铝合金牌号表示方法及热处理特点分析

纯铝的强度很低，不适合作为工程结构材料使用。为了提高强度或综合性能，向铝中加入适量合金元素，如Cu、Mg、Si、Zn、Mn、Li等（主加元素）和Cr、Ti、Ni、V、B、RE等（辅加元素），组成铝合金，可通过冷变形（加工硬化）、固溶时效热处理来改善性能。

1）铝合金的分类

根据铝合金的成分和生产工艺特点，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。

按铝合金所处相图的位置（如图6－1），D点以左的铝合金，加热至固溶线（DF线）以上温度，可以得到均匀的单相α固溶体，塑性好，适于压力成形加工，如锻造、轧制等，称为变形铝合金；成分在D点以右的铝合金，存在共晶组织，塑性较差，不宜压力加工，但流动性好，适宜铸造，称为铸造铝合金。

图6－1　铝合金分类示意图

（1）变形铝合金

我国变形铝合金牌号命名按GB／T 16474—2011《变形铝及铝合金牌号表示方法》进行。凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）命名的合金相同的所有合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，未与国际四位数字体系牌号的变形铝合金接轨的，采用四位字符牌号（但试验铝合金在四位字符牌号前加×）命名，并按要求注册化学成分。

①纯铝的牌号命名法：GB／T 16474—2011中规定铝含量不低于99．00%时为纯铝，其牌号用1×××系列表示。牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量。当最低铝百分含量精确到0．01%时，牌号的最后两位数字就是最低铝百分含量中小数点后的两位，如1A99、1A95表示铝的百分含量分别为99．99%、99．95%。牌号第二位的字母表示原始纯铝的改型情况。如果第二位字母为A，则表示为原始纯铝；如果是B～Y的其他字母，则表示为原始纯铝的改型，与原始纯铝相比，其元素含量略有改变。

②铝合金的牌号命名法：铝合金的牌号用2×××～8×××系列表示。牌号的最后两位数字没有特殊意义，仅用来区分同一组中不同的铝合金。牌号第二位的字母表示原始合金的改型情况。如果牌号第二位的字母是A，则表示为原始合金；如果是B～Y的其他字母，则表示为原始合金的改型合金。

在变形铝合金中，如图6－1，成分点在F点以左的合金，组织为单相固溶体，且其溶解度不随温度而变化，不能通过热处理方法强化，称为不可热处理强化的变形铝合金；成分在F点和D点之间的合金，固溶体的溶解度随着温度而变化，可以通过热处理强化，称为可热处理强化的形变铝合金。表6－1所示为变形铝合金牌号表示方法及热处理特点。

表6－1　变形铝合金牌号表示方法及热处理特点

（2）铸造铝合金

铸造铝合金中合金元素含量一般多于相应的变形铝合金的含量，据主要合金元素差异可以分为四类：(www.xing528.com)

①Al－Si系铸造铝合金，见图6－2，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，是铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在4%～13%。有时添加0．2%～0．6%镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等，如图6－3所示。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞，缸体等部件。图6－4所示为铝硅合金变质处理前后的组织对比。

图6－2　Al－Si合金相图

图6－3　铸造铝合金发动机缸体

②Al－Cu系铸造铝合金，含铜4．5%～5．3%的合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。

图6－4　ZL102的铸态组织

③Al-Mg系铸造铝合金，密度最小（2．55g／cm3），强度最高（355MPa左右）的铸造铝合金，含镁12%，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用作于雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。

④Al－Zn系铸造铝合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，经变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。

铸造铝合金牌号表示方法按GB／T 8063—1994《铸造有色金属及其合金牌号表示方法》进行。由“ZAl”和主要合金化学元素符号（其中混合稀土元素符号统一用RE表示）以及表明合金化元素名义百分含量的数字组成。合金化元素符号按其名义百分含量递减的次序排列，含量相等时，按元素符号字母顺序排列。当需要表明决定合金类别的合金化元素首先列出时，不论其含量多少，该元素符号均应紧置于基体元素符号之后。对杂质限量要求严、性能高的优质合金，在牌号后面标注大写字母“A”表示优质。如：

铸造优质铝合金：

合金代号由表示铸铝的汉语拼音字母“ZL”及其后面的三个阿拉伯数字组成。ZL后面的第一位数字表示合金的系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，ZL后面第二、三位数字表示合金的顺序号。如：铝硅合金ZL102；铝铜合金ZL201、ZL202A；铝镁合金ZL301；铝锌合金ZL401等。