Explorando a liga de alumínio fundido: características, propriedades e aplicações

Explorando a liga de alumínio fundido: características, propriedades e aplicações

1. Classificação e códigos de ligas

Os códigos das ligas são compostos pelas letras pinyin chinesas “ZL” que representam o alumínio fundido, seguidas por três algarismos arábicos.

O primeiro numeral após “ZL” denota a série da liga, com 1, 2, 3 e 4 representando respectivamente as séries de ligas de alumínio-silício, alumínio-cobre, alumínio-magnésio e alumínio-zinco.

O segundo e terceiro números após “ZL” indicam o número de sequência da liga.

Ligas de alta qualidade são indicadas com um “A” após seu código.

Tipos de liga Sistema Al-Si Sistema Al-Cu Sistema Al-Mg Sistema Al-Zn
Designações de liga ZL1XX ZL2XX ZL3XX ZL4XX

2. Métodos de fundição de liga e códigos de tratamento de modificação

Código Título Código Título
S Fundição em Areia K Fundição para moldagem de casca
J. Fundição sob pressão S Fundição sob pressão
R Fundição de investimento B Tratamento térmico

3. Características, tipos e status de tratamento térmico da liga tripla

Código de condição de tratamento térmico Categorias de condições de tratamento térmico Características
F Condição de lançamento ——
T1 Envelhecimento Artificial Para moldes de areia úmida, moldes de metal e, particularmente, peças fundidas sob pressão, são observados efeitos parciais de solução sólida devido à rápida velocidade de resfriamento. O tratamento de envelhecimento pode aumentar a resistência e a dureza e melhorar a usinabilidade.
T2 anelamento Elimine o estresse gerado no processo de fundição para aumentar a estabilidade dimensional e melhorar a plasticidade da liga.
T4 Solução de Tratamento Térmico com Envelhecimento Natural Ao implementar o reforço da solução através de aquecimento, isolamento e resfriamento rápido, podemos melhorar as propriedades mecânicas das ligas, melhorando particularmente a ductilidade da liga e sua resistência à corrosão em condições de temperatura ambiente.
T5 Solução de Tratamento Térmico com Envelhecimento Artificial Parcial Após o tratamento em solução, é realizado um processo de envelhecimento artificial incompleto, que é conduzido a temperaturas mais baixas ou durante períodos mais curtos. O objetivo é aumentar ainda mais a resistência e a dureza da liga.
T6 Solução de Tratamento Térmico com Envelhecimento Artificial Completo A maior resistência à tração pode ser alcançada, embora à custa de uma ductilidade reduzida. O envelhecimento é realizado a temperaturas elevadas ou durante um longo período de tempo.
T7 Tratamento térmico de solução com tratamento de estabilização Melhorando a estabilidade estrutural e dimensional das peças fundidas, bem como a resistência à corrosão da liga. Usado principalmente para componentes que operam em temperaturas elevadas, a temperatura do tratamento de estabilização pode aproximar-se da temperatura de trabalho da peça fundida.
T8 Tratamento térmico de solução com tratamento suavizante Após o tratamento de solução, peças fundidas com alta plasticidade e excelente estabilidade dimensional são obtidas utilizando temperaturas acima do tratamento de estabilização.
T9 Tratamento de ciclo frio e quente Elimine totalmente o estresse interno nas peças fundidas e estabilize as dimensões. Usado para fundições de alta precisão.

4. Tipos de liga de alumínio fundido

ZL101

ZL101 é conhecido por sua composição simples, fácil fusão e fundição, bom desempenho de fundição, boa estanqueidade ao ar e desempenho relativamente bom de processamento de soldagem e corte, mas suas propriedades mecânicas não são altas.

É adequado para fundir diversas peças com paredes finas, grandes áreas, formatos complexos e requisitos de baixa resistência, como carcaças de bombas, caixas de engrenagens, carcaças de instrumentos (estruturas) e peças de eletrodomésticos. É produzido principalmente por fundição em areia e fundição de metal.

Zl101A

A adição de uma pequena quantidade de Ti ao ZL101 refina o grão e fortalece a estrutura da liga, resultando em propriedades abrangentes superiores às do ZL101 e ZL102, bem como boa resistência à corrosão.

Ele pode ser usado como peças fundidas de alta qualidade para componentes estruturais de suporte de carga em geral na engenharia, bem como vários componentes estruturais em motocicletas, automóveis, eletrodomésticos e produtos de instrumentos. Seu uso atualmente perde apenas para o ZL102. Fundição em areia e fundição de metal são comumente usadas para produção.

Zl102

A principal característica desta liga é a boa fluidez, com outras propriedades semelhantes à ZL101, mas com melhor estanqueidade que a ZL101.

Ele pode ser usado para fundir várias peças fundidas sob pressão de paredes finas de formato complexo e peças fundidas em areia ou de parede fina de baixa resistência, grandes áreas e formatos complexos. Quer se trate de fundição sob pressão ou de metal/areia, é a liga de alumínio mais comumente usada em produtos civis.

Zl104

Devido ao seu grande número de cristais de trabalho e à adição de Mn, que neutraliza os efeitos nocivos do Fe misturado ao material, esta liga apresenta bom desempenho de fundição, excelente estanqueidade ao ar, resistência à corrosão e desempenho relativamente bom de processamento de soldagem e corte.

No entanto, a sua resistência ao calor é fraca.

É adequado para a produção de peças estruturais dinâmicas de grande porte e formatos complexos com grandes cargas, como carcaças de turboalimentadores, cabeçotes de cilindro, camisas de cilindro e outras peças. É produzido principalmente por fundição sob pressão, mas a fundição em areia e a fundição de metal também são comumente usadas.

Zl105, ZL105A

Devido à adição de Cu e à redução do teor de Si, o desempenho de fundição e soldagem desta liga é pior que o ZL104, mas sua temperatura ambiente, resistência a altas temperaturas e desempenho de processamento de corte são melhores que o ZL104, com plasticidade ligeiramente menor e menor resistência à corrosão. .

É adequado para uso como componentes estruturais dinâmicos de formato complexo, grande porte e altamente carregados, como carcaças de turboalimentadores, cabeçotes de cilindro, camisas de cilindro e outras peças.

O ZL105A reduz o teor de Fe do elemento de impureza do ZL105 e aumenta a resistência da liga, resultando em melhores propriedades mecânicas do que o ZL105. Fundições de alta qualidade são comumente usadas para produção.

ZL106

A adição de uma pequena quantidade de Ti e Mn, bem como o aumento do teor de Si, melhora a fundição e o desempenho em altas temperaturas desta liga, tornando-a melhor que a ZL105 em termos de estanqueidade ao ar e resistência à corrosão.

Podem ser utilizados como componentes estruturais para cargas gerais e peças que necessitam de boa estanqueidade e trabalham em temperaturas mais elevadas. Fundição em areia e fundição de metal são usadas principalmente para produção.

ZL107

ZL107 tem excelente desempenho de fundição e estanqueidade ao ar, boas propriedades mecânicas, desempenho médio de processamento de soldagem e corte e resistência à corrosão ligeiramente inferior.

É adequado para a produção de componentes estruturais que suportam cargas dinâmicas ou estáticas gerais e peças que requerem estanqueidade ao ar. A fundição em areia é comumente usada para produção.

ZL108

Devido ao seu alto teor de Si e à adição de Mg, Cu e Mn, o ZL108 possui excelente desempenho de fundição, um pequeno coeficiente de expansão térmica, boa resistência ao desgaste, alta resistência e boa resistência ao calor. No entanto, tem resistência à corrosão ligeiramente inferior.

É adequado para a produção de pistões para motores de combustão interna e outras peças que requeiram resistência ao desgaste, bem como peças que requeiram dimensões e volumes estáveis. É produzido principalmente por fundição sob pressão e fundição de metal, mas também pode ser usada fundição em areia.

ZL109

Esta é uma liga complexa de Al-Si-Cu-Mg-Ni, com maior teor de Si e adição de Ni para fornecer excelente desempenho de fundição e estanqueidade ao ar, bem como resistência a altas temperaturas, melhor resistência ao desgaste e resistência à corrosão. . O coeficiente de expansão linear e a densidade também são significativamente reduzidos.

É adequado para a produção de pistões para motores de combustão interna e peças que exijam resistência ao desgaste e dimensões e volumes estáveis. Fundição de metal e fundição em areia são usadas principalmente para produção.

ZL111

ZL111 é uma liga complexa com adição de Mn e Ti, proporcionando excelente desempenho de fundição, boa resistência à corrosão, estanqueidade ao ar e alta resistência. Seu desempenho de processamento de soldagem e corte é médio.

É adequado para fundir componentes estruturais dinâmicos de formato complexo e altamente carregados (como componentes de motores de aeronaves, bombas de água, bombas de óleo, impulsores, etc.) e peças que requerem boa estanqueidade ao ar e trabalham em temperaturas mais altas. A fundição de metal e a fundição em areia são usadas principalmente para produção, mas a fundição sob pressão também pode ser usada.

ZL114A

ZL114A é uma liga complexa com adição de Mn e Ti, proporcionando excelente desempenho de fundição, boa resistência à corrosão, estanqueidade ao ar e alta resistência. Seu desempenho de processamento de soldagem e corte é médio.

É adequado para fundir componentes estruturais dinâmicos de formato complexo e fortemente carregados (como componentes de motores de aeronaves, bombas de água, bombas de óleo, impulsores, etc.) e peças que requerem boa estanqueidade ao ar e trabalham em temperaturas mais altas. A fundição de metal e a fundição em areia são usadas principalmente para produção, mas a fundição sob pressão também pode ser usada.

ZL115

ZL115 possui bom desempenho de fundição e altas propriedades mecânicas, usado principalmente como componentes estruturais de engenharia para serviços pesados ​​e outras peças, como carcaças de válvulas e impulsores. Fundição em areia e fundição de metal são usadas principalmente para produção.

ZL116

ZL116 é uma liga complexa de Al-Cu-Mg com remoção de Zn e Sb do ZL115 e adição de oligoelementos Ti e Be. O grão da liga é refinado e os efeitos nocivos das impurezas de Fe são reduzidos, proporcionando bom desempenho de fundição e estanqueidade ao ar, bem como altas propriedades mecânicas.

É adequado para fundir componentes estruturais dinâmicos que suportam grandes cargas, como peças de aeronaves e mísseis, e diversas peças com boas propriedades abrangentes em produtos civis. Fundição em areia e fundição de metal são usadas principalmente para produção.

ZL117

ZL117 é uma liga complexa de Al-Cu-Mg com estrutura hipereutética e alto teor de Si de 19-22%, com adição de oligoelemento Mn e elemento de terras raras RE. Possui excelente desempenho de fundição, boa temperatura ambiente e resistência a altas temperaturas, baixo coeficiente de expansão térmica e é um material resistente ao desgaste de alto nível que consiste em muitas partículas primárias duras de Si distribuídas em uma matriz macia.

É adequado para fundir pistões para motores de combustão interna, pastilhas de freio e outras peças resistentes ao desgaste com dimensões e volumes estáveis, bem como componentes estruturais de alta resistência. A fundição de metal é usada principalmente para produção, mas a fundição em areia também pode ser usada.

Além disso, a Aviation Industry Corporation of China também desenvolveu três ligas de alumínio-silício (ZL112Y, ZL113Y e ZL117Y). ZL112Y e ZL113Y são ligas de fundição sob pressão de Al-Si-Cu, ambas com bom desempenho de fundição, estanqueidade ao ar e altas propriedades mecânicas, adequadas para fundir peças que requerem alta resistência e temperaturas de trabalho e boa estanqueidade ao ar, bem como outros desgastes. peças resistentes, como pistões, com dimensões estáveis, volume e bom desempenho de transferência de calor.

A fundição sob pressão é usada principalmente para produção, mas a fundição em areia e a fundição de metal também podem ser usadas. Ao contrário do ZL108, o teor de Si é reduzido e o teor de Cu que melhora o fortalecimento da solução sólida e o endurecimento por precipitação é aumentado, resultando em melhor temperatura ambiente e desempenho em altas temperaturas do que o ZL108.

ZL201

ZL201 tem boa temperatura ambiente e propriedades mecânicas de alta temperatura, plasticidade moderada, desempenho médio de processamento de soldagem e corte, baixa fluidez com tendência a trincas a quente e baixa resistência à corrosão.

É adequado para fundir componentes estruturais que trabalham em temperaturas relativamente altas (200-300°C) ou peças que suportam grandes cargas dinâmicas ou estáticas à temperatura ambiente, bem como peças que trabalham em baixas temperaturas (-70°C). A fundição em areia é usada principalmente para produção.

ZL201A

O ZL201A reduz bastante o conteúdo de impurezas Fe e Si em comparação com o ZL201, resultando em maior temperatura ambiente e propriedades mecânicas de alta temperatura. Possui bom desempenho de corte e soldagem, mas baixo desempenho de fundição.

Pode ser usado para peças que funcionam a 300°C ou que suportam grandes cargas dinâmicas ou estáticas à temperatura ambiente. A fundição em areia é usada principalmente para produção.

ZL202

ZL202 tem desempenho de fundição relativamente bom e resistência a altas temperaturas, dureza e resistência ao desgaste, mas baixa resistência à corrosão.

É adequado para fundir peças que trabalham a uma temperatura de 250°C e suportam pequenas cargas, como cabeçotes de cilindro. Fundição em areia e fundição de metal são usadas principalmente para produção.

ZL203

ZL203 tem um teor mais baixo de Si, o que resulta em fluidez ligeiramente inferior, maior tendência a trincas a quente e menor resistência à corrosão. No entanto, possui boa resistência a altas temperaturas, soldagem e desempenho de processamento de corte.

É adequado para fundir peças que trabalham em temperaturas abaixo de 250 ℃ e suportam pequenas cargas ou peças que suportam grandes cargas em temperatura ambiente, como peças de instrumentos e corpos de cárter. Fundição em areia e fundição de baixa pressão são usadas principalmente para produção.

ZL204A

ZL204A é uma liga de Al-Cu fundida de alta pureza e alta resistência, com boa plasticidade e desempenho de processamento de soldagem e corte, mas baixo desempenho de fundição.

É adequado para fundir componentes estruturais que suportam grandes cargas, como bases de apoio e braços de apoio. Fundição em areia e fundição de baixa pressão são usadas principalmente para produção.

ZL205A

ZL205A é atualmente a liga de alumínio mais forte em uso no mundo. Possui boa plasticidade e resistência à corrosão, excelente desempenho de corte e soldagem, mas baixo desempenho de fundição.

É adequado para fundir componentes estruturais que suportam grandes cargas e algumas peças com baixos requisitos de estanqueidade. Fundição em areia, fundição de baixa pressão e fundição de metal podem ser usadas.

ZL207

ZL207 tem resistência muito alta a altas temperaturas com desempenho médio de fundição, desempenho de processamento de soldagem e corte e resistência a baixa temperatura ambiente.

É adequado para fundir vários componentes estruturais que funcionam abaixo de 400 ℃, como carcaças de válvulas em motores de aeronaves e alguns componentes resistentes ao calor na indústria do petróleo. Fundição em areia e fundição de baixa pressão são usadas principalmente para produção.

ZL209

ZL209 tem maior resistência à tração, ponto de escoamento e resistência a altas temperaturas do que ZL201A com bom desempenho de processamento de soldagem e corte, mas baixo desempenho de fundição e alongamento.

É adequado para fundir diversos componentes resistentes ao desgaste que funcionam em temperaturas mais altas, como peças de motores de combustão interna. A fundição em areia é usada principalmente para produção.

ZL301

ZL301 é a liga de alumínio mais resistente à corrosão atualmente disponível, com bom desempenho de processamento de corte, desempenho de soldagem relativamente bom, alta resistência, bom desempenho de anodização, mas processo de fundição complexo, operação complicada e defeitos fáceis de produzir, como frouxidão e rachaduras a quente.

É adequado para fundir diversas peças com grandes cargas em meios corrosivos, como água do mar trabalhando a uma temperatura de 150 ℃, como vários componentes em embarcações marítimas, carcaças de bombas, impulsores, estruturas na indústria do petróleo. A fundição em areia é usada principalmente para produção.

ZL303

ZL303 tem melhor resistência a altas temperaturas que ZL301, boa resistência à corrosão (um pouco pior que ZL301), excelente desempenho de processamento de corte, bom desempenho de soldagem, melhor desempenho de fundição que ZL301, não pode ser tratado termicamente, resultando em propriedades mecânicas muito mais baixas que ZL301.

É adequado para fundir peças como motores de aeronaves, mísseis, motores de combustão interna, bombas químicas, bombas de óleo, carcaças de bombas de gás petroquímicas, rotores, pás que suportam cargas médias em meios corrosivos, como água do mar, indústria química e gás. Fundição sob pressão e fundição em areia são usadas principalmente.

ZL305

O ZL305 apresenta melhor desempenho de fundição e tecido mais estável após o envelhecimento natural do que o ZL301 e o ZL303 devido à adição de Zn e à redução do teor de Mg. A tendência de formar frouxidão e trincas a quente é pequena devido à adição de oligoelementos Ti e Be, resultando em boas propriedades abrangentes e forte resistência à corrosão sob tensão.

No entanto, as suas propriedades mecânicas a altas temperaturas são pobres. É adequado para fundir peças que suportam grandes cargas e trabalham em meios corrosivos, como água do mar, produtos químicos e gases abaixo de 100 ℃, como aeronaves, motores de combustão interna, bombas químicas, bombas de óleo, carcaças de bombas de gás petroquímicas, rotores, pás. A fundição em areia é usada principalmente para produção.

ZL401

ZL401 tem excelente desempenho de fundição, uma pequena tendência ao encolhimento e trincas a quente, altas propriedades mecânicas, bom desempenho de processamento de soldagem e corte, mas alta gravidade específica, baixa plasticidade e baixa resistência à corrosão.

É usado principalmente para fundição sob pressão e moldes de fundição, gabaritos e componentes estruturais em aeronaves, motores de combustão interna, veículos e outros produtos que trabalham em temperaturas não superiores a 200 ℃ e suportam cargas médias. Fundição sob pressão, fundição em areia e fundição de metal podem ser usadas.

5. Composição Química de Ligas de Alumínio para Fundição sob Pressão

Série de liga País Grau de liga BM/% Especificações padrão
Si Cu mg Al
Série AI-Si China YL102 10,0-13,0 <0,6 <0,05 <1,2 Mesada GB/T15115-94
Japão ADC1 11,0-13,0 <1,0 <0,30 <1,2 JISH5302-82
América 413 11,0-13,0 <1,0 <0,35 <2,0 ASTMB85-82
Rússia AJ12 10,0-13,0 <0,6 <0,10 <1,5 TOCT2685-82
Alemanha AlSil2 11,0-13,5 <0,10 <0,05 <1,0 DIN1725
Série AI-Si-Mg China YL104 8,0-10,5 <0,30 0,17-0,30 <1,0 Mesada GB/T15115-94
Japão ADC3 9,0-10,0 <0,60 0,40-0,60 <1,3 JISH5302-82
América 360 9,0-10,0 <0,60 0,40-0,60 <2,0 ASTMB85-82
Rússia AJl4 8,0-10,5 <0,10 0,17-0,30 <1,0 TOCT2685-82
Alemanha AlSil0Mg 9,0-11,0 <0,10 0,20-0,50 <1,0 DIN1725
Série AI-Si-Cuseries China YL112 7,5-9,5 3,0-4,0 <0,30 <1,2 Mesada GB/T15115-94
YL113 9,6-12,0 1,5-3,5 <0,30 <1,2
Japão ADC10 7,5-9,5 2,0-4,0 <0,30 <1,3 JISH5302-82
ADC12 9,6-12,0 1,5-3,5 <0,30 <1,3
América 380 7,5-9,5 3,0-4,0 <0,10 <1,3 ASTMB85-82
383 9,5-11,5 2,0-3,0 <0,10 <1,3
Rússia AJl6 4,5-6,0 2,0-3,0 <0,10 <1,5 TOCT2685-82
Alemanha AlSi8Cu3 7,5-9,5 2,0-3,5 <0,30 <1,3 DIN1725
Série AI-Mg China YL302 0,80-1,30 <0,10 4,5-5,5 <1,2 Mesada GB/T15115-94
Japão ADC5 <0,30 <0,20 4,0-8,5 <1,8 JISH5302-82
América 518 <0,35 <0,25 7,5-8,5 <1,8 ASTMB85-82
Rússia AlMg9 <0,50 <0,05 7,0-10,0 <1,0 DIN1725

6. Propriedades mecânicas da tabela de ligas fundidas da série alumínio-silício

(GB/T 1173-2013)

Grau de liga Código de liga Método de fundição Condição da liga Resistência à tração Rm/MPa Taxa de alongamento A/% Dureza Brinell HBW.
ZAlSi7Mg ZLl01 S、R、J、K F 155 2 50
S、R、J、K T2 135 2 45
JB T4 185 4 50
S、R、K T4 175 4 50
J,JB T5 205 2 60
S、R、K T5 195 2 60
SB,RB,KB T5 195 2 60
SB,RB,KB T6 225 1 70
SB,RB,KB T7 195 2 60
SB,RB,KB T8 155 3 55
ZAlSi7MgA ZL101A S、R、K T4 195 5 60
J,JB T4 225 5 60
S、R、K T5 235 4 70
SB,RB,KB T5 235 4 70
JB,J T5 265 4
SB,RB,KB T6 275 2 80
JB,J T6 295 3 80
ZAlSi12 ZL102 SB,JB,RB,KB F 145 4 50
J. F 155 2 50
SB,JB,RB,KB T2 135 4 50
J. T2 145 3 50
ZAlSi9Mg ZL104 S、R、J、K F 150 2 50
J. T1 200 65
SB,RB,KB T1 230 2 70
J,JB T6 240 2 70
ZAlSi5Cu1Mg ZL105 S、J、R、K T1 155 65
S、R、K T5 215 1 70
J. T5 235 70
S、R、K T6 225 70
S、J、R、K T7 175 1 65
ZAlSi5Cu1MgA ZL105A SB、R、K T5 275 1 80
J,JB T5 295 2 80

7. Tabela de propriedades mecânicas de liga de alumínio fundido de outras séries

(GB/T 1173-2013)

Tipo de liga Grau de liga Código de liga Método de fundição Estado da Liga Resistência à tração Rm/MPa Taxa de alongamento A/% Dureza Brinell HBW.
Al-CuAlloy ZAlCu5Mg ZL201 S、J、R、K T4 295 8 70
S、J、R、K T5 335 4 90
S T7 315 2 80
ZAlCu5MgA ZL201A S、J、R、K T5 390 8 100
ZAlCul0 ZL202 S、J F 104 50
S、J T6 163 100
ZAlCu4 ZL203 S、R、K T4 195 6 60
J. T4 205 6 60
S、R、K T5 215 3 70
J. T5 225 3 70
ZAlCu5MnCdA ZL204A S T5 440 4 100
ZAlCu5MnCdVA ZL205A S T5 440 7 100
S T6 470 3 120
S T7 460 2 110
ZAlR5Cu3Si2 ZL207 S T1 165 75
J. T1 175 75
Al-MgAlloy ZAlMgl0 ZL301 S、J、R T4 280 9 60
ZAlMg5Si ZL303 S、J、R、K F 143 1 55
ZAlMg8Znl ZL305 S T4 290 8 90
Liga Al-Zn ZAlZn11Si7 ZL401 S、R、K T1 195 2 80
J. T1 245 90
ZAlZn6Mg ZL402 J. T1 235 4 70
S T1 220 4 65

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