、扎制、弯曲等成型地主要合金。用于螺钉、酸洗用的圆辊等。 4 H6 5 普通黄铜；性能介于H68和H62之间，价格比H68便宜，也有较高的强度和塑性，能良好地承受冷、热压力加工，有腐蚀破裂倾向。用于小五金、日用品、小弹簧、螺钉、铆钉和机械零件。 5 H68 普通黄铜；有极为良好的塑性（是黄铜中最佳者）和较高的强度，切削加工性能好，易焊接，对一般腐蚀非承安定，但易产生开裂。是普通黄铜中应用最为广泛的一个品种。用于复杂的冷冲件和深冲件，如散热器外壳、导管、波纹管、弹壳、垫片、*等。 6 H70 普通黄铜；有极为良好的塑性（是黄铜中最佳者）和较高的强度，切削加工性能好，易焊接，对一般腐蚀非承安定，但易产生开裂。用于复杂的冷冲件和深冲件，如散热器外壳、导管、波纹管、弹壳、垫片、*等。 7 H75 普通黄铜；有相当好的力学性能、工艺性能和耐蚀性能。能很好地在热态和冷态下压力加工。在性能和经济上居于H80、H70之间。用于低载荷耐蚀弹簧。 8 H80 普通黄铜；性能和H85相似，但强度较高，塑性也较好，在大气、淡水及海水中有较高的耐蚀性。用于造纸网、薄壁管、波纹管及房屋建筑用品。 9 H85 普通黄铜；具有较高的强度，塑性好，能很好地承受冷、热压力加工，焊接和耐蚀性能也都。用于冷凝和散热用管、虹吸管、蛇形管、冷却设备制件。 10 H90 普通黄铜；性能和H96相似，但强度较H96稍高，可镀金属挤途敷珐琅。用于供水及排水管、奖章、艺术品、水箱带以及双金属片。 11 H96 普通黄铜；强度比紫铜高（但在普通黄铜中，她是最低的），导热、导电性好，在大气和但是中有高的耐蚀性，且有良好的塑性，易于冷、热压力加工，易于焊接、锻造和镀锡，无应力腐蚀破裂倾向。在一般机械制造中用作导管、冷凝管、散热器管、散热片、汽车水箱带以及导电零件等。 12 HA159-3-2 铝黄铜；具有高的强度；耐蚀性是所有黄铜中最好的，腐蚀破裂倾向不大，冷态下塑性低，热态下压力加工性好。用于发动机和船舶业以及其它在常温下工作的高强度耐蚀件。 13 HA160-0-1 铝黄铜；具有高地强度，在大气、淡水和海水中耐蚀性好，但对腐蚀破裂敏感，在热态下压力加工性好，冷态下可塑性低。用于要求耐蚀地结构零件，如齿轮、蜗轮、衬套、轴等。 14 HA166-6-3-2 铝黄铜；为耐磨合金，具有高的强度、硬度和耐磨性，耐蚀性也较好，但有腐蚀破裂倾向，塑性较差。为铸造黄铜的移植品种。用于重负荷下工作重固定螺钉的螺母及大型蜗杆；可作铝青铜QA110-4-4的代用品。 15 HA167-2.5 铝黄铜；在冷态、热态下能良好地承受压力加工，耐磨性好，对海水地耐蚀性尚可，对腐蚀破裂敏感，钎焊和镀锡性能不好。用于船舶抗蚀零件。 16 HA170-1.5 铝黄铜；性能与HA177-2接近，但加入少量砷，提高了对海水的耐蚀

锻造铸造铜及铜合金状态表示方法B

锻造和铸造铜及铜合金 状态表示方法 ASTMB601－01 16日1． 1.1 2. 3. 3.1 有关铜及铜合金的术语参见标准B 846。 4. 意义和用法 4.1 意义－－铜及铜合金产品状态采用字母和数字混合的表示方法。 4.2 用法－－字母和数字混合来表示产品的状态用于技术标准和数据发布中。 4.2.1 字母表示生产产品的一种加工过程。如“H”表示采用冷加工。

注1－这些字母经常与其它产品的状态表示方法相同。 5. 状态分类 5.1 退火态，O－通过退火方法生产的以满足机械性能要求的状态。 5.2 退火态，OS－通过退火方法生产的以满足标准或特殊晶粒度要求的状态。 5.3 加工态，M－通过铸件的初加工和热加工以及其它控制方法生产的产品的状态。 5.6.5 拐点热处理状态，TX－通过拐点硬化合金的拐点热处理而生产的状态。 5.6.6 冷加工和沉淀热处理状态，TH－用已经进行固溶热处理，冷加工和沉淀热处理的合金生产的状态。 5.6.7 冷加工和拐点热处理状态，TS－用已经进行固溶热处理，冷加工和拐点热处理的合金生产的状态。

5.6.8 加工硬化状态，TM－通过冷加工结合沉淀热处理或拐点热处理而供货的材料状态。 5.6.9 沉淀热处理或拐点热处理和冷加工状态，TL－通过对沉淀热处理或拐点热处理合金进行冷加工而生产的状态。 沉淀热处理或拐点热处理，冷加工，和消除热应力状态，TR－通过对沉淀热处理和拐点热处理消除热应力合金进行冷加工而生产的状态。 6. 6.1.1 退火以满足机械性能，O：

6.2 冷加工状态，H： 6.2.1 冷加工状态用于满足基于冷轧或冷拉的标准要求，H： 6.2.2 冷加工状态用以满足基于特殊产品状态名称的标准要求。H：

SAE J452 2003 SAE铸造铝合金的化学成分、机械和物理性能200851023122468182

SAE J452 2003年12月修订版 SAE（汽车工程师学会）国际车辆表观信息报告 一般信息—SAE铸造铝合金的化学成分、机械和物理性能 前言—此文件依据新的SAE技术标准部的格式，除此之外，没有其它任何改动。 1. 范围—SAE铸造铝合金的相关标准涉及很大范围的铸件，包括一般用途和特殊用途的铸件，但不包括所有的商业用合金。近些年来，铝合金已经被很多编码体系采纳，见表1。最近，SAE推荐使用UNS 编码体系来区别这些材料，铸件主要通过砂模铸造、永久铸模铸造和拉模铸造方法制取；然而，外壳空模、熔模铸造、石膏型铸造以及其他一些不常用的铸造方法也被采用，如果合金没有所需的特性，推荐生产商可以考虑这些方法。 2. 引用的文件 2.1 适用的出版物—以下出版物这里组成一组规范，如没有其它说明，以SAE的最新版本为准。 2.1.1 ASTM出版物—可从ASTM（美中试验材料协会）索取 ASTM E 29—使用有效测试数据测试规范适用性的方法 ASTM E 34—铝及铝合金化学分析测试方法 ASTM E 117—生铅的点到面光谱分析方法 ASTM B 557—变形和铸造铝合金及镁合金的张力测试方法 3. 铸件类型—通用—铸造铝合金通常有两种类型：不可热处理的和可热处理的。不可热处理合金一般在铸态使用(F)，可以进行退火+回火处理(O)，消除铸造应力或减少加工畸变。 1/24

SAE J452 2003年12月修订版 可热处理合金一般在某种热处理状态下使用，这是由于热处理可以提高强度，处理制度通常是高温固溶处理+水淬+低温时效处理（T6）。在T7条件下，铸件进行高温固溶处理后时效，可得到中高温下使用时性能稳定，切削时不易变形的产品。有时不进行人工时效处理，铸件经淬火后自然时效使用(T4)；有时（尤其用于高温时）不进行固溶处理，只进行稳定化处理或时效处理(T5)，这种热处理可取得一定的应力松弛，通过调整热处理制度可以取得较好综合性能，而且常用的处理制度可以形成一组热处理规范。 2/24

铸造铝合金的性能

铸造铝合金物理性能 合金代号密度 ρ /g·c m-3 熔化 温度 范围 /℃ 20～100℃ 时平均线膨 胀系数α /μm·(m· K)-1 100℃时比 热容с /J·(kg· K)-1 25℃时热 导率λ /W·(m· K)-1 20℃ 时电 导率 κ (%IAC S) 20℃ 时电 阻率 ρ /nΩ ·m ZL10 1 2.66 577～ 620 23.0 879 151 36 45.7 ZL10 1A 2.68 557～ 613 21.4 963 150 36 44.2 ZL10 2 2.65 577～ 600 21.1 837 155 40 54.8 ZL10 4 2.65 569～ 601 21.7 753 147 37 46.8 ZL10 5 2.68 570～ 627 23.0 837 159 36 46.2 ZL10 6 2.73 —21.4 963 100.5 —— ZL10 8 2.68 ———117.2 —— ZL10 9 2.68 —19 963 117.2 29 59.4 ZL11 1 2.69 —18.9 ———— ZL20 1 2.78 547.5 ～650 19.5 837 113 —59.5 ZL20 1A 2.83 547.5 ～650 22.6 833 105 —52.2 Zl20 2 2.91 —22.0 963 134 34 52.2 ZL20 3 2.80 —2 3.0 837 154 35 43.3 ZL20 4A 2.81 544～ 650 22.03 ———— ZL20 5A 2.82 544～ 633 21.9 888 113 —— Zl20 6 2.90 542～ 631 20.6 —155 —64.5 ZL20 7 2.83 603～ 637 23.6 —96.3 —53

各种牌号铸造铝合金的主要特点及用途

各种牌号铸造铝合金的主要特点及用途 ZL101的特点是成分简单，容易熔炼和铸造，铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。主要采用砂型铸造和金属型铸造。 Zl101A 由于是在ZL101的基础上加了微量Ti，细化了晶粒，强化了合金的组织，其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上的各种结构件的优质铸件。其使用量目前仅次于ZL102。多采用砂型和金属型铸造。 Zl102 这种合金的最大特点是流动性好，其它性能与ZL101差不多，但气密性比ZL101要好，可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件。不论是压铸件还是金属型、砂型铸件，都是民用产品上用得最多的一个铸造铝合金品种。 Zl104 因其工晶体量多，又加入了Mn，抵消了材料中混入的Fe有害作用，有较好的铸造性能和优良的气密性、耐蚀性，焊接和切削加工性能也比较好，但耐热性能较差，适合制作形状复杂、尺寸较大的有较大负荷的动力结构件，如增压器壳体、气缸盖，气缸套等零件，主要用压铸，也多采用砂型和金属型铸造。 Zl105、ZL105A 由于加入了Cu，降低了Si的含量，其铸造性能和焊接性能都比ZL104差，但室温和高温强度、切削加工性能都比ZL104要好，塑性稍低，抗蚀性能较差。适合用作形状复杂、尺寸较大、有重大负荷的动力结构件。如增压器壳体、气缸盖、气缸套等零件。Zl105A是降低了ZL105的杂质元素Fe的含量，提高了合金的强度，具有比ZL105更好的力学性能，多采用铸造优质铸件。 ZL106 由于提高了Si的含量，又加入了微量的Ti、Mn，使合金的铸造性能和高温性能优于ZL105气密性、耐蚀性也较好，可用作一般负荷的结构件及要求气密性较好和在较高温度下工作的零件，主要采用砂型和金属型铸造。 ZL107 ZL107有优良的铸造性能和气密性能，力学性能也较好，焊接和切削加工性能一般，抗蚀性能稍差，适合制作承受一般动负荷或静负荷的结构件及有气密性要求的零件。多用砂型铸造。 ZL108 ZL108由于含Si量较高，又加入了Mg、Cu、Mn，使合金的铸造性能优良，并且热膨胀系数小，耐磨性好，强度高，并具有较好的耐热性能。但抗蚀性稍低。适合制作内燃发动机的活塞及其它要求耐磨的零件以及要求尺寸、体积稳定的零件。主要采用压铸和金属型铸造，

稀土对铜及铜合金四种性能的影响

本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.sodocs.net/doc/d09254191.html,）稀土对铜及铜合金四种性能的影响 1、稀土对铜及铜合金抗氧化性和耐腐蚀性能的影响 为了解决抗氧化性能和高电导率之间的矛盾，采用添加稀土金属作为铜及铜合金的合金元素。发现在适当加入量时，电导率不但没有降低反而略有提高，同时还发现铜中加入稀土 能明显改善抗氧化性能。关于在铜及铜合金中加入稀土后耐蚀性能均有不同程度的提高，对此现象的解释主要有: ①稀土的净化作用，消除铜基体中杂质。 ②在铜及铜合金表面形成致密的氧化层，阻止基体原子向外扩散和外部原子向内扩散。 ③提高铜及铜合金的腐蚀电位。 ④稀土的加入缩小了铜合金的结晶温度范围。 混合稀土的加入不仅可以改善锡黄铜的耐蚀性能，还可以改变锡黄铜的腐蚀形貌，不仅减小了易脱落层的厚度，同时也大大减小了渗透层的厚度。 2、稀土对铜及铜合金耐磨性能的影响 稀土和铜元素可以形成硬度较高、分布均匀的金属间化合物，这些化合物成为位错运动的阻力；而且稀土可以有效地改善夹杂物的存在形式和分布，减少其弱化晶界的可

能，减少了承受载荷时沿晶界开裂的几率，因而提高了耐磨性。含有稀土的铸造黄铜具有较高的硬度及良好的塑性及韧性，可以缩短跑合阶段的时间，延长稳定磨损的阶段，从而达到减少磨耗，延长工件使用寿命的目的。在高锰铝青铜中添加稀土，可使其干摩擦磨损减少20%左右，润滑摩擦磨损量减少50%左右。 3、稀土对铜及铜合金加工性能的影响 在铜合金中加入适量稀土金属，可以改善铜及铜合金的铸造性能。对不同种类的铜合金，加入稀土后流动性可提高30%～40%。对高锰铝青铜，稀土的加入量不超过0.15%时，流动性随稀土加入量的增加而增加。在高铅青铜(ZQPb25-5)中加入0.5%～1.0%混合稀土，HPb59-1铅黄铜中加入0.04%～0.05%混合稀土，均可以改善合金的偏析或逆偏析现象。添加0.01%～0.03%混合稀土可显著提高变形铅黄铜的高温延伸率，改善热加工性能，减轻或消除热轧开裂现象。加入稀土可使残余应力值降低，稀土在一定变形度范围内(<14%)可提高材料的冷变形能力。在变形铅黄铜中添加0.03%～0.05%的稀土，可大大改善其切削加工性能，尤为显著的是降低表面粗糙度、毛刺和刀具磨损。稀土添加剂对改善铜及其合金的焊接工艺性能具有很好的效果，焊缝金属中的杂质如微量Pb、Fe、Si、Bi可引起热裂纹，添加稀土元素将有效地防止这一倾向。 4、稀土对铜及铜合金机械性能和导电性能的影响 稀土对铜及铜合金机械性能的影响主要表现在硬度、强度、塑性等方面。稀土在纯铜中含量为0.1%～0.2%时，强度提高幅度较大，高于0.2%时强度提高缓慢。稀土对H68黄铜强度的影响有双重作用:一方面，稀土的固溶强化及净化作用，使料强度升高；而另一方面，当稀土加入量超过某一数值时，稀土的有害作用掩盖了有利作用，宏观表现为强度下降。 关于稀土对铜及铜合金导电性影响的机理是: 一方面，稀土的细化作用使铜晶粒细化，晶界增加，电散射几率增大，导致电阻率增大，导电性下降；

合金的铸造性能总结

机械制造基础理论： 材料成形理论简介；合金的铸造性能；砂型铸造与特种铸造；金属的塑性变形；金属塑性加工方法；[自由锻；模锻；胎模锻；板料成形/冲压；辊轧、拉拔等] ● 合金的铸造性能 合金的铸造性能--指在一定的铸造工艺条件下某种合金获得优质铸件的能力，即在铸造生产中表现出来的工艺性能，如充型能力、收缩性、偏析倾向性、氧化性和吸气性等等。 研究之必要--合金铸造性能的好坏，对铸造工艺过程、铸件质量以及铸件结构设计都有显著的影响。因此，在选择铸造零件的材料时，应在保证使用性能的前提下，尽可能选用铸造性能良好的材料。但是，实际生产中为了保证使用性能，常常要使用一些铸造性能差的合金。此时，则应更加注意铸件结构的设计，并提供适当的铸造工艺条件，以获得质量良好的铸件。因此，充分认识合金的铸造性能是十分必要的。 合金的铸造性能包括： 1.充型能力 2.凝固与收缩 3.偏析 4.吸气 ● 合金的铸造性能——合金的充型能力 1 合金的充型能力定义 定义--液态合金充满铸型，获得尺寸正确、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。 液态合金充型过程是铸件形成的第一个阶段。其间存在着液态合金的流动及其与铸型之间的热交换等一系列物理、化学变化，并伴随着合金的结晶现象。因此，充型能力不仅取决于合金本身的流动能力，而且受外界条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。 2 对铸件质量的影响 对铸件质量的影响--液态合金的充型能力强，则容易获得薄壁而复杂的铸件，不易出现轮廓不清、浇不足、冷隔等缺陷；有利于金属液中气体和非金属夹杂物的上浮、排出，减小气孔、夹渣等缺陷；能够提高补缩能力，减小产生缩孔、缩松的倾向性。 3 影响合金充型能力的因素及工艺对策 (1)合金的流动性 定义--流动性是指液态合金的流动能力。它属于合金的固有性质，取决于合金的种类、结晶特点和其他物理性质(如粘度越小，热容量越大；导热率越小，结晶潜热越大；表面张力越小，则流动性越好)。 测定方法--为了比较不同合金的流动性，常用浇注标准螺旋线试样的方法进行测定。在相同的铸型(一般采用砂型)和浇注条件(如相同的浇注温度或相同的过热温度)下获得的流动性试样长度，即可代表被测合金的流动性。常用铸造合金中灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢最差。对于同一种合金，也可以用流动性试样来考察各种铸造工艺因素的变动对其充型能力的影响。所得的流动性试样长度是液态金属从浇注开始至停止流动时的时间与流动速度的乘积。所以凡是对以上两个因子有影响的因素都将对流动性(或充型能力)产生影响。合金的化学成分决定了它的结晶特点，而结晶特点对流动性的影响处于支配地位。具有共晶成分的合金(如碳的质量分数为4.3%的铁碳合金等)是在恒温下凝固的，凝固层的内表面比较光滑，对后续金属液的流动阻力较小，加之共晶成分合金的凝固温度较低，容易获得较大的过热度，故流动性好；除共晶合金和纯金属以外，其他成分合金的凝固是在一定温度范围内进行的，铸件截面中存在液、固并存的两相区，先产生的树枝状晶体对后续金属液的流动阻力较大，故流动性有所下降。合金成分越偏离共晶成分，其凝固温度范围越大，则流动性也越差。因此，多用接近共晶成分的合金作为铸造材料，其原因就在于此。 (2)铸型性质 ①铸型的蓄热系数它表示铸型从其中的金属液吸取并存储热量的能力。铸型材料的导热

铜的分类以及性能

铜合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈紫红色﹐又称紫铜。纯铜密度为8.96﹐熔点为1083℃﹐具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类。 黄铜 以锌作主要添加元素的铜合金﹐具有美观的黄色﹐统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成﹐ 铜合金 具有良好的冷加工性能﹐如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七 三黄铜。含锌在36～42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀 零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称海军黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能﹔这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。船舶常用的消防栓防爆月牙扳手，就是黄铜加铝铸造而成。 铜合金消防栓扳手青铜原指铜锡合金﹐后除黄铜﹑白铜以外的铜合金均称青铜﹐ 并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。锡青铜的铸造性能﹑减摩性能好和机械性能好﹐适合於制造轴承﹑蜗轮﹑齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高﹐耐磨性和耐蚀性好﹐用於铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高﹐导电性好﹐适於制造精密弹簧和电接触元件﹐铍青铜还用来制造煤矿﹑油库等使用的无火花工具。 白铜

铜和铜合金的基础知识

铜和铜合金的基础知识 铜合金（copper alloy ）以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈紫红色﹐又称紫铜。纯铜密度为﹐熔点为1083℃﹐具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类。 黄铜以锌作主要添加元素的铜合金﹐具有美观的黄色﹐统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36％的黄铜合金由固溶体组成﹐具有良好的冷加工性能﹐如含锌30％的黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36～42％之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用的是含锌40％的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称海军黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能﹔这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。 青铜原指铜锡合金﹐后除黄铜﹑白铜以外的铜合金均称青铜﹐并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。锡青铜的铸造性能﹑减摩性能好和机械性能好﹐适合於制造轴承﹑蜗轮﹑齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高﹐耐磨性和耐蚀性好﹐用於铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高﹐导电性好﹐适於制造精密弹簧和电接触元件﹐铍青铜还用来制造煤矿﹑油库等使用的无火花工具。 白铜以镍为主要添加元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜﹔加有锰﹑铁﹑锌﹑铝等元素的白铜合金称复杂白铜。工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好﹐色泽美观。这种白铜广泛用於制造精密机械﹑化工机械和船舶构件。电工白铜一般有良好的热电性能。锰铜﹑康铜﹑考铜是含锰量不同的锰白铜﹐是制造精密电工仪器﹑变阻器﹑精密电阻﹑应变片﹑热电偶等用的材料。 [编辑本段] 铜合金的分类 — 铜合金的分类方法有三种: