各种铝合金牌号的规格、选型、用途

JUMU实名认证 发表于 2019-07-15 23:23 | 显示全部楼层 | 复制链接分享      上一主题  翻页  下一主题
一、铝合金牌号、代号以及国内外牌号对照  
  国际上已经注册的铝合金牌号有1000多个,每个牌号又有多种状态,在硬度,强度,耐蚀性,加工性,焊接性,装饰性等方面都存在着明显的差异。选择铝合金的牌号与状态时,以上各方面很难同时满足,也没有必要,应根据产品的性能要求,使用环境,加工过程等因素,设定各种性能的优先次序,方可做到合理选材,在保证性能的前是下合理控制成本。
  硬度:很多客户在购买铝时非常关心,硬度首选跟合金化学成份有直接的关系。其次,不同的状态也影响较大,从所能达到的最高硬度来看,7系,2系,4系,6系,5系,3系,1系,依次降低。
硬度:强度是产品设计时必须考虑的重要因素,成其是铝合金组件作为组件时,应根据所承受的压力,选择适当的合金。纯铝强度最低,而2系及7系热处理型合金度最高,硬度和强度有一定的下相关系。
耐蚀性:耐蚀性包括化学腐蚀,耐应力腐蚀等性能。一般而言,1系纯铝的耐蚀性最佳,5系表现良好,其次是3系和6系,2系及7系较差。耐蚀性选用原则应根据其使用场合而定。高强度合金腐蚀环境下使用,必须使用各种防蚀用复合材料。
  加工性:加工性能包插成形性能与切削性能。因为成形性与状态有关,在选择铝合金牌号后,还需考虑各种状态的强度范围,通常强度高的材不易成形。台果要对铝材进行折弯,拉伸,深冲等成形加工,完退火状态材料的成形性最佳,反之,热处理状态材料的成形性最差。铝合金的切削性较差,对于模具,机械零件等需要切削性较佳,反之,低强度者切削性较差,对模具,机械零件等需要切削加工的产品,铝合金的切削性是重要的考虑因素。
焊接性:多数铝合金的焊接性均无问题,尤其是部分5系列的铝合金,是专为焊接考虑而设计的,相对面言,部分2系和7系的铝合金较难焊接。
  装饰性能:铝材应用于装饰或某些特定的场合时,需要对其表面进行阳极氧化,涂装等加工,以获得相应的颜色和表面组织,这时其装饰性应该重点考虑的,一般而言,耐蚀性较好的材料,其阳极处理性能,表面处理性能,涂装性能都非常出色。
其他特性:除上述特性以外,还有导电性,耐磨性,耐热性等。在选材时也可以加以考虑。

纯铝:1XXX系列为纯铝中添加少量铜元素形成,具有极佳的成形加工特性、高耐腐蚀性、良好的焊接性和导电性。1XXX系列铝合金广泛应用于对强度要求不高的产品,如化工仪器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零件、热交换器、钟表面及盘面、铭牌、厨具、装饰品、反光器具等。

1A99  1A97  1A95  1A93  1A90  1A85  1A80  1A80A  1070 1070A 1370 A 1060  1050  1050A  1A50 1350  1145  1350  1A30  1160 1200  1235

1145 包装及绝热铝箔,热交换器
1199 电解电容器箔,光学反光沉积膜
1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材

2系列:2XXX系列为铝-铜-镁系中的典型硬 铝合金,其成份比较合理,综合性能较好。很多国家都生产这个合金,是硬铝中用量最大的。该合金的特点是:强度高,有一定的耐热性,可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C,2XXX系列合金的强度比7075合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好,热处理强化效果显著,但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差,但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹,但采用特殊工艺可以焊接,也可以铆接。广泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。

2A01  2A02  2A04  2A06  2A10  2A11  2B11  2A12  2A13  2A14 2A16  2B16  2A17  2A20  2A21  2A25  2A49  2A50  2A70  2A80 2A90  2004  2011  2014  2014A  2214  2017 2017A 2177  2218 2618  2219  2024  2124
2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品
2014 应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料,车轮与结构元件,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,卡车构架与悬挂系统零件
2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金,目前的应用范围较窄,主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件,螺旋桨与配件
2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件
2036 汽车车身钣金件
2048 航空航天器结构件与兵器结构零件
2124 航空航天器结构件
2218 飞机发动机和柴油发动机活塞,飞机发动机汽缸头,喷气发动机叶轮和压缩机环
2219 航天火箭焊接氧化剂槽,超音速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-270~300℃。焊接性好,断裂韧性高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力
2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料
2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件
2A01 工作温度小于等于100℃的结构铆钉
2A02 工作温度200~300℃的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片
2A06 工作温度150~250℃的飞机结构及工作温度125~250℃的航空器结构铆钉
2A10 强度比2A01合金的高,用于制造工作温度小于等于100℃的航空器结构铆钉
2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉
2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等,建筑与交通运输工具结构件
2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件
2A16 工作温度250~300℃的航天航空器零件,在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱
2A17 工作温度225~250℃的航空器零件
2A50 形状复杂的中等强度零件
2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等
2A70 飞机蒙皮,航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等
2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件
2A90 航空发动机活塞


3系列:3XXX系列为AL-Mn系合金,是应用最广的一种防锈铝,这种合金的强度不高(稍高于工业纯铝),不能热处理强化,故采用冷加工方法来提高它的力学性能:在退火状态有很高的塑性,在半冷作硬化时塑性尚好,冷作硬化时塑性低,耐腐蚀好,焊接性良好,可切削性能不良。用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性,在液体或气体介质中工作的低载荷零件,如邮箱,汽油或润滑油导管,各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件:线材用来做铆钉 3XXX系列铝板成形性、溶接性、耐蚀性均良好。用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件,或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作,如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置,运输液体产品的槽、罐,以薄板加工的各种压力容器与管道一般器物、散热片、化妆板、影印机滚筒、船舶用材。

3A21  3003  3103  3004  3005  3105
3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件,或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作,如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置,运输液体产品的槽、罐,以薄板加工的各种压力容器与管道
3004 全铝易拉罐罐身,要求有比3003合金更高强度的零部件,化工产品生产与贮存装置,薄板加工件,建筑加工件,建筑工具,各种灯具零部件
3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管,薄板成形加工件,瓶盖、瓶塞等
建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮,并与6063合金的色调协调一致


4系列:4xxx系列铝棒代表为4A01 4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料;低熔点,耐蚀性好, 产品描述: 具有耐热、耐磨的特性
4A03 4A11 4A13 4A17 4004 4032 4043 4043A 4047 4047A

5系列:
① 5XXX系列是高镁合金(5A06(LF6)5A05(LF5),在不可热处理合金中强度良好,耐蚀性、可切削性良好。阳极化处理后表面美观。电弧焊性能良好。5XXX系列合金中的主要合金元素为镁,具有良好的抗蚀性与可焊接性能,以及中等强度。优良的抗腐蚀性能使5XXX系列合金广泛用于海事用途如船舶,以及汽车、飞机焊接件、地铁轻轨,需严格防火的压力容器(如液体罐车、冷藏车、冷藏集装箱)、制冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹零件、装甲等。
② 5XXX系列属于Al-Mg-Si系合金(5083《LF4》、5754、5052),使用范围广泛,特别是建筑业离不开此合金,是最有前途的合金。耐蚀性好,焊接性优良,冷加工性较好,并具有中等强度。5XXX系列的主要合金元素为镁,具有良好的成形加工性能、抗蚀性、焊接性,中等强度,用于制造飞机油箱、油管、以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支架与铆钉、五金制品、电器外壳等。 ③ AL-Mn系合金,是应用最广的一种防锈铝,这种合金的强度高,特别是具有抗疲劳强度:塑性与耐腐蚀性高,不能热处理强化,,在半冷作硬化时塑性尚好,冷作硬化时塑性低,耐腐蚀好,焊接性良好,可切削性能不良,可抛光。用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性,在液体或气体介质中工作的低载荷零件,如邮箱,汽油或润滑油导管,各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件:线材用来做铆钉.

5A01  5A02  5A03  5A05  5A06  5B06  5A12  5A30  5A33  5A41 5A42  5A66  5005  5019  5050  5251  5052  5154  5154A 5454 5154A 5754  5056  5356  5456  5082  5182  5086
5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板,汽车气管、油管与农业灌溉管;也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等
5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度,用于制造飞机油箱、油管,以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等
5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等;包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩,以及需要有高抗蚀性的其他场合
5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件;需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等
5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等
5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐
5182 薄板用于加工易拉罐盖,汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件
5252 用于制造有较高强度的装饰件,如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜
5254 过氧化氢及其他化工产品容器
5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝
5454 焊接结构,压力容器,海洋设施管道
5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料
5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件
5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器
5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件,但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织
5A02 飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件
5A03 中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02合金
5A05 焊接结构件,飞机蒙皮骨架
5A06 焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件
5A12 焊接结构件,防弹甲板

6系列:6XXX系列合金的主要合金元素是镁与硅AlMgSi1Cu,并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰与铬,可以中和铁的坏作用;有时还添加少量的铜或锌,以提高合金的强度,而又不使其抗蚀性有明显降低;导电材料中还有少量的铜,以抵销钛及铁对导电性的不良影响;锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织;为了改善可切削性能,可加入铅与铋。在Mg2Si固溶于铝中,使合金有人工时效硬化功能。

6A02  6B02  6A51  6101  6101A  6005  6005A  6351 6060  6061 6063  6063A 6070  6181  6082
6005 挤压型材与管材,用于要求强高大于6063合金的结构件,如梯子、电视天线等
6009 汽车车身板
6010 薄板:汽车车身
6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6063 建筑型材,灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料
6066 锻件及焊接结构挤压材料
6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材
6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等
6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环,供既要求有良好的可锻性能、高的强度,又要有良好抗蚀性之用
6201 高强度导材与线材
6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件
6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件
6351 车辆的挤压结构件,水、石油等的输送管道
6463 建筑与各种器具型材,以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件
6A02 飞机发动机零件,形状复杂的锻件与模锻件


7系列:① 7000铝合金是另外一种常用的合金,品种繁多.它包含有锌和镁.比较常见的铝合金中强度最好的就是7075合金,但是它无法进行焊接,而且它的抗腐蚀性相当差,很多CNC切削制造的零部件用的就是7075合金.锌在这系列中是主要合金元素,加上少许镁合金可使材料能受热处理,到达非常高强度特性。这系列材料一般都加入少量的铜、铬等合金,而其中以编号7075铝合金尤为上品,强度最高,适合飞机构架及高强度配件。
② 7075属Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝,该合金是20世纪40年代末期就已应用于飞机制造业,至今仍在航空工业上得到广泛应用的超高强度变形铝合金。其特点是,固溶处理后塑性好,热处理强化效果特别好,在150℃以下有高的强度,并且有特别好的低温强度;焊接性能差;有应力腐蚀开裂倾向;需经包铝或其他保护处理使用。双级时效可提高合金抗应力腐蚀开裂的能力。在退火和刚淬火状态下的塑性稍低于同样状态的2A12.稍优于7A04,板材的静疲劳.缺口敏感,应力腐蚀性能优于7A04。

7A01  7A03  7A04 7A05 7A09 7A10 7A15 7A19 7A31  7A33  7A52  7003  7005  7020 7022 7050 7075 7475

7005 挤压材料,用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构,如交通运输车辆的桁架、杆件、容器;大型热交换器,以及焊接后不能进行固熔处理的部件;还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒
7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱,消防压力器材,军用器材、装甲板、导弹装置
7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高
7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
7072 空调器铝箔与特薄带材;2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层
7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
7475 机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等

8系列:较为常用的为8011 属于其他系列。我记忆中是以做瓶盖为主要功用的铝板,也应用在散热器方面,大部分应用为铝箔。不太常用。铝棒规格:最大直径:500mm,  
8A06  8011  8090

铝合金的代号意义

铝合金代号系以美国铝业公司之AA标准为 基本,以四位数字表示各种不同的合金

第一数字(千位)
1xxx :纯铝
2xxx :Al-Gu 系合金
3xxx :Al-Mn 系合金
4xxx :Al-Si 系合金
5xxx :Al-Mg 系合金
6xxx :Al-Mg-Si 系合金
7xxx :Al-Zn-Mg 系合金
8xxx :上记以外的合金  

第二数字(百位)
以0-9分别代表,0是代表基本合金,1-9代表各种改良合金或再生合金纯铝时0 表示对于不纯物并无特别限制而1-9 则表示一种以上的不纯物有特别规定。

第三、四数字(十、个)
纯铝时以纯度之小数点后二位表示合金则以日美铝规格称呼表示

质 别
F 制造原状之材质
O 作过退火、再结晶(只对展伸材料)之材质
H加工硬化之材质(H后加2位数字)

第1 位数字 H1x 只作加工硬化之材质
H2x 加工硬化后,做部分退火之材质
H3x 加工硬化后,作安定化处理之材质

第2 位数字(表示加工硬化之最终程度) Hx9 超硬质
Hx8 硬质
Hx6 3/4硬质(这材质之引张强度是在硬质与1/2 硬质之中间)
Hx4 1/2硬质(这材质之引张强度是在硬质与软质之中间)
Hx2 1/4硬质(1/2硬质与软质之中间)
T受F.O.H以外之热处理之安定材质
T2 退火之材质(只用于铸件)
T3 淬火处理后,受加工硬化之材质
T4 淬火处理后,常温时效完了之材质
T5 省去淬火处理,只作回火处理之材质
T6 淬火处理后,作退火处理之材质

典 型 用 途
1050
食品、化学和酿造工业用挤压盘管,各种软管,烟花粉
1060要求抗蚀性与成形性均高的场合,但对强度要求不高,化工设备是其典型用途
1100用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件,例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具
1145包装及绝热铝箔,热交换器
1199电解电容器箔,光学反光沉积膜
1350电线、导电绞线、总线、变压器带材
2011螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品
2014应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料,车轮与结构组件,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,卡车构架与悬挂系统零件
2017是第一个获得工业应用的2XXX系合金,目前的应用范围较窄,主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件,螺旋桨与配件
2024飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨组件及其他种种结构件
2036汽车车身钣金件
2048航空航天器结构件与兵器结构零件
2124航空航天器结构件
2218飞机发动机和柴油发动机活塞,飞机发动机汽缸头,喷气发动机叶轮和压缩机环
2219航天火箭焊接氧化剂槽,超音速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好,断裂韧性高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力
2319焊拉
2219合金的焊条和填充焊料
2618模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件
2A01工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉
2A02工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片
2A06工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉
2A10强度比2A01合金的高,用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉
2A11飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉
2A12航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等,建筑与交通运输工具结构件
2A14形状复杂的自由锻件与模锻件
2A16工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件,在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱
2A17工作温度225~250摄氏底的航空器零件
2A50形状复杂的中等强度零件
2A60航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等
2A70飞机蒙皮,航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等
2A80航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件
2A90航空发动机活塞
3004全铝易拉罐罐身,要求有比3003合金更高强度的零部件,化工产品生产与贮存装置,薄板加工件,建筑加工件,建筑工具,各种灯具零部件
3105房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管,薄板成形加工件,瓶盖、瓶塞等
3A21飞机油箱、油路导管、铆钉线材等;建筑材料与食品等工业装备等
5005与3003合金相似,具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮,并与6063合金的色调协调一致
5050薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板,汽车气管、油管与农业灌溉管;也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等
5052此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度,用于制造飞机油箱、油管,以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等
5056镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等;包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩,以及需要有高抗蚀性的其他场合
5083用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件;需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹组件、装甲等
5086用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等
5154焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐
5182薄板用于加工易拉罐盖,汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件
5252用于制造有较高强度的装饰件,如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜
5254过氧化氢及其他化工产品容器
5356焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝
5454焊接结构,压力容器,海洋设施管道
5456装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料
5457经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件
5652过氧化氢及其他化工产品贮存容器
5657经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件,但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织
5A02飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件
5A03中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02合金
5A05焊接结构件,飞机蒙皮骨架
5A06焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件
5A12焊接结构件,防弹甲板挤压型材与管材,用于要求强高大于6063合金的结构件,如梯子、电视天线等
6009汽车车身板
6010薄板:汽车车身
6061要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6063建筑型材,灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料
6066锻件及焊接结构挤压材料
6070重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材
6101公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等
6151用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环,供既要求有良好的可锻性能、高的强度,又要有良好抗蚀性之用
6201高强度导电棒材与线材
6205厚板、踏板与耐高冲击的挤压件
6262要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件
6351车辆的挤压结构件,水、石油等的输送管道
6463建筑与各种器具型材,以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件
6A02飞机发动机零件,形状复杂的锻件与模锻件
7005挤压材料,用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构,如交通运输车辆的桁架、杆件、容器;大型热交换器,以及焊接后不能进行固熔处理的部件;还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒
7039冷冻容器、低温器械与贮存箱,消防压力器材,军用器材、装甲板、导弹装置
7049用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高
7050飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
7072空调器铝箔与特薄带材;2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层
7075用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
7178供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
7475机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
7A04飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等

国内外常用铝及铝合金牌号表对照

类            别
中国
美国
英国
日本
法国
德国
前苏联
GB
ASTM
BS
JIS
NF
DIN
ГОСТ








工 业 纯 铝
1A99
1199



A199.99R
A99
1A97




A199.98R
A97
1A95





A95
1A80

1080(1A)
1080
1080A
A199.90
A8
1A50
1050
1050(1B)
1050
1050A
A199.50
A5








防 锈 铝
5A02
5052
NS4
5052
5052
A1Mg2.5
Amg
5A03

NS5



AMg3
5A05
5056
NB6
5056

A1Mg5
AMg5V
5A30
5456
NG61
5556
5957










硬 铝
2A01
2036

2117
2117
AlCu2.5Mg0.5
D18
2A11

HF15
2017
2017S
AlCuMg1
D1
2A12
2124

2024
2024
AlCuMg2
D16AVTV
2B16
2319













锻 铝
2A80


2N01


AK4
2A90
2218

2018


AK2
2A14
2014

2014
2014
AlCuSiMn
AK8








超硬铝
7A09
7175

7075
7075
AlZnMgCu1.5
V95P








铸 造 铝 合 金
ZAlSi7Mn
356.2
LM25
AC4C

G-AlSi7Mg

ZAlSi12
413.2
LM6
AC3A
A-S12-Y4
G-Al12
AL2
ZAlSi5Cu1Mg
355.2




AL5
ZAlSi2Cu2Mg1
413.0

AC8A

G-Al12(Cu)

ZAlCu5Mn





AL19
ZAlCu5MnCdVA
201.0





ZAlMg10
520.2
LM10

AG11
G-AlMg10
AL8
ZAlMg5Si




G-AlMg5Si
AL13



中国
(GB)
国际
(ISO)
美国
(AA)
日本
(JIS)
原苏联
(ΓOCT)
德国
(DIN)
英国
(BS)
法国
(NF)
LG5
-
1199
1N99
AB000
Al99.98R
S1
-
LG2
-
1090
1N90
AB1
Al99.9
-
-
LG1
Al99.8
1080
A1080
AB2
Al99.8
1A
-
L1
Al99.7
1070
A1070
A00
Al99.7
-
1070A
L2
-
1060
A1060
A0
-
-
-
L3
Al99.5
1050
-
A1
Al99.5
1B
1050A
L5-1
Al99.0
1100
A1100
A2
Al99.0
3L54
1100
L5
-
1200
A1200
-
Al99
1C
1200
LF2
AlMg2.5
5052
A5052
AMr
AlMg2.5
N4
5052
LF3
AlMg3
5154
A5154
AMr3
AlMg3
N5
-
LF4
AlMg4.5Mn0.7
5038
A5038
AMr4
AlMg4.5Mn
N8
5083
LF5-1
AlMg5
5056
A5056
-
AlMg5
N6
-
LF5
AlMg5Mn0.4
5456
-
Amr5
-
N61
-
LF21
AlMn1Cu
3003
A3003
AMu
AlMnCu
N3
3003
LD2
-
6165
A6165
AB
-
-
-
LD7
AlCu2MgNi
2618
2N01
AK4
-
H16
2618A
LD9
-
2018
A2018
AK2
-
-
-
LD10
AlCu4SiMg
2014
A2014
AK8
AlCuSiMg
-
2014
LD11
-
4032
A4032
AK9
-
38S
4032
LD30
AlMg1SiCu
6061
A6061
AΠ33
AlMg1SiCu
H20
6061
LD31
AlMg0.7Si
6063
A6063
AΠ31
AlMgSi0.5
H19
-
LY1
AlCu2.5Mg
2217
A2217
AΠ18
AlCu2.5Mg0.5
3L86
-
LY11
AlCu4MgSi
2017
A2017
AΠ1
AlCuMg1
H15
2017A
LY12
AlCu4Mg1
2024
A2024
AΠ16
AlCuMg2
GB-24S
2024
LC3
AlZn7MgCu
7174
-
B94
-
-
-
LC9
AlZn5.5MgCu
7075
A7075
-
AlZnMgCu1.5
L95
7075
LC10
-
7079
7N11
-
AlZnMgCu0.5
-
-
LT1
AlSi5
4043
A4043
AK
AlSi5
N21
-
LT17
AlSi12
4047
A4047
-
AlSi12
N2
-
LB1
-
7072
A7072
-
SlZn1
-
-




各国铸造铝合金牌号对照
类别
中国
前苏联
美国
英国
法国
原联邦德国
日本
JIS
ISO
GB
YB
HB
ГOCT
ASTM
UNS
ANSI
AA
SAE
BS
BS/L
NF
AIRLA
DIN
   铝硅合金
ZL101
ZL11
HZL101
AЛ9,AЛ9B
A03560
A13560
356.0
A356.0
323
A-S7G
AS7G03
G—AlSi7Mg
(3.2371.61)
AC4C
AlSi7Mg
ZL102
ZL7
HZL102
AЛ2
A14130
A413.0
305
LM20
4L33
A-S13
G—AlSi12
(3.2581.01)
AC3A
AlSi12
ZL104
ZL14
AЛ3,AЛ3B
AC2B
铝硅合金
ZL104
ZL10
HZL104
AЛ4,AЛ4B
A03600
A13600
360.0
A360.0
309
LM9
L75
A— S9G
A—S10G
AS10G
G—AlSi10Mg
(3.2381.01)
AC4A
AlSi9Mg
AlSi10Mg
ZL105
ZL13
HZL105
AЛ5
A03550
C33550
355.0
C355.0
322
LM16
3L78
G—AlSi5Cu
AC4A
ZL106
AЛ14B
A03280
A03281
328.0
328.1
331
LM-24
G—AlSi8Cu3
(3.2151.01)
AC4D
ZL107
AЛ-6 AЛ-7B
A03190
A03191
319.0
326
LM4
LM21
L79
A— S5UZ
A—S903
G—AlSi6Cu4
(3.2151.01)
AC4B
ZL108
ZL8
SC122A(旧)
LM2
ZL109
ZL9
AЛ30
A03360
A03361
336.0
336.1
LM13
A—S12UN
AC8A
AlSi12Cu
ZL110
ZL3
AЛ10B

LM1
G—AlSi(Cu)
ZL111
AЛ4м
A03541
A03540
354.0

续表
类别
中国
前苏联
美国
英国
法国
原联邦德国
日本
JIS
ISO
GB
YB
HB
ГOCT
ASTM
UNS
ANSI
AA
SAE
BS
BS/L
NF
AIRLA
DIN
铝铜合金
ZL201
_
HZL-201
AЛ9
_
_
_
_
_
A-U5GT
A-U5GT
G-AlCu4TiMg
(3.1371.61)
_
AlCu5MgTi
_

_
HZL-202
高纯AЛ9
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
ZL202
ZL1
_
AЛ12
A03600
A360.0
309
_
_
A-U8S
_
_
_
Al-Cu8Si
ZL203
ZL2
HZL-203
AЛ7
A02950
295.0
B295.0
38
_
2L91
2L92
A-U5GT
_
G-AlCu4Ti
(3.1841.61)
ACIA
Al-Cu4MgTi
铝镁合金
ZL301
ZL5
HZL-301
AЛ8
A05200
A05202
520.0
520.2
324
320
LM10
LM5
4L53
_
_
G-AlMg10
(3.3561.01)
AC7B
_
ZL302
ZL6
_
AЛ22
A05140
A05141
514.0
514.1
_
_
L74
A-     G6
A-G3T
_
_
AC7A
Al-Mg6
Al-Mg3
_
_
HZL-303
AЛ13
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
铝锌合金
ZL401
ZL15
HZL401
AцP1
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
ZL402
_
_
AЛ24
A07120
A07122
7122.2
_
_
_
A-Z5G
_
_
_
Al-Zn5Mg
_
_
HZL-505
AЛ11
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
注:YB-冶标,HB-航空、航天标准。


二、各元素在铝合金的作用

铜元素(Cu)
548℃时,铜在铝中的最大溶解度为5.65%,温度降到302℃时,铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素,有一定的固溶强化效果,此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。铝合金中铜含量通常在2.5%—5%,铜含量在4%—6.8%时强化效果最好,所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。

硅元素(Si)
在共晶温度577℃时,硅在固溶体中的最大溶解度为1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少,这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。
硅是改善流动性能的主要成份。从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。但结晶析出的硅易形成硬点,使切削性变差,所以一般都不让它超过共晶点。另外,硅可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度,而使延伸率降低。

镁元素(Mg)
镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小,铝镁合金的耐蚀性最好,因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金,它的凝固范围很大,所以有热脆性,铸件易产生裂纹,难以铸造。但是可焊性良好,抗蚀性也好,并有中等强度。
镁对铝的强化是明显的,每增加1%镁,抗拉强度大约升高34MPa。如果加入1%以下的锰,可补充强化作用。加锰后可降低镁含量,同时可降低热裂倾向,另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀,改善抗蚀性和焊接性能。

锰元素(Mn)
在共晶温度658℃时,锰在固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加,锰含量为0.8%时,延伸率达最大值。Al-Mn合金是非时效硬化合金,即不可热处理强化。
锰能改善含铜(Cu),含硅(Si)合金的高温强度,若超过一定限度,容易形成硬点以及降低导热性;能阻止铝合金的再结晶过程,提高再结晶温度,并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁,形成(Fe、Mn)Al6,减小铁的有害影响。
锰是铝合金的重要元素,可以单独加入形成Al-Mn二元合金,更多的是和其它合金元素一同加入,因此大多铝合金中均含有锰。

钛是铝合金中常用的添加元素,以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金形式加入。钛与铝形成TiAl2相,成为结晶时的非自发核心,起细化铸造组织和焊缝组织的作用。在合金中只需微量可使机械性能提高,但导电率却下降。Al-Ti系合金产生包晶反应时,钛(Ti)的临界含量约为0.15%,如有硼存在可以减少。

铬在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常见的添加元素。600℃时,铬在铝中溶解度为0.8%,室温时基本上不溶解。铬在铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物,阻碍再结晶的形核和长大过程,对合金有一定的强化作用,还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性,使阳极氧化膜呈黄色。铬在铝合金中的添加量一般不超过0.35%,并随合金中过渡元素的增加而降低。

锶是表面活性元素,在结晶学上锶能改变金属间化合物相的行为。因此用锶元素进行变质处理能改善合金的塑性加工性和最终产品质量。由于锶的变质有效时间长、效果和再现性好等优点,近年来在Al-Si铸造合金中取代了钠的使用。对挤压用铝合金中加入0.015%—0.03%锶,使铸锭中β-AlFeSi相变成汉字形α-AlFeSi相,减少了铸锭均匀化时间60%—70%,提高材料力学性能和塑性加工性;改善制品表面粗糙度。对于高硅(10%—13%)变形铝合金中加入0.02%—0.07%锶元素,可使初晶减少至最低限度,力学性能也显著提高。在过共晶Al-Si合金中加入锶,能减小初晶硅粒子尺寸,改善塑性加工性能,可顺利地热轧和冷轧。

锆元素
锆也是铝合金的常用添加剂。一般在铝合金中加入量为0.1%—0.3%,锆和铝形成ZrAl3化合物,可阻碍再结晶过程,细化再结晶晶粒。锆亦能细化铸造组织,但比钛的效果小。有锆存在时,会降低钛和硼细化晶粒的效果。在Al-Zn-Mg-Cu系合金中,由于锆对淬火敏感性的影响比铬和锰的小,因此宜用锆来代替铬和锰细化再结晶组织。
稀土元素加入铝合金中,使铝合金熔铸时增加成分过冷,细化晶粒,减少二次晶间距,减少合金中的气体和夹杂,并使夹杂相趋于球化。还可降低熔体表面张力,增加流动性,有利于浇注成锭,对工艺性能有着明显的影响。

在铝合金中形成VAl11难熔化合物,在熔铸过程中起细化晶粒作用,但比钛和锆的作用小。钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用。

在铝合金中固溶度极低,与铝形成CaAl4化合物,钙又是铝合金的超塑性元素,大约5%钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙和硅形成CaSi,不溶于铝,由于减小了硅的固溶量,可稍微提高工业纯铝的导电性能。钙能改善铝合金切削性能。CaSi2不能使铝合金热处理强化。微量钙有利于去除铝液中的氢。

铅、锡、铋
元素是低熔点金属,它们在铝中固溶度不大,略降低合金强度,但能改善切削性能。铋在凝固过程中膨胀,对补缩有利。高镁合金中加入铋可防止钠脆。

主要用作铸造铝合金中的变质剂,变形铝合金很少使用。仅在Al-Mg变形铝合金中代替铋防止钠脆。锑元素加入某些Al-Zn-Mg-Cu系合金中,改善热压与冷压工艺性能。

在变形铝合金中可改善氧化膜的结构,减少熔铸时的烧损和夹杂。铍是有毒元素,能使人产生过敏性中毒。因此,接触食品和饮料的铝合金中不能含有铍。用作焊接基体的铝合金也应控制铍的含量。


三、热处理方法

固溶处理
  将合金加热到高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。固溶处理的目的:主要是改善钢和合金的塑性和韧性,为沉淀硬化处理作好准备等 ,固溶体的性能。当溶质元素含量很少时,固溶体性能与溶剂金属性能基本相同。但随溶质元素含量的增多,会使金属的强度和硬度升高,这种现象称为固溶强化。置换固溶体和间隙固溶体都会产生固溶强化现象。适当控制溶质含量,可明显提高强度和硬度,同时仍能保证足够高的塑性和韧性,所以说固溶体一般具有较好的综合力学性能。因此要求有综合力学性能的结构材料,几乎都以固溶体作为基本相。这就是固溶强化成为一种重要强化方法,在工业生产中得以广泛应用的原因。
适用:多种特殊钢,高温合金,特殊性能合金,有色金属。
      尤其适用:1.热处理后须要再加工的零件。
              2.消除成形工序间的冷作硬化。
              3.焊接后工件

时效处理
合金工件经固溶处理,冷塑性变形或铸造,锻造后,在较高的温度放置或室温保持,其性能,形状,尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件加热到较高温度,并较时间进行时效处理的时效处理工艺,称为工时效处理,若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象,称为自然时效处理。时效处理的目的,消除工件的内应力,稳定组织和尺寸,改善机械性能等
1.自然时效处理:指合金工件经固溶处理,冷塑性变形或铸造,锻造后,在较高的温度放置或室温保持其性能,形状,尺寸随时间而变化的热处理工艺,称为自然时效处理;
2. 人工时效处理:指合金工件经固溶处理,冷塑性变形或铸造,锻造后,采用将工件加热到较高温度,并较短时间进行时效处理的时效处理工艺,称为人工时效处理;
3. 振动时效处理:振动时效从80年代初起逐步进入实用阶段,振动时效处理则在不加热也不象自然时效那样费时的情况下,用给工作施加一定频率的振动使其内应力得以释放,从而达到时效的目的。

   过时效后钢板还会发生时效,只是时效性减弱,因为即使过时效处理后,冷却到室温后铁素体基体中仍固溶了一部分碳氮,随着时间的变化,仍会像平衡态转变,慢慢析出,再有种可能就是发生应变时效,关于应变时效我就不详细说了。另外为了减弱这些碳氮的作用,带钢退火后还必须经过平整处理,消除钢板的上下屈服点,减少钢板在冲压的过程中产生滑移线或者拉伸应变痕,但是上下屈服点过一段时间后仍会再次出现,所以冷轧板就有一定的保质期,一般6个月,所以使用单位买了冷轧板,要经快使用,不能放置很长时间

基本理论是这样的:为了进一步降低固溶碳, 采用一次快冷到低于过时效温度, 然后再加热到过时效温度并实行倾斜过时效处理的所谓“R-OA ”工艺。快冷的目的就是将高温下铁素体晶格中溶解的高浓度的碳, 保持到较低的温度(250 ℃左右) , 使铁素体晶格产生严重的畸变, 从而有利于Fe3C 在铁素体晶格内部形核。Fe3C 形核之后的长大主要取决于热扩散过程, 显然温度越高扩散系数越大, 过时效时间就可缩短, 所以快冷到250 ℃左右之后, 又要加热到400 ℃左右的过时效温度, 以利于过饱和固溶体中的碳尽快析出。但是为降低固溶碳过时效温度也不能固定在400 ℃, 因为随着时效过程的进行, 在400 ℃温度条件下, 铁素体内碳的过饱和度越来越小, 最后接近其平衡浓度, 即接近Fe2 Fe3C 相图PQ 线。如果缓慢降低过时效温度, 即倾斜过时效的话, 碳的平衡浓度将随着温度的降低沿PQ 线而降低, 有利于固溶碳的进一步析出,使最后残余的固溶碳含量降低, 这一方面可以降低固溶硬化, 更主要的是减小了固溶碳对可动位错的封锁或者钉扎, 使材料的抗时效性能、冲压性能(如制作D I 罐) 显著提高。可以从FE-C的C曲线去理解。


常见的热处理方法
  由于热处理工序安排对车削类工艺影响较大,更重要的是往往由于热处理工序安排颠倒,使工件无法继续加工,而且所产生的废品往往是无法挽回的。为此对热处理工序的安排要加以了解,并引起重视。
下面将常见的热处理方法、目的和工序位置的安排分别介绍如下:

一 、预备热处理
  预备热处理包括退火、正火、调质和时效等。这类热处理的目的是改善加工性能,消除内应力和为最终热处理做好组织准备。退火、正火、调质工序多数在粗加工前后,时效处理一般安排在粗加工、半精加工以后,精加工之前。

1.退火和正火
  目的是改善切削性能,消除毛坯内应力,细化晶粒,均匀组织;为以后热处理作准备。
例如:含碳量大于0.7%的碳钢和合金钢,为降低硬度便于切削加工采用退火处理;含碳量低于0.3%的低碳钢和低合金钢,为避免硬度过低切削时粘刀,而采用正火适当提高硬度。
  一般用于锻件、铸件和焊接件。退火一般安排在毛坯制造之后,粗加工之前进行。

2.调质
  目的是使材料获得较好的强度、塑性和韧性等方面的综合机械性能,并为以后热处理作准备。
用于各种中碳结构钢和中碳合金钢。调质一般安排在粗加工之后,半精加工之前。
  调质是最常用的热处理工艺。大部分的零件都是通过调质处理来提高材料的综合机械性能,即提高拉伸强度、屈服强度、断面收缩率、延伸率、冲击功。调质处理能大大提高材料的拉伸和屈服强度, 提高屈强比和冲击功, 使材料具有强度和塑韧性的良好配合。由于屈服强度、疲劳强度、冲击强度的提高,在零件设计时就可以采用更小的材料截面,从而减少机械设备的整体重量,节省零件占用空问和能量消耗。因此在某些场合为了减少机械空间和机械重量在设计过程中要有意识地利用调质工艺。
  需要强调的是,一般来讲调质钢应该为中碳钢( C = 0.3%~0.6%);碳钢中像30、35、40、45、50等钢种则既可以调质处理又可以正回火使用;而对高碳钢和低碳钢则不宜采用调质工艺
调质过程是淬火加高温回火。首先需要将零件加热到材料的Acl点以上30~50℃(800.950℃),保温一定时间,然后在油中或水中冷却。冷却后立即入炉进行回火(500~650℃),以降低淬火应力、调整组织成份,进而达到机械性能要求。而回火温度的制定是根据硬度或性能高低而定的,硬度和强度越高,回火温度越低。调质工序后的任何高于回火温度的加热,都将降低已达到的强度。
选择调质处理时应特别注意以下几点:
(1)图纸中应明确要求
  应明确写明“调质”。若只写“热处理…H B”外协厂家可能采用其他热处理工艺,比如正回火达到所要求的硬度。而正回火所达到的同样硬度的材料其屈服强度和冲击功会非常低。实际工作中曾发生过地脚螺栓使用时发生早期断裂的事故就是由此导致的。
(2)调质的硬度和硬度范围
  要按材料标准选择调质的硬度和硬度范围。这一方面有利于工厂配炉生产,另一方面过窄的硬度范围要求在实际生产中根本无法满足。
(3)硬度要与所要求的强度相匹配
  布氏硬度HB与拉伸强度是有对应关系的。粗略计算HB = O.3σb(N/mm2或MPa ) 。在中国国家标准和国外标准中都有对照表。
设计师在工作中必须注意的另外一点是, 图纸中要求的强度与硬度一定要相互匹配, 否则工艺将无法同时满足。
(4)采用布氏硬度验收
  日本企业有时也采用维氏或其他硬度验收调质硬度,虽然各种硬度可以相互换算, 但检测调质硬度时用布氏硬度是最准确和方便的方法。
(5)对调质硬度的限制
  如前所述,调质后任何高于调质回火温度的加热都将降低已有强度,情况严重时会导致零件变形甚至产生裂纹。所以对氮化件调质硬度最好不应超过300HB,而表面淬火件和焊接件调质硬度应控制在330HB以下。由于表面淬火和焊接时工件表面急剧加热,将会产生过大的热应力,而超过材料Acl点的加热会使金属组织急剧变化而产生附加的组织应力。在以上两种应力叠加作用下,高硬度件不易缓和和释放应力,容易产生基体组织裂纹,最终将导致零件报废。

3.低温时效(烘)
用于各种精密零件消除切削加工应力,保持尺寸的稳定性。
一般安排在半精车以后,或粗磨、半精磨以后,精磨以前。

二、最终热处理
1. 淬火
  目的是提高材料的硬度、强度和耐磨性。用于中碳以上的结构钢和工具钢。
2. 高频(中频)表面淬火
  目的是提高零件表面的硬度和耐磨性,而心部保持良好的塑性和韧性。淬硬深度一般是:高频淬火1~2mm;中频淬火2~6mm。
  一般用于中碳以上结构钢和合金钢主轴、齿轮等零件。当工件淬火后,表面硬度高,除磨削外,一般不能进行其它切削加工。因此工序应尽量靠后,一般安排在半精加工之后,磨削加工之前。
3. 渗碳
  使低碳钢的表面层含碳量增加到0.85~1.10%,然后再经淬火、回火处理,使钢件表面层具有高硬度(HRC≥59),增加耐磨性及疲劳强度等。而心部仍保持原有的塑性和韧性。
  渗碳一般用于15Cr、20Cr等含碳量低的钢种,渗碳层的深度是根据零件的要求不同,一般为0.2~2mm。
  渗碳还可以解决工件有的表面需要淬硬,有的不需要淬硬的工艺技术问题。如一般轴上的螺纹、键槽、中心孔等,为了保持精度,一般不需要淬硬。这时,可在不需要淬硬的表面留有2.5~3mm的去碳层,待渗碳后除去这一部分表面,由于含碳量没有增高,在淬火时硬度不会增加。
  渗碳一般安排在半精加工之后,然后进行淬火或部分去碳后再淬火。

三.表面硬化方法极其选材和应用
  设计中常常需要对金属材料表面进行硬化处理以提高耐磨性、耐蚀性、耐热性和疲劳强度。常用的表面硬化方法有: 渗碳淬火、氮化、表面淬火、表面堆焊、表面喷涂等。
1. 渗碳处理
  在渗碳炉中将低碳钢表面碳含量增至规定范围然后进行淬火,使表面硬度达到HRc56~62,然后低温回火以消除应力和稳定组织。渗碳采用的是专用渗碳钢,如20Cr、20CrMnTi、20CrNiMo、20Cr2Mn2Mo、17Cr2Ni2Mo等,设计时可根据工件尺寸和心部强度要求来选择材料和渗碳层深度;不应过度使用材料和加大渗碳层深,否则将造成生产成本增加。通常情况下,有效截面尺寸小于50mm的零件,可选用20、20Cr;有效截面尺寸50~150且重量小于50kg的工件,可选用20CrMnTi;有效截面大于200mm,或心部强度要求大于1000MPa 的零件可选用17Cr2Ni2Mo。
  渗碳层深的选择要根据实际需要进行设计,以节约成本。层深的增加意味着渗碳时间的延长,齿轮一般是根据经验公式来设计层深,现在,轧机齿轮基本上都采用17Cr2Ni2Mo 渗碳淬火工艺,从而废弃了传统的表面淬火工艺。
2.氮化处理
  原则上讲任何钢种都可以进行氮化处理。但是最常用的氮化钢是45(HV>300)、40Cr(HV>400)、42CrMo(HV>500)、38CrMoAl(HV>700)。
  氮化是在氮化炉中进行,因此变形小。氮化后一般可不加工。氮化硬度要根据材质而定。需要注意的是设计时应尽可能采用整体氮化处理, 因为氮化层本身对使用来说只有益处, 没必要加工处理掉。
  对必须进行局部氮化的零件需要做局部保护,氮化后去掉或加工掉保护层,但是如此一来,需要额外的工作很多,增加了制造的复杂性和成本。此外,氮化前必须进行调质处理,以提高心部的机械性能,为氮化做组织准备。
  氮化工艺最大的特点是热处理变形小,硬化层浅,特别适用于与调质工艺相结合提高零件的疲劳强度、表面耐磨性、耐蚀性和改善零件的摩擦状态,防止胶合。适用于在周期载荷下工作的零件, 比如轴等。
3.表面淬火
  是成本最低的表面硬化处理方法,工艺简单而灵活,适合局部处理,特别适合于提高耐磨性的场合。由于只加热表面层,心部强度保持着表淬前的状态。表面淬火一般工艺是高频感应加热、中频感应加热或火焰加热, 喷水冷却, 然后进行低温回火。表面淬火后零件表面将产生很大的残余压应力,因而使材料的疲劳强度大大提高。但需要注意的是,表淬区域的起始点和终结点处于残余拉应力状态下,此处的疲劳强度因此大大降低。设计时要考虑残余拉应力不可留在齿根处、轴的过渡圆角处等零件应力集中部位, 以免工作应力与残余拉应力叠加造成零件裂纹或断裂。细轴类和薄板类零件本身容易变形, 表淬时由于加工应力的释放与表淬应力的不平衡会产生很大变形, 而淬硬后的零件矫形时容易发生断裂。因此, 设计时应考虑表淬应力的平衡问题。比如将薄板类工件设计成双面对称淬火是一种有效解决表淬变形的方法。表淬前零件需要进行调质处理,一是提高心部强度, 另一方面可以减少淬火变形和裂纹倾向。
  在机械产品的设计工作中, 合理选择零件的材料,并采取适当的工艺方法使之能够满足结构要求和使用需要,这是一项非常重要但确常常被设计师们忽视的工作内容,而对于制造厂来讲,产品制造的工艺性和经济性对其生存与发展确是至关重要的问题,因此必须引起设计师的高度重视。

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