铝合金的代号及处理方法

铝合金是以铝为基础，加入一种或几种其他元素(如铜、镁、硅、锰、锌等)构成的合金。在生产实践中，人们发现向纯铝中加入适量的铜、镁、硅、锰、锌等合金元素，则可得到具有较高强度的铝合金。若再经过冷加工或热处理，其抗拉强度可进一步提高到500N/mm2以上。而且铝合金的比强度(抗拉强度与密度的比值)高，有良好的耐腐蚀性和可加工性，因此，在航空和航天工业中得到广泛应用。

根据铝合金的相图(见图9－1)，可将其分为变形铝合金和铸造铝合金两类。相图中的DF线是合金元素在α固溶体中的溶解度变化曲线，D点是合金元素在α固溶体中的最大溶解度。合金元素含量低于D点成分的合金，当加热到DF线以上时，能形成单相固溶体(α)组织，因而其塑性较高，适于压力加工，故称为变形铝合金。其中合金元素含量在F点以左的合金，由于其固溶体成分不随温度而变化，不能进行热处理强化，称为热处理不能强化铝合金。而成分在F点以右的铝合金(包括铸铝合金)，其固溶体成分随温度变化而沿DF线变化，可以用热处理方法使合金强化，称为热处理能强化铝合金。合金元素含量超过D点成分的合金，具有共晶组织，适合于铸造加工，不适于压力加工，故称为铸造铝合金。

图9－1　二元铝合金相图的一般类型

1.变形铝合金

这类铝合金一般由冶金厂加工成各种规格的型材(板、带、管、线等)供应给用户。

在旧标准GB 3190—1982中规定变形铝合金的代号用“L＋代号＋数字”表示。L是“铝”字汉语拼音字母首字母的大写，其后的代号表示变形铝合金的类别，如F表示防锈铝，Y表示硬铝，C表示超硬铝，D表示锻铝。数字表示合金的顺序号。例如，LC4表示4号超硬铝合金。

在GB/T 16474中，规定铝合金牌号直接引用国际四位数字体系牌号或采用四位字符体系牌号。各类铝合金的主要特性、用途及新旧牌号对照(见表9－1)。

表9－1　变形铝合金的主要特性、用途及新旧牌号对照

常见的变形铝合金有以下4类:

(1)防锈铝合金。属于热处理不能强化的变形铝合金，一般只能通过冷压力加工提高其强度，主要是Al－Mn系和Al－Mg系合金。具有适中的强度、优良的塑性及良好的焊接性能，具有比纯铝更好的耐腐蚀性和强度，故称防锈铝合金。防锈铝合金主要用于制造要求具有高耐腐蚀性的油罐、油箱、导管、生活用器皿、窗框、车辆、铆钉及防锈蒙皮等。

(2)硬铝合金。属于Al－Cu－Mg系合金。这类铝合金经固溶和时效处理后能获得相当高的强度，故称硬铝。硬铝的耐腐蚀性比纯铝差，尤其是耐海洋大气腐蚀的性能较低，所以有些硬铝的板材常在其表面包覆一层纯铝后使用。硬铝合金主要用途是作中等强度的构件和零件，如铆钉、螺栓，航空工业中的一般受力结构件(如飞机翼肋、翼梁等)。

(3)超硬铝合金。属于Al－Cu－Mg－Zn系合金。这类铝合金是在硬铝的基础上再添加锌元素而成的，其强度高于硬铝，但耐腐蚀性较差。超硬铝经固溶和人工时效后，可以获得在室温条件下强度最高的铝合金，主要用作受力大的重要构件及高载荷零件，如飞机大梁、桁架、翼肋、活塞、加强框、起落架、螺旋桨叶片等。(www.xing528.com)

(4)锻铝合金。大多属于Al－Cu－Mg－Si系合金。力学性能与硬铝相近，但由于热塑性较好，因此，适于采用压力加工，如锻压、冲压等，可用来制造各种形状复杂的零件或制成棒料。

2.铸造铝合金

铸造铝合金是指以铝为基的铸造合金。铸造铝合金与变形铝合金相比，一般含有较高的合金元素，具有良好的铸造性能，但塑性与韧性较低，不能进行压力加工。按其所加合金元素的不同，铸造铝合金主要有Al－Si系、A1－Cu系、Al－Mg系、Al－Zn系合金等。

铸造铝合金代号用“铸铝”两字汉语拼音字母的首字母“ZL”与3位数字表示。第一位数字表示合金的类别:“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、三位数字表示合金的顺序号，例如，ZL201表示1号铸造铝铜合金。

铸造铝合金牌号由铝和主要合金元素的化学符号，以及表示主要合金元素名义质量百分含量的数字组成，并在其牌号前面冠以“铸”字汉语拼音字母的首字母“Z”。例如ZAlSi12，表示wSi＝12%的铸造铝合金。常用铸造铝合金的力学性能和特点(见表9－2)。

表9－2　部分铸造铝合金的牌号、代号、力学性能和特点

　注:(1)铸造方法符号为:J—金属型铸造；S—砂型铸造。
(2)热处理:F—铸态；T1—人工时效；T4—固溶加自然时效；T5—固溶加不完全人工时效；T6—固溶加完全人工时效。

(1)Al－Si系。由铝、硅两种元素组成的铝合金称为简单硅铝合金；除铝硅外再加入其他元素的铝合金称为特殊硅铝合金。简单硅铝合金为热处理不能强化的铝合金，故强度不高。特殊硅铝合金因加入铜、镁、锰等元素可使合金得到强化，并可通过热处理进一步提高其力学性能。铝硅合金有良好的铸造性能，可用来制作内燃机活塞、气缸体、气缸头、气缸套、风扇叶片、形状复杂的薄壁零件，以及电机、仪表的外壳，油泵壳体等。

(2)Al－Cu系。铝铜合金强度较高，加入镍、锰可提高其耐热性，可用于制作高强度或高温条件下工作的零件，如内燃机气缸、活塞、支臂等。

(3)Al－Mg系。铝镁合金有良好的耐腐蚀性，可用于制作在腐蚀介质条件下工作的铸件，如氨用泵体、泵盖及舰船配件等。

(4)Al－Zn系。铝锌合金有较高强度，价格便宜，用于制造医疗器械、仪表零件、飞机零件和日用品等。

铸造铝合金可采用变质处理细化晶粒。即在液态合金液中加入氟化钠和氯化钠的混合盐(2/3NaF＋1/3NaCl)，加入量为合金质量的1%～3%。这些盐和液态铝合金相互作用，因变质作用细化晶粒，从而提高铝合金的力学性能，使抗拉强度提高30%～40%，伸长率提高1%～2%。