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铝及铝合金的分类、特性及化学成份

 

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
Light Weight

铝之比重仅为钢铁之三分之一。

耐蚀性
High Corrosion Resistance

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
WorkabilityExcellent Formability

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
Good Strength

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
Variety of Attractive Appearance

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
Good Electrical Conductivity

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
Excellent Thermal Conductivity

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
Variety  of Forms

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
Machinability

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
Weldability

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
Low Temperature Properties

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
Non-toxic

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
Salvage

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
Non-Magnetic

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
Reflectivity

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

AL

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

           

     

JIS

A.A

1000
系列

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
系列

AL

x

Cu

 

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
系列

AL

x

Mn

 

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
系列


AL

x

Si

 

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
系列

AL

x

Mg

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

过氧化氢容器

5154

5154

强度比5052约高20%,其他特性与5052相同

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
系列


AL

x

Mg

x

Si

 

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60616063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
系列

 

AL

x

Zn

x

Mg

 

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FOH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。

 
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