一、铝的基本特性
铝,比重是2.7,是金属中仅次于铍铜的轻金属。电和热传导性优良(仅次于铜),纯度高,耐蚀性非常良好,可加工性虽大,但机械强度却小。
铝的熔点为660℃,抗拉强度随着温度的升高而急骤地减少,在600℃时就接近于0了。伸长却相反地,随着温度的升高而迅速的增加。若将常温加工过的铝施以退火时,则从100~150℃开始将会软化,而在350~400℃就完成软化了。
铝的基本特性如下:
轻量性 |
铝之比重仅为钢铁之三分之一。 |
耐蚀性 |
铝在自然环境中表面形成薄层之氧化膜可阻绝空气中之氧气,避免进一步氧化,具有优良之耐蚀性,铝表面如再经各种不同之表面处理,其耐蚀性更佳,可适合室外及较恶劣之环境中使用。 |
成形性 |
利用完成退火(或部份退火)可产生质软之铝合金,适用于各种成形加工要求,此方面之典型应用如铝轮圈、天花板嵌灯灯罩、电容器外壳、铝锅等。 |
强度 |
利用合金之添加及轧延、热处理制程可生产强度2㎏/mm2~60kg/㎜2不同强度等级之产品,以适用于各种不同强度要求之产品上。 |
表面处理性 |
铝具有优良之表面处理性包括阳极处理、表面化成处理、涂覆及电镀等,尤其阳极处理可产生各种不同色泽、硬度之皮膜,以适应各种用途。 |
导电性 |
铝之导电度为铜之60 %,但重量亦仅铜之三分之一,相同重量之铝,其导电度为铜之两倍,故若以相同之导电度衡量,铝之成本远较铜便宜,此方面之应用以电导线最多。 |
导热性 |
铝之导热性极佳,故在家庭五金、冷气机散热片、热交换器之应用方面极为广泛。 |
易加工性 |
铝之加工性特佳,可加工成棒、线、挤型材,挤型材在铝之用量占有极大比例。 |
切削性 |
与钢铁比较可节省高达70%,通常强度较高之铝合金之切削性较佳。 |
熔接性 |
纯铝及铝镁合金之熔接性佳,在结构体及船舶之应用方面占有重要之地位。 |
无低温脆性 |
铝在超低温之状态下,无一般碳钢之低温脆性问题,可适用于低温设备、船舶等。 |
无毒性 |
铝不具毒性,在食品用途方面极为广泛,如食品包装袋、快餐容器及家庭五金上之应用极多,尤其铝箔最主要之用途即为食品包装。 |
再生性 |
铝之价格虽较一般碳钢高,但易于回收重熔使用,为地球上可充分且有效利用之资源。 |
无磁性 |
没有磁性反应之金属。几乎不受电磁气之磁场影响,金属本身不带磁气。适用于必须非磁性之各种电器机械。 |
反射性 |
铝表面之亮度能有效反射热、电波,因此被使用于暖房器之反射板、照明器具、平行天线等。 纯度愈高反射性愈佳。 |
二、铝及其合金的牌号分类
轧延材 |
非热处理型合金 |
|
纯铝合金 (1000 系列) |
|
铝锰合金 (3000 系列) | ||
|
铝硅合金 (4000 系列) | ||
|
铝镁合金 (5000 系列) | ||
热处理型合金 |
|
铝铜镁合金 (2000 系列) | |
|
铝镁硅合金 (6000 系列) | ||
|
铝锌镁合金 (7000 系列) |
铸造材 |
非热处理型合金 |
|
纯铝合金 |
|
铝硅合金 (ADC1) | ||
|
铝镁合金 (ADC5 , ADC6) | ||
热处理型合金 |
|
铝铜硅合金 (ADC10 , ADC12) | |
|
铝铜镁硅合金 (ADC14) | ||
|
铝镁硅合金 (ADC3) |
三、合金编号及化学成分
金编号 |
化学成份W t % | |||||||||||
Si |
Fe |
Cu |
Mn |
Mg |
Cr |
Zn |
Zr.Zr+Ti,Ga.V |
Ti |
其他元素 |
| ||
个别 |
总量 | |||||||||||
1085 |
0.10以下 |
0.12以下 |
0.03以下 |
0.02以下 |
0.02以下 |
- |
0.03以下 |
- |
0.02以下 |
0.01以下 |
- |
99.85以上 |
1080 |
0.15以下 |
0.15以下 |
0.03以下 |
0.02以下 |
0.02以下 |
- |
0.03以下 |
- |
0.03以下 |
0.02以下 |
- |
99.80以上 |
1070 |
0.20以下 |
0.25以下 |
0.04以下 |
0.03以下 |
0.03以下 |
- |
0.04以下 |
- |
0.03以下 |
0.03以下 |
- |
99.70以上 |
1050 |
0.25以下 |
0.40以下 |
0.05以下 |
0.05以下 |
0.05以下 |
- |
0.05以下 |
- |
0.03以下 |
0.03以下 |
- |
99.50以上 |
1100 |
Si+Fe 1.0以下 |
0.05-0.20 |
0.05以下 |
- |
- |
0.10以下 |
- |
- |
0.05以下 |
0.15以下 |
99.00以上 | |
1200 |
Si+Fe 1.0以下 |
0.05以下 |
0.05以下 |
- |
- |
0.10以下 |
- |
0.05以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
99.00以上 | |
1N00 |
Si+Fe 1.0以下 |
0.05-0.20 |
0.05以下 |
0.10以下 |
- |
0.10以下 |
- |
0.10以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
99.00以上 | |
1N30 |
Si+Fe 0.7以下 |
0.10以下 |
0.05以下 |
0.05以下 |
- |
0.05以下 |
- |
- |
0.03以下 |
- |
99.30以上 | |
2014 |
0.05-1.2 |
0.7以下 |
3.9-5.0 |
0.40-1.2 |
0.20-0.8 |
0.10以下 |
0.25以下 |
Zr+Ti 0.20 以下 |
0.15以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
2014 |
0.05-1.2 |
0.7以下 |
3.9-5.0 |
0.40-1.2 |
0.20-0.8 |
0.10以下 |
0.25以下 |
Zr+Ti 0.20 以下 |
0.15以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
2017 |
0.20-0.8 |
0.7以下 |
3.5-4.5 |
0.40-1.0 |
0.40-0.8 |
0.10以下 |
0.25以下 |
Zr+Ti 0.20 以下 |
0.15以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
2219 |
0.20以下 |
0.30以下 |
5.8-6.8 |
0.20以下 |
0.02以下 |
- |
0.10以下 |
V0.05 0.15 , Zr 0.10 0.25 |
0.02-0.10 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
2024 |
0.05以下 |
0.50以下 |
3.8-4.9 |
0.30-0.9 |
1.2-1.8 |
0.10以下 |
0.25以下 |
Zr+Ti 0.20 以下 |
0.15以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
2024 |
0.05以下 |
0.50以下 |
3.8-4.9 |
0.30-0.9 |
1.2-1.8 |
0.10以下 |
0.25以下 |
Zr+Ti 0.20 以下 |
0.15以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
3003 |
0.6以下 |
0.7以下 |
0.05-0.20 |
1.0-1.5 |
- |
- |
0.10以下 |
- |
- |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
3203 |
0.6以下 |
0.7以下 |
0.05以下 |
1.0-1.5 |
- |
- |
0.10以下 |
- |
- |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
3004 |
0.30以下 |
0.7以下 |
0.25以下 |
1.0-1.5 |
0.8-1.3 |
- |
0.25以下 |
- |
- |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
3104 |
0.6以下 |
0.8以下 |
0.05-0.25 |
0.8-1.4 |
0.8-1.3 |
- |
0.25以下 |
Ca 0.05以下,V 0.05以下 |
0.10以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
3005 |
0.6以下 |
0.7<, SPAN style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">以下 |
0.30以下 |
1.0-1.5 |
0.20-0.6 |
0.10以下 |
0.25以下 |
- |
0.10以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
3105 |
0.6以下 |
0.7以下 |
0.30以下 |
0.30-0.8 |
0.20-0.8 |
0.20以下 |
0.40以下 |
- |
0.10以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
5005 |
0.30以下 |
0.7以下 |
0.20以下 |
0.20以下 |
0.50-1.1 |
0.10以下 |
0.25以下 |
- |
- |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
5052 |
0.25以下 |
0.40以下 |
0.10以下 |
0.10以下 |
2.2-2.8 |
0.15-0.35 |
0.10以下 |
- |
- |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
5652 |
Si+Fe 0.40以下 |
0.04以下 |
0.01以下 |
2.2-2.8 |
0.15-0.35 |
0.10以下 |
- |
- |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 | |
5154 |
Si+Fe 0.45以下 |
0.10以下 |
0.10以下 |
3.1-3.9 |
0.15-0.35 |
0.20以下 |
- |
0.20以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 | |
5254 |
Si+Fe 0.45以下 |
0.05以下 |
0.01以下 |
3.1-3.9 |
0.15-0.35 |
0.20以下 |
- |
0.05以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 | |
5454 |
0.25以下 |
0.40以下 |
0.10以下 |
0.50-1.0 |
2.4-3.0 |
0.05-2.0 |
0.25以下 |
- |
0.20以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
5082 |
0.20以下 |
0.35以下 |
0.15以下 |
0.15以下 |
4.0-5.0 |
0.15以下 |
0.25以下 |
- |
0.10以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
5182 |
0.20以下 |
0.35以下 |
0.15以下 |
0.20-0.50 |
4.0-5.0 |
0.10以下 |
0.25以下 |
- |
0.10以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
5083 |
0.40以下 |
0.40以下 |
0.10以下 |
0.40-1.0 |
4.0-4.9 |
0.05-0.25 |
0.25以下 |
- |
0.15以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
5086 |
0.40以下 |
0.50以下 |
0.10以下 |
0.20-0.7 |
3.5-4.5 |
0.05-0.25 |
0.25以下 |
- |
0.15以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
5N01 |
0.15以下 |
0.25以下 |
0.20以下 |
0.20以下 |
0.20-0.6 |
- |
0.03以下 |
- |
- |
0.05以下 |
0.10以下 |
余量 |
6061 |
0.40-0.8 |
0.7以下 |
0.15-0.04 |
0.15以下 |
0.8-1.2 |
0.04-0.35 |
0.25以下 |
- |
0.15以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
7075 |
0.40以下 |
0.50以下 |
1.2-2.0 |
0.30以下 |
2.1-2.9 |
0.18-0.28 |
5.1-6.1 |
Zr+Ti 0.25 以下 |
0.20 以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
7N01 |
0.30以下 |
0.35以下 |
0.20以下 |
0.20-0.7 |
1.0-2.0 |
0.30以下 |
4.5-5.0 |
V0.10以下 , Zr 0.25 以下 |
0.20 以下 |
0.05以下 |
0.15以下 |
余量 |
四、铝材的一般用途
|
合金系统 |
合金称呼 |
材 料 特 性 之 概 要 |
用 途 例 | |
JIS |
A.A | ||||
1000 |
纯 铝 系 |
1060 |
1060 |
作为导电材料IACS保证61%,需要强度时使用6061 |
电线 |
1085 1080 1070 1050 1N30 |
1085 1080 1070 1050 ─ |
成形性、表面处理性良好,在铝合金中其耐蚀性最佳。 因为是纯铝、其强度较低,纯度愈高其强度愈低。 |
日用品、铝板、照明器具、反射板、装饰品、化学工业容器、散热片、溶接线、导电材 | ||
1100 1200 |
1100 1200 |
AL纯度99.0%以上之一般用途铝材,阳极氧化处理后之外观略呈白色外与上记相同。 |
一般器物、散热片、瓶盖、印刷板、建材、热交换器组件 | ||
1N00 |
- |
强度比1100略高,成形性良好,其化特性与1100相同。 |
日用品 | ||
2000 |
x Cu 系 |
2011 |
2011 |
快削合金,切削性好强度也高。但耐蚀性不佳。要求耐蚀性时,使用6062系合金 |
音量轴、光学组件、螺丝头 |
2014 2017 2024 |
2014 2017 2024 |
含有多量的Cu,耐蚀性不佳,但强度高,可作为构造用材使用。锻造品亦可适用。 |
航空器、齿轮、油;压组件、轮轴 | ||
2117 |
2117 |
固溶化热处理后,作为铰钉用材,为延迟常温时效速度之合金。 |
铰钉 | ||
2018 2218 |
2018 2218 |
锻造用合金。锻造性良好且高温强度较高,因此使用于需要耐热性之锻造品。耐蚀性不佳。 |
汽缸头、活塞、 VTR汽缸 | ||
2618 |
2618 |
锻造用合金。高温强度优越但耐蚀性不佳。 |
活塞、橡胶成形用模具、一般耐热用途组件 | ||
2219 |
2219 |
强度高,低温及高温特性良好,溶接性也优越,但耐蚀性不佳。 |
低温用容器、航天机器 | ||
2025 |
2025 |
锻造用合金。锻造性良好且强度高,但耐蚀性不佳。 |
螺旋桨、磁气桶 | ||
2N01 |
- |
锻造用合金。具耐热性,强度也高,但耐蚀性不佳。 |
航空器引擎、油压组件 | ||
3000 |
x Mn 系 |
3003 3203 |
3003 3203 |
强度比1100约高10%,成形性、溶接性、耐蚀性均良好。 |
一般器物、散热片、化妆板、复印机滚筒、船舶用材 |
3004 3104 |
3004 3104 |
强度比3003高,成形性优越,耐蚀性也良好。 |
铝罐、灯炮盖头、屋顶板、彩色铝板 | ||
3005 |
3005 |
强度比3003高约20%,耐蚀也比较好。 |
建材、彩色铝板 | ||
3105 |
3105 |
强度比3003略高,其他之特性与3003类似。 |
建材、彩色铝板、瓶盖 | ||
4000 |
x Si 系 |
4032 |
4032 |
耐热性、耐摩秏性良好,热膨胀系数小。 |
活塞、汽缸头 |
4043 |
4043 |
汤流良好,凝固收缩少,用硫酸阳极氧化处理呈灰色之自然发色。 |
溶接线、建筑嵌板 | ||
5000 |
x Mg 系 |
5005 - |
5005 5050 |
强度与3003相同,加工性、溶接性、耐蚀性良好,阳极氧化后之修饰加工良好,与6063形材颜色相称。 |
建筑用内外装、车辆之内装、船舶之内装 |
5052 |
5052 |
为中程度强度之最具代表性合金,耐蚀性、溶接性及成形性良好,特别是疲劳强度高,耐海水性佳。 |
一般钣金、船舶、车辆、建筑、瓶盖、蜂巢板 | ||
5652 |
5652 |
限制5052之不纯物元素,并抑制过氧化氢分离之合金,其他特性与5052同 |
过氧化氢容器 | ||
5154 |
5154 |
强度比5052约高20%,其他特性与5052相同 |
与5052同样、压力容器 | ||
5254 |
5254 |
限制5154之不纯物元素,并抑制过氧化氢分解之合金,其他特性与5154相同。 |
过氧化氢容器 | ||
5454 |
5454 |
强度比5052约高20%,其特性与5154大致相同,但在恶烈环境下之耐蚀性比5154良好。 |
汽车用车轮 | ||
5056 |
5056 |
耐蚀性优越以切削加工作表面修饰,阳极氧化处理性及其染色性良好。 |
相机本体、通信机器组件、拉链 | ||
5082 |
5082 |
强度与5083相近,成形性、耐蚀性良好。 |
罐盖 | ||
5182 |
5182 |
强度比5082约高5%,其他之特性与5082相同。 |
罐盖 | ||
5083 |
5083 |
溶接构造用合金。在实用非热处理合金中是最高强度之耐蚀合金,适用于溶接构造。耐海水性、低温特性良好 |
船舶、车辆、低温用容器、压力容器 | ||
5086 |
5086 |
强度比5154高,为耐海水性良好的非热处理系溶接构造用合金。 |
船舶、压力容器、磁气圆盘 | ||
5N01 |
- |
强度与3003相同,光辉处理后之阳极氧化处理可有很高的光辉性。成形性、耐蚀性良好。 |
厨房用品、相机、装饰品、铝板 | ||
5N02 |
|
铰钉用合金,耐海水性良好 |
铰钉 | ||
6000 |
x Mg x Si 系 |
6061 |
6061 |
热处理型之耐蚀性合金。用T6处理能有非常高的耐力值,但溶接接口之强度低,因此使用于螺钉、铰钉 |
船舶、车辆、陆上构造物 |
6N01 |
|
中强度之挤型用合金,有6061与6063之中间的强度,挤出性冲压淬火性均良好,可作复杂形状之大型薄肉形材,耐蚀性、溶接性均佳。 |
车辆、陆上构造物、船舶 | ||
6063 |
6063 |
代表性的挤出用合金,强度比6061低,挤出性良好,可作复杂的断面形状之形材,耐蚀性及表面处理性均佳 |
建筑、公路护栏、高栏、车辆、家具、家电制品、装饰品 | ||
6101 |
6101 |
高强度导电用材。55% IACS保证 |
电线、 | ||
6151 |
6151 |
锻造加工性特别好,耐蚀性及表面处理性亦佳,适用于复杂的锻造品。 |
机械、汽车组件 | ||
|
6262 |
耐蚀性快削合金,耐蚀性及表面处理性比2011更佳,其强度与6061相同。 |
相机本体、氧化器组件、制动器组件、瓦斯器具组件 | ||
7000 |
x Zn x Mg 系 |
7072 |
7072 |
电极电位低,主要用于防蚀性覆盖皮材,亦适用于热交换器之散热片。 |
铝合金合板材之皮材,散热片 |
7075 |
7075 |
铝合金中具有最高强度的合金之一,但耐蚀性不佳,与7072之覆盖皮材可改善其耐蚀性,但成本提高。 |
航空器、滑雪杖 | ||
7050 |
7050 |
改善7075淬火性之合金,耐应力腐蚀裂痕性良好,适用于厚板、锻造品 |
航空器、高速回转体 | ||
7N01 |
|
溶接构造用合金,强度高而且溶接部之强度于常温放置,可回后到接近母材的强度。耐蚀性也非常良好。 |
车辆、其他陆上构造物、航空器 | ||
7003 |
7003 |
溶接构造用挤出合金,强度比7N01略低,但挤出性良好,可作薄肉之大型形材,其他之特性大致与7N01相同。 |
车辆、机车车轮外圈 |
注:其中AA为美国铝业协会标准,JIS为日本工业标准。
五、铝的基本状态
代号 |
名称 |
说明与应用 |
F |
自由加工状态 |
适用于在成型过程中,对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品,该状态产品的力学性能不作规定 |
O |
退火状态 |
适用于经完全退火获得最低强度的加工产品 |
H |
加工硬化状态 |
适用于通过加工硬化提高强度的产品,产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理。 H代号后面跟有两位或三位阿拉伯数字。 |
W |
固熔热处理状态 |
一种不稳定状态,仅适用于经固溶热处理后,室温下自然时效的合金,该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段 |
T |
热处理状态(不同于F、O、H状态) |
适用于热处理后,经过(或不经过)加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。 |
在实际中须经常用到的应该是H状态及O状态,而H状态通常以后面跟两位阿拉伯数字来表示,通常是用到H1*,其中1表示为单纯加工硬化处理状态,没有经过附加的热处理。这种状况通常表面状态较佳。一般来说,O状态用于拉但,H14则作为一般用。