铸造铝合金的分类、代号及应用

1.铸造铝合金

铸造铝合金的铸造性能良好，能用于各种形状复杂的铸件。铸造铝合金主要有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系四个系列。

铸造铝合金的代号用“ZL”（铸铝的拼音字首）加三位数字表示，在三位数字中，第一位数字表示合金类别（1表示Al-Si系，2表示Al-Cu系，3表示Al-Mg系，4表示Al-Zn系），第二、第三位表示顺序号，如ZL102、ZL301等。优质铸造铝合金代号后面加A。

压铸铝合金的牌号用“YZ”+基本元素（铝元素）符号+主要添加合金元素符号+主要添加合金元素的百分含量表示。例如，YZAlSi12表示w（Si）=12%，余量为铝的压铸铝合金，其代号为YL102。

2.铸造铝硅合金

Al-Si系合金是最常用的铸造铝合金，俗称硅铝明。Al-Si二元合金相图如图8-4所示。这类铝合金的特点是铸造性能优良（流动性好、收缩率小、热裂倾向小），具有一定的强度和良好的耐蚀性。

图8-4 Al-Si二元合金相图(www.xing528.com)

Al-Si系合金的典型牌号是ZAlSi12（代号为ZL102），硅的质量分数为10%～13%[平均w（Si）=11.7%]，属于共晶合金，具有（α+Si）共晶组织，但因共晶组织中的脆性硅呈粗大针状（见图8-5a），因此强度和塑性都比较差。为了提高其力学性能，通常采用变质处理，即浇注前在液态合金中加入合金液质量2%～3%的变质剂（2/3NaF+1/3NaCl）进行变质处理。变质剂中的钠能促进硅形核，并阻碍其晶体长大，使硅晶体能以极细粒状形态均匀分布在α固溶体基体上。钠还能使相图中共晶点向右下方移动，使其变质后形成亚共晶组织，即α_初晶+（α+Si）共晶，如图8-5b所示。变质处理后，其力学性能显著提高，抗拉强度和断后伸长率由原来的R_m=140MPa、A=3%提高到R_m=180MPa、A=8%。

此外，还可以在Al-Si铸造铝合金中加入铜、镁等合金元素，以形成强化相Mg₂Si、CuAl₂及CuMgAl₂等，这样的合金在变质处理后还可进行固溶热处理和时效，以提高强度。部分铸造铝合金的牌号、代号、主要特点及用途见表8-3。

图8-5 ZL102的铸态组织

a）变质前 b）变质后

表8-3 部分铸造铝合金的牌号、代号、主要特点及用途 （摘自GB/T 1173—2013、GB/T 15115—2009）