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发表于 2007-8-14 10:17:48
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来自： 中国广东佛山
铝合金的基本常识
合金的基本常识 H/ e' _. i. e2 k0 A
: N! T2 z s0 f: L% a. R一、分类 ：展伸材料分非热处理合金及热处理合金 / |6 Z }: m# M& O4 [( M0 p
1.1 非热处理合金：纯铝─1000系，铝锰系合金─3000系，铝矽系合金 ─4000系，
( i B6 |7 G! V* v- r( V0 B 铝镁系合金─5000系。
1 y* x4 `9 s) D, K
1 M( }+ c+ M4 I: N7 H/ _; w1.2 热处理合金：铝铜镁系 合金─2000系，铝镁矽系合金─6000系，铝锌镁系合 5 C, R3 x# U3 t
金─ 7000系。 + b/ U2 s6 m0 z2 ]6 E" O- @' L, ]
E8 ]% n+ @4 K7 W% T2 d, B; p" j; n9 M. j
二、合金编号 ： 我国目前通用的是美 国铝业协会〈Aluminium Association〉的编号。兹举 % X1 h n; v K( V+ E+ y' n; ?
例说 明如下： 1070-H14(纯铝)
$ {. _ B8 m3 k# U 2017-T4(热处理合 金) ; R# c: }) Y' t9 @: w G/ R* A
3004-H32(非热处理合金 ) $ }- F( j! {( g& H3 _. o0 o5 \) z
2.1 第一位数：表示主要添加合金元素。
) H0 j% _ ?! r- { v5 _% A" D
& h. s, ~% @: U. C 1：纯铝
% p. q% X( J6 K" v5 `% J9 ]& e 2：主要添加合金元素为铜 5 l6 P7 K- w$ C. u2 D! v
3：主要添加合金元 素为锰或锰与镁
* n7 ]$ g# ~1 |8 n& n z 4：主要添加合金元素为矽
, O0 ~4 T+ u0 j6 k9 Z1 @ 5：主要添加合金元素为镁
* i# l5 @' ]% ]: J$ Y0 t 6：主要添加合金元素为矽与 镁
# G; ^9 Y: f6 x3 C 7：主要添加合金元素为锌与镁
; l9 l1 `! o7 |% b3 C 8： 不属於上列合金系的新合金
# _5 T. N* W7 j# W& J 2.2第二位剩表示 原合金中主要添加合金元素含量或杂质成分含量经修改的合金
7 V1 }5 c# `% I9 Y4 @5 C! Z G" r0：表原合金 ) V6 d1 f7 b" H( E l
1：表原合金经第一次修改
' T7 g5 A7 C, U7 W" Q# @0 _ 2：表原合金经第二次修改 " z0 t2 O, b8 N3 O; k3 b
2.3第三及四位数：
# T* x) _3 `. C( s
x, l4 ^9 j0 u! } 纯铝：表示原合金
* |+ H9 `6 n m2 P2 B. K 合金：表示个别合金的代号 ( B: t& v, H* E* `$ H5 T
＂-″：后面的Hn或Tn表示加工硬化的状态或热处理状态的链度符号 + T& b+ m4 m n& R- Y, k5 K! H& v
-Hn ：表示非热处理合金的链度符号 4 q$ O: ^" n$ X+ S7 T
-Tn ：表示热处理合金的 链度符号
, B" r4 |: {8 _ B- g( [
/ H! W+ V. a4 l# N4 t: k铝及铝合金的热处 理
2 y+ | K1 B! ~: K L
+ Q; |& L: T/ t) R一、链度 符号 ： 若添加合金元素尚不足於完全符合要 求，尚须藉冷加工、淬水、时效
. J$ n& H: G8 n9 `# g/ ]6 v处理及软烧等处理，以获取所需要的 强度及性能。这些处理的过程称
1 [8 N$ X, U: X1 E: A2 u之为调质，调质的结果便 是链度。 % P. o+ G0 Z$ T0 M, Y- A6 s
0 H* Q4 w6 y" x! ]
链度符号 定 义 # g: ~0 o @6 R. Z
F 制造状态的链度
5 D# Q: y* h1 |9 n$ H无特定链度下制造的成品，如挤压、热轧、 锻造品等。 2 y! d- `$ A/ q% A& U" e
H112 未刻意控制加工硬化程度的制造状态成品，但须保证机械性质。 6 h( f, v9 N. Y8 w" |
O 软烧链度 ' H M, p; _) I- M U1 S2 c' m% W
完全再结晶而且最软状态。如系热处理合金，
# ^/ _8 I$ b. o# r则须从软烧温度缓慢冷却， ! h. C! ? S8 d) K7 e
完全防止淬水效果。
5 I5 V+ x, ~$ F2 i9 @0 q7 h; z3 lH 加工硬化的链度 h1 R4 ~% O6 b- m( z3 l& V
H1n：施以冷加工而加工硬化者 ( f4 @3 J' F* `$ P4 o+ b& W
H2n：经加工硬化后再施以适度的软烧处理 ^9 i* e2 n% X3 u& I
H3n：经加工硬 化后再施以安定化处理
: r% e2 Z7 r$ I' P# S" ?% l% a" [n以1~9的数字表示加工硬化的程度 8 Z9 c7 q. [& g7 I- o3 x
n=2 表示1/4硬质
8 p' }9 z8 I5 W! un=4 表示1/2硬质 % M4 K! ~) _- V0 z ~; w6 X- F
n=6 表示 3/4硬质 ( [( g b4 A, K+ T3 m
n=8 表示硬质
$ ~2 d8 M0 a2 T7 Pn=9 表示超硬质
6 B2 o8 j' t9 sT T1：高温加工冷却后自然时效。 , o: I! u; O: F0 i" `0 F
挤型 从热加工后急速冷却，再经常温十效硬化处理。亦可施 ! J' P8 E" m; c- _; F
以不影响强度的矫 正加工，这种调质适合於热加工后冷却便
7 L1 A' k' b1 o 有淬水效果的合金如：6063。
- E9 Z0 z% R4 X. V* V* VT3：溶体化处理后经冷加工的目的在提高强度、平整度及尺寸精
$ H. s% R6 r4 }" a2 I& E5 r 度。 G6 F! ]2 m8 ?* |, ^; ~
T36：T3经6%冷加工者。
2 c8 A9 [1 T/ j8 ^9 f2 k( U% _3 j3 `T361：冷加工度较T3大者 。
( Z, t5 U* Y2 x5 J) @$ i# B3 XT4：溶体化处理后经自然时效处理。
* N% f" R" R5 a0 r i: o' x: hT5：热加工后急冷 再施以人工时效处理。 1 L: `8 T ~, ]* |# d7 r
人工时效处理的目的在提高材料的机械性质及尺寸 的安定性
8 j4 J y% ]* J' w2 e 适用於热加工冷却便有淬水效果的合金如：6063。 3 T* T: ?: ]( v+ v: D
T6： 溶体化处理后施以人工时效处理。
, m6 l2 `# \$ e; C: q* d 此为热处理合金代表性的热处理， 无须施以冷加工便能获得 , I" p9 y1 A* Y7 m4 t- j. t# y4 A
优越的强度。於溶体化处理后为提高尺寸精度或 矫正而施以
9 G: s. Z) M1 X2 q/ z, @. k 冷加工，如不保证更高的强度时，亦可当作是T6链度。 1 h8 W% h3 k' B, b5 W! C! p
T61：溶体化处理后施以温水淬水再经人工时效处理，温水淬水的
2 \; ?0 q4 R0 g) E( {" n) P 目的在防止发生变形。
1 v1 s% i+ @! g' _0 |T7：溶体化处理后施以安定化处理(亦及 人工时效处理的温度或时 , x- M+ h. u8 R/ @2 M
间较T6处理高或长)。
4 r _0 d( \4 c 其目的在改善 耐硬力腐蚀裂及防止淬水时发生变形。 , u$ T: n! M3 h" V2 ~
T7352：溶体化处理后除去残馀 应力再施以过时效处理(亦及人工 ' m; V3 X' \# u4 d- K# t8 _
时效处理的温度或时间较T6处理高或长) 。 9 o' a1 x f H" i6 j+ W
目的在改善耐硬力腐蚀裂。於溶体化处理后施以1~5%永久变 . j' a) K4 a) z- s
形的压缩加工，以消除残馀应力。
- e5 j* z" J+ A$ ET8：溶体化处理后施以冷加工再施 以人工时效处理，冷加工时断
0 g4 d4 X7 a1 L# Z; O 面减少率为3%及6% 各为T83 及T86。 4 ^8 j. B: k2 }; ~$ [, {
T9：溶体化处理后人工时效处理，最后施以冷加工，最后冷加工 - a g3 G6 r4 r
的目的在增加强度。
9 r9 s- e6 ?! Q( ^$ u& Y2 v" B二、软烧处 理：
1 y7 \' U( D' [$ }; Z6 C. Q8 |2.1目的： $ N$ |8 G# ~5 x% O8 U0 [
展伸用材料包括压延用材料， 挤压用材料及锻造用材料，通常其制造程序为： ' k, `" I8 y M; \3 R6 n& E9 d% H
E ?* V1 c6 _ g6 ? 铸造→热加工→冷加工→材料成品 ; x1 p: ~0 }2 |# a. T! ~
在热加工或冷加工的过程中，材料发生加工硬化的情况，使强 度变大或导致加工
9 A% l$ @- H0 k/ a5 e" ?硬化的情况，使强度变大或导致加工性减低。为消除这些加 工硬化，於冷加工前，
; y4 S+ g( ]" p& g8 `( J7 ^1 M中或后所施的热处理即为软烧处理，其目的在使材料具 有使用上所需要的程度。 ! Q3 _9 Y* N% B6 G, @( d5 r/ O! {
" Y4 [2 e# Y) a# z$ j. Y8 D, z* n2.2分类： , g% _6 C1 D; Y- Z
由於软烧条件的不同而分： * ~7 z' L6 ?% W4 R# U3 W
9 i& V- u+ v) Q! }5 v& k* F5 w
2.2.1部分软烧：仅消除部份加工硬化，处理温度在再 结晶温度以下， 8 a0 B3 R G. ^+ Y
实际温度则视强度而定，强度愈高 则处理温度较低。 9 Z$ B2 x: k0 y/ v) v0 e" X, N
* u$ \7 N# i k" ^' C2.2.2完全软烧：处理温度在材料的再结晶温度 或稍高使材料发生再结晶而完 & s7 S/ v1 p+ ?5 H% z
全消除加工硬化，亦使强度达到最低的状态。 , r c3 k, C/ ^; m+ A
' V9 C ?4 A! ]
软烧处里就时机而分： - Z4 i7 \" z8 L* ?. o, G! X; D
. p9 I6 e$ Y, m$ N" z- I3 q' `2.2.3中间软烧：再冷加工开始之前或冷加工过程中， 所加的软烧处理， 2 _7 Y5 e m7 t) e( \6 m9 ^
通常为完全软烧，其目的在恢复其加工性，使接下去的加功 能较顺利，
# r/ n( X2 o1 ]5 y7 B; z及控制其组织状态，俾能适合於最终成品的要求。 1 J( O/ Q" _! l: f# ?: x* J
( p7 ?* J# k4 p/ C2.2.4最终软烧：主要目的再调整成品最后的强度水准亦即调整链 度。
, p$ n8 o* A2 a% {2 f" b
9 ~5 }+ q2 C. j2 n; U& _
+ E0 t8 X: R* o& D加工常识
# _+ [, r N# P. U, n% x8 d7 T j6 q0 f
一、铝合金成型加工通常出现 之缺陷： - }7 J0 a1 y. m" x9 O$ I; ?
缺 陷 原 因 改 善 对 策 % M; I3 V- B( \$ a1 f
● 胚料有瑕 疵
" B( R. J: j* s7 k7 V/ o; f1. 空心壳壁或凸缘之龟裂 1. 滚动缺陷(摺叠) 1. 改善品质管制 2 D2 l4 b; v" z1 t4 q9 x. Z
2. 起耳状物 2. 机械性质太过平均 2. 退火(如不致生晶粒生长) 7 d9 I" X l9 L# y! y+ t
工具有瑕疵 1 H2 v% S, d* ]1 {$ P/ P
1. 引伸一开始，空心壳之 : J- j0 u) n3 \" Q
底部即被撕裂 。 1. 冲头或模之圆角太小。 1. 加大冲头或模之圆角。 - \) ~ }' V% d: v* W0 Y# d3 s
2. 引伸末了，空心壳之底 " _/ F' H: Z4 R) S/ m9 w$ t' o
部方被 撕裂。 2. 引伸比太大，冲头未对准模孔中心。 2. 增加中间引伸，选用品质较佳之材料； 若为方形空心壳则增加转角之冲模间隙。 & T, F K8 s9 W U- o
3. 引伸刮痕。 3. 润滑不佳，工具表面之情况不佳(已磨 耗)。 3. 使用特殊引伸用黄油(材料必须经磷酸 盐处理或镀铜)，再光制工具表面(镀铬)，选用不易产生刮痕之材料。 5 ~6 |- ~: s% e
4. 成品边缘有锯齿形，壳
/ E- f- I: p" ~1 [ 表面有皱纹。 4. 模圆角太大，冲模间隙太大。 4. 再轮模或更换引伸模具 8 A( N' t x2 H
● 工具或机器之调整不常 瑕疵
& r* }( [8 o! R3 a2 s2 F1.凸缘上有皱纹。 1.胚料架压力太小。 1. 增加胚料架之压力。
/ ^; O) V( _' p% K+ K2 |2. 成品之一边有抓伤或其他痕 迹，而工具表明面显之痕迹。 2. 冲头未对准模孔中心，或倾斜一角度， 而造成磨损。 2. 再轮磨或重新校准模具 , V$ A ?5 n4 [7 y( \
3. 壳壁太粗，尤其是矩形深引 伸成型成品为然。 3. 胚料架压力太小，或模之圆角太大。 3. 增加胚料架之压力，或於模与胚料架间 制一加强之隆起。 9 l, G! X+ J2 i/ S/ A# ^
4. 壳线有压平之皱纹或龟裂。 4. 胚料架压力太小，或冲模间隙太大。 4. 更换模具。 $ q+ P3 w. V8 p8 {' m! `, s( a7 L, v
二、硫酸阳极处理通常出现之缺陷：
, G3 p2 Q% A- o8 h工作物件局部位置电击烧伤或 穿孔 1. 工作物和阴极接触发生 ; {, k, d' B8 u- R: T! g( D
短路。 1. 放置工作物於处理槽内 4 z7 x6 e5 t- D5 T
时，注 意与阴极之距离 5 J2 q" g$ H l A7 P
，避免发生接触。
: p- X/ y. W% F2 J% h0 b; K, E2. 工作物彼此之间接触发
* l' U6 I8 }1 Z9 ^) [0 V" _ 生短路。 2. 加大工作物间距离 。 / P( n' i! S( K
3. 工作物件和夹具接触不
1 p$ x* E. ^6 R |" Z4 C' P 良。35 3. 夹具使用前须加以清洗
5 R1 [6 N' \ Z9 {; T ，与工 作物间须夹紧。 3 j+ E4 P% D$ W9 I& [' ^& \) L
氧化膜极疏松，用手就可擦掉 1. 电解液温度太高。 1. 设法降低温度，例如进 ; B% H8 R. a* M3 q: N5 i
行搅拌 或开动冷却设备 - o& X0 U5 c2 t) G( y" _
，并控制温度差在±2℃
8 V! J4 q% l8 k( m# h D 内。
9 N- {3 Y! C' r8 N2. 氧化处理时间太久。 2. 缩短氧化时间。 " E( m ]/ ?) l! s6 y# ^) _' U
3. 工作电流密度太高。 3. 降低电流密度。
3 b3 F1 _# o w, w: H氧化膜带红色斑点或整个表面 或局部表面发红 1. 导电棒和夹具之间的接
7 o6 x2 d( Y( ~ 触不好令铜沉积在铝表
) v2 ? X8 j# I, N 面。 . M9 @' x1 X5 U V) x
1. 改善导电棒与夹具的接 " h0 n- r( o, R2 J+ q4 D* @7 M& m4 O
触，材 质改用铝材。
9 \! g8 I2 V1 O3 p* Q
1 [/ F$ o+ w- I8 H2. 接触中断，如导电中断 2. 加强氧化过程的检验。 ) ]4 Q# x: ^, V# J
氧化膜暗淡不够光亮或烧焦现 象 1. 工作物件在槽中长时间 # a" j7 U: ?! D! z
无给电 ，或断电后又给 / q0 [) N* i) S4 _ B
电。 1. 经常检查纠正与电器维 " J' d; t3 X. `
修严格 管制处理时程。 . j) J% b& u: [5 |4 p
2. 硫酸溶液内溶存的铝业
2 {6 ^- m" k( t; T ] 增加导 致氧化膜的透明 , d3 r6 l5 ^& e2 l" Q1 f- [" N' b
性变差，最后发生烧焦 9 ~7 w$ J5 S! L- O! d
现象。 2. 检验处理液中的铝量。
" o- o3 L" x. |8 y1 H1 n+ N$ q2.1 硫酸液 中含铝量以1gm/l
" i Y* i$ P" J S; W 左右为宜。
; g' ?+ R8 y; p2.2 新液则添加12~13 gm/l 3 j% b* O' L3 O- I9 Z6 \
的硫酸 铝。
* ^ {/ d# X2 G氧化膜有黑斑或黑条纹 1. 电解液中有悬浮的杂质
2 l C$ ~! _& O i" d: Z! m X' j' m1. 清理表面悬浮杂质。
; G4 S! W8 F' o8 S. g2. 工作物件表面有油渍
* [" X$ U" R% `7 P: U8 [ 或其它污染物。 2. 彻底纠正除油液成份；
. D" {* i7 X8 K$ H1 } 确实执 行前处理。 $ D: [7 \9 W, t
3. 电解液中含铜和铁杂质
8 X4 e2 K+ x' | 太多。 3. 分析后除去并定期更新
8 D# ?9 C1 |! k8 t4 f 部份电 解液。 & C8 T4 B& F( q6 ?4 V1 d
4. 电解后工作物未洗乾净 0 @- n+ M- r# j- k
就进行封孔。 4. 电解后工作物要立即清 8 a* f2 A( [% _( W, X; ]
洗乾净 ，避免处理液或
, X7 l. Z; |* Z3 ^' J 杂质残留於氧化膜表面
4 c+ y; K: ~: k% B2 w8 D氧化膜局部表面被腐蚀 1. 氧化后氧化膜上的电解 6 S0 Z3 ?3 l/ s4 y
液未洗乾净。 1. 加强氧化后的洗涤。
) S7 R- D" Q5 S' v/ ?8 Y% v2. 深凹处藏有电解无洗乾 , |6 {1 |7 f! N7 M' m
净。 2. 均加强氧化后的洗涤。 $ B4 v2 h1 q3 W4 [7 I
3. 电解液无洗乾净就进行
* ~- z/ F0 B7 S2 U+ u$ A+ z( O 封孔处理。 3. 均加强氧化后的洗涤。 3 P$ J' u+ l! _' ^7 X0 ^7 D/ X
经重铬酸钾填充后氧化膜色淡 而发白 1. 溶液温度低，填充时间 $ \! ]6 h/ `4 _( Y& v
短。 1. 改正不适宜条件。 8 x8 z* v: u. o& \6 i- X
2. SO4-2含量太高。 2. 检查和校正SO4-2成份。 ; G9 y1 E* u& \1 |
3. 氧化膜太薄。 3. 增加氧化处理时间。
7 i4 C$ Y/ T6 o, K! S/ g2 C! b4 [氧化膜厚薄不均 1. 工作物表面附有污染物
- i; G6 f: k. o 未清理乾净。 1. 前处理须彻底将表面洗 9 |" y+ O) g2 Z! Q) L4 _
净。
9 L1 j1 @8 `$ X: x6 D; u9 k2. 处理槽内溶液搅拌不够 - N @* W. T0 U" h9 \
2. 加强搅拌作用。 : [! b0 u) r3 X* n/ F
3. 电流密度过高。 3. 一般硫酸液阳极处理的
! ]% G* j* M5 u5 {3 K4 T 电流密度以1~2A/dm2为 3 @ s9 U- E% X! P0 a' o" h
宜。 x+ ^$ P. G7 b+ F1 G
无色的工作物件经热水填充处理易沾上手印 ，水印，膜层发白 1. 封孔的温度和时间不够 1. 按适宜条件进行。
9 A& u3 k4 o# T, I5 d7 G- O1 e2. PH值不当 2. 调整PH值。
+ W5 l& r& z6 H3. 溶液氢氧化铝太多。 3. 更换用水。
# o. o5 O: n7 k' L5 ?/ W0 m+ Z三、铬酸阳极处理通常出现之缺陷：
& G6 C Y1 B. k1 _7 l/ ~缺 陷 原 因 改 善 对 策
. D% B& D8 x. w& Y, \, Q工作物件被烧伤 1. 零件和夹具间的接触不良。 1. 夹紧改进接触。
3 O& F" ?% t2 z; V0 P+ R2. 零件和阴极接触，零件之间 彼此接触。 2. 设法消除避免接触。
- | \+ W( Q0 o3. 电压太高。 3. 降低电压。
1 a3 F* G) C1 J3 x零件被腐蚀成深坑 1. 电解液中 CrO3 含量低。 1. 调整增加之。
4 q5 I9 v8 ~/ j2. 铝本身有缺陷，合金成份
& M- ]" Y: Y: X+ @1 t不均匀。 2. 更换材料。
, A3 l* a( K3 L, P& v氧化膜薄，具发白现象 1. 夹具和导电棒之接触不良。 1. 改善接触条件。
& {$ a) e- [( a5 D1 W2 H0 m2. 氧化时间短。 2. 加强氧化时间。
$ e! i) t- t/ U* k; u3. 电流密度小。 3. 调整电流密度。 + g% I0 u1 ?! u& P
氧化膜上有粉末 1. 电解液温度高。 1. 调整之。
/ ]2 ~* q/ N* G. \9 R4 l# o2. 电流密度大。 2. 调整之。 : A+ d; A6 U) @0 }1 H( U$ \. p
膜层发黑 1. 工作物件上的抛光膏无洗乾 净。 ) y$ @" m' c9 w( E7 \6 p
1. 加强氧化前的洗涤。
% r* k- v5 G( h% Y$ v* G5 `2 p1 a1 d* ^
2. 原铝材料本身有问题。 2. 更换原材料。
' f4 V: V% |8 d/ k' i0 J0 S氧化膜发红 1. 表面准备不好。 1. 改善准备工作。 ; K5 t x l" W q, p' I* E) s" |7 L
2. 导电棒和零件夹具间接处不 良。 2. 改善接触条件。 ! c3 E8 T _0 \' v
四、硬质阳极处理通常出现之缺陷： . F4 M3 F" D2 N' U$ X5 x4 W
缺 陷 原 因 改 善 对 策 - i7 p s( j$ l d! {0 E
氧化膜的厚度不够 1. 氧化的时间太短。 & @1 z3 |+ O# L" D
1. 增加氧化时间。 ! t$ d( u) ~9 Y z3 p$ i0 a. O
2. 电流密度太低。 2. 加大电流密度。 3 G# |' I3 G( V% ^
3. 氧化的面积计算不正确 3. 正确计算零件面积。
) t6 z+ `4 P* w$ e) u' s2 ~氧化膜层硬度不够高 1. 溶液温度高。
/ d+ Q' J0 q& r7 x! N1. 降低电解液温度。
1 ^1 E( I _+ `- m) ?2. 电流密度太大。 2. 降低电流密度。
! k9 [9 T+ V U0 M% q2 o3. 膜层厚度太厚。 3. 缩小氧化时间。
$ W; w/ i$ t5 U3 h( z, ]氧化膜被击穿并烧坏工作物
. y5 M2 g; s- X, R6 n件 ' f' g7 c" z& S
1. 铝合金中含铜量高。 1. 更换原材料。 % A- n# L2 J" S6 I, f4 h. v: X: I
2. 工作物件散热不好。 2. 加强电解液搅动和冷却
5 ` h, Q' F" T1 A; }( v5 B; ^3. 工作物件和挂具接触不良。 3. 设法使接触良好。 7 D8 Z9 |6 |% K
4. 氧化时给电太急。 4. 注意改善作业过程。 |
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