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1、第二章 压铸合金在压铸生产中，压铸合金主要以锌合金、铝合金、镁合金、铜合金等有色合金为主，黑色合金有少量应用。压铸合金牌号表示方法为：基本金属及主要合金化元素用化学元素符号表示，混合稀土用“RE”表示，石墨用“G”表示。除基本元素的名义百分含量不标注外，其它合金化元素的名义百分含量用阿拉伯数字表示在合金化元素之后，当含量小于1%时，一般不注出含量。在牌号的前标或尾标（压铸锌合金用尾标）用“Y”表示压铸；在牌号的前标用“Z”表示铸造合金。压铸合金牌号表示示例如下：1、压铸锌合金 Z Zn A14 Y 表示用于压铸铝元素符号及百分含量基体元素锌元素符号表示铸造合金2、压铸铝合金 YZ A1 Si1
2、0 Mg镁元素符号硅元素符号及百分含量基体元素铝元素符号表示压铸合金第一节 主要压铸合金性能一、压铸锌合金锌合金具有结晶温度范围小、熔点低、填充成形容易、不易产生疏松、不易产生粘模、可延长压铸模寿命的特点。锌合金力学性能较高，可压铸各种复杂、薄壁铸件，其铸件可以进行各种表面处理，特别具有良好的电镀性、并具有良好的常温使用性能。锌合金在压铸成为铸件后，会发生尺寸的收缩，而合金成分对尺寸变化的影响较大，不含铜的锌合金铸件其尺寸较为稳定，一般锌铝合金铸件的尺寸变化不大。锌合金工作范围较窄，温度低于0时，其冲击韧性急剧地降低，而温度超过100时，力学性能显著下降。锌合金易老化，老化现象表现在体积涨大、
3、强度降低、塑性降低。主要原因是由于铅、锡、镉等杂质在锌中溶解度过小。因此，选材和熔炼时应严格控制杂质含量。压铸锌合金化学成分和力学性能（GB/T1381892）如表2-1所示，在国标中合金代号由字母“Y”、“X”（“压”、“锌”字两汉语拼音第一个字母）及其后面的三位阿拉伯数字组成。YX后面前两位数字表示合金中化学元素铝的名义百分含量，第三个数字表示合金中化学元素铜的名义百分含量。国内外主要压铸锌合金化学成分比较如表2-2所示。压铸锌合金中主要元素的作用如表2-3所示。压铸锌合金中温度与力学性能的关系如表2-4所示。表2-1 压铸锌合金化学成分和力学性能（GB/T1381892）序号合金牌号合金
4、代号化学成分，%力学性能主要成分杂质含量（不大于）抗拉强度b N/mm伸长率%L0=50布氏硬度HB5/250/30冲击韧性ak J铝铜镁锌铁铅锡镉铜1ZZnAl4YYX0403.54.30.020.06其余0.10.0050.0030.0040.25250180352ZZnAl4Cu1YYX0413.54.30.751.250.030.08其余0.10.0050.0030.004270290393ZZnAl4Cu3YYX0433.54.32.53.00.020.06其余0.10.0050.0030.00432029542表2-2 国内外主要压铸锌合金化学成分比较国别合金牌号B / %标准规范
5、AlCuMgZnFePbCdSnPd+Cd中国ZZnAl4YZZnAl4Cu1Y3.54.33.54.30.250.751.250.020.060.030.08余量0.10.10.0050.0050.0040.0040.0030.003GB/T13818-92德国GB-ZnAl4GB-ZnAlCu13.74.13.74.10.030.51.00.030.060.030.06余量0.020.020.0050.0050.0040.0040.0010.0010.0060.006DIN 1743美国AG40AAC413.54.33.54.30.250.751.250.020.050.020.05余量0
6、.10.10.0050.0050.0040.0040.0030.003ASTM B86英国A合金B合金3.84.33.84.30.100.751.250.030.060.030.06余量0.10.10.0050.0050.0040.0040.0020.002BS 1004日本ZDC1ZDC23.54.33.54.30.751.250.250.020.060.020.06余量0.10.10.0050.0050.0040.0040.0034.5%冲击韧度下降，其他性能变化不大5%力学性能下降，合金变脆易发生晶间腐蚀4%冲击韧度下降由于铝的存在，产生晶间腐蚀Fe存在力学性能下降抗蚀性能下降生成Fe-
7、Al化合物、恶化切削性能PbSnCd万分之几强度下降产生晶间腐蚀体积和尺寸发生变化表2-4压铸锌合金中温度与力学性能的关系合金牌号温度（）抗拉强度（MPa）伸长率（%）冲击吸收功（J）硬度HBSZZnAl4Cu1Y9540210-40244300334382382231378.556.426.857.255.830.3662899197103ZZnAl4Y9540210-402002522883033233016109.54.55.966.266.241.150.31436882二、压铸铝合金铝合金密度小、强度大，其抗拉强度与密度之比为915，在高温或低温下工作时，同样保持良好的力学性能。铝合
8、金具有良好的耐蚀性和抗氧性，大部分铝合金在淡水、海水、浓硝酸、硝盐酸、汽油及各种有机物中均有良好的耐蚀性。铝合金的导热性、导电性、切削性能较好。铝合金压铸时易粘模，压铸铝合金铁的含量一般控制在0.8%0.9%范围可减轻粘模现象。铝合金线收缩较小，故具有良好的填充性能，但体收缩较大，易在最后凝固处生成大的缩孔现象。压铸铝合金的化学成分和力学性能（GB/T15115-94）如表2-5所示，在国标中压铸铝合金的代号是用字母“YL”和其后的数字表示，“Y”及“L”分别为“压”、“铝”两字汉语拼音的第一个字母。国内外主要压铸铝合金化学成分比较表如表2-6所示。压铸铝合金中主要元素的作用如表2-7所示。压
9、铸铝合金的铸造性能如表2-8所示。表2-5压铸铝合金的化学成分和力学性能 （GB/T15115-94）序号合金牌号合金代号化学成分，%力学性能（不低于）硅铜锰镁铁镍钛锌铅锡铝抗拉强度bN/mm2伸长率%(L0=50)布氏硬度HB5/250/301YZAlSi12YL10210.013.00.60.60.051.20.3余2202602YZAlSI10MgYL1048.010.50.30.20.50.170.301.00.30.050.01余2202703YZAlSi12Cu2YL10811.013.01.02.00.30.90.41.01.00.051.00.050.01余2401904YZA
10、lSi9Cu4YL1127.59.53.04.00.50.31.20.51.20.10.1余2401855YZAlSi11Cu3YL1139.612.01.53.50.50.31.20.51.00.10.1余2301806YZAlSi17Cu5MgYL11716.018.04.05.00.50.450.651.20.10.11.2余22017YZAlMg5Si1YL3020.81.30.10.10.44.55.51.20.20.2余220270注：除有范围的元素及铁为必检元素外，其余元素在有要求时抽检表2-6国内外主要压铸铝合金化学成分比较合 金系 列国 别合金牌号B / %标准规范SiCuM
11、gFeAlAl-Si系中国日本美国俄罗斯德国YL102ADC1413AJI2AlSi1210.013.011.013.011.013.010.013.011.013.50.61.01.00.60.100.050.300.350.100.051.21.32.01.51.0余量GB/T 15115 - 94JISH 5302 - 82ASTMB 85 - 82OCT 2685 - 82DIN 1725Al-Si-Mg系中国日本美国俄罗斯德国YL104ADC3360AJI4AlSi10Mg8.010.59.010.09.010.08.010.59.011.00.300.600.600.100.100
12、.170.300.400.600.400.600.170.300.200.501.01.32.01.01.0余量GB/T 15115 - 94JISH 5302 - 82ASTMB 85 - 82OCT 2685 - 82DIN 1725Al-Si-Cu系中国日本美国俄罗斯德国YL112YL113ADC10ADC12380383AJI6AlSi8Cu37.59.59.612.07.59.59.612.07.59.59.511.54.56.07.59.53.04.01.53.52.04.01.53.53.04.02.03.02.03.02.03.50.300.300.300.300.100.10
13、0.100.301.21.21.31.31.31.31.51.3余量GB/T 15115 - 94JISH 5302 - 82ASTMB 85 - 82OCT 2685 - 82DIN 1725Al-Mg系中国日本美国德国YL302ADC5518AlMg90.801.300.300.350.500.100.200.250.054.55.54.08.57.58.57.010.01.21.81.87%改善流动性提高强度和硬度，伸长率下降降低耐蚀性Zn1%改善流动性含量超过2%时形成热脆性，但可提高力学性能可减少Fe、Ni等腐蚀性作用Mg0.5%改善流动性改善力学性能能中和铁的有害作用Fe降低力学性
14、能降低抗蚀性表2-11 压铸镁合金YM5的物理性能项目物理性能20时密度( g / cm3)液相线温度()1.81607固相线温度()49220100时的比热容 J / ( kg )104在下列温度的线膨胀系数10-6 /2010026.82020028.12030028.7在20300时热导率 w/(m )77.46线收缩率（%）1.21.3目前，国际上都采用高纯度镁合金，常用标准如欧洲标准（EN）、美国材料与试验协会标准（ASTM）、美国国家标准（ANSI）德国标准（DIN）、英国标准（BS）、日本标准（JIS），表示方法示例如下：1、 欧洲标准（EN） EN M C MgAl9Zn1 （
15、A） 特种合金 主要化学元素与成分 C铸件，B锭 镁欧洲标准2、美国标准（ASTM），表示方法上采用字母、数字混合编号，字母表示主要元素、数字表示含量取重量的百分比。主要元素符号为铝A、锌Z、镁M、硅S、稀土元素E。当今压铸镁合金中AZ91D合金应用最多。 A Z 9 1 D 合金纯度的级别，D为高纯度合金锌的化学成分1%铝的化学成分9%锌铝四、压铸铜合金铜合金的力学性能高，其绝对值均超过锌、铝和镁合金。铜合金的导电性能好，并具有抗磁性能，常用来制造不允许受磁场干扰的仪器上的零件。铜合金具有小的磨擦系数，线膨胀系数也较小，而耐磨性、疲劳极限和导热性都很高。铜合金密度大、价格高、其熔点高。压铸铜
16、合金多采用质量分数为35%40%的锌（Zn）黄铜，它们的结晶间隙小，流动性、成型性良好，其中添加少量的其它元素如：Pb、Si、Al，又将改善压铸件的切削加工、耐磨性及力学性能。压铸铜合金的化学成分和力学性能（GB/T 15116 94）如表2-12所示。国内外主要压铸铜合金化学成分比较如表2-13所示。压铸铜合金主要元素的作用如表2-14所示。在国标中压铸铜合金的代号是按合金名义成分的百分含量命名，并在合金代号前面标注字母“YT”表示“压”、“铜”为汉语拼音的第一个字母，后加文字说明合金分类。如YT40-1为铅黄铜、YT30-30铝黄铜、YT16-4为硅黄铜。表2-12 压铸铜合金的化学成分和
17、力学性能(GB/T 15116 94)序号合金牌号合金代号化学成分，%力学性能（不低于）主要成分杂质含量（不大于）抗拉强度bN/mm2伸长率5%布氏硬度HB5/250/30CuPbAlSiMnFeZnFeSiNiSnMnAlPbSb总和1YZCuZn40PbYT40-1铅黄铜58.063.00.51.50.20.5余0.80.050.51.01.53006852YZCuZn16Si4YT16-4硅黄铜79.081.02.54.5余0.60.30.50.10.50.12.034525853YZCuZn30Al3YT30-3铝黄铜66.068.02.03.0余0.81.00.51.03.04001
18、51104YZCuZn35A12Mn2FeYT35-2-2-1铝锰铁黄铜57.065.00.52.50.13.00.52.0余0.13.01.00.5Sb+Pb+As0.42.04753130注：杂质总合中不含Ni。表2-13 国内外主要压铸铜合金化学成分比较国别牌号WB/%标准规范CuZnSnPbFeAlMnSi美国CA897636730360.250.250.50.155731.041.01.51.50.550.50.250.25ASTMB 176英国DCB35863余量1.00.52.50.50.20.80.50.5BS 1400中国TZCuZn16Si479.081.0余量0.30.5
19、0.60.10.52.54.5GB/T 15116表2-14 压铸铜合金主要元素的作用元素含量变化对铸造性能的影响对力学性能的影响对耐蚀性能的影响对其他性能的影响Si提高流动性改善力学性能防止压铸模表面附着氧化物Pb发生偏折形成高脆相降低力学性能改善切削性Sn超过1%提高硬度改善抗蚀性降低切削性Fe提高硬度降低抗蚀性Mn提高抗拉强度和硬度，降低伸长率第二节 压铸合金选择怎样才能使压铸件在保证优质的前提下又经济实惠呢?应该从如下几个方面考虑：优良且实用的压铸机和压铸模；合理的铸件结构；适宜的压铸合金。在选用压铸合金种类和牌号时，应注意比较和分析各种压铸合金的性能。如表2-15所示为各种压铸合金性
20、能相对比较表。在选用压铸合金时，还必须要针对压铸件的用途来考虑合金本身的综合性能能否满足要求，一般应从如下几个方面考虑：1、 受力状态 主要考虑压铸件在使用时所处的工作条件，如受拉、压、振动、冲击等载荷情况。2、 工作环境 主要考虑压铸件在使用时对温度、密闭性有何要求，对所接触的介质如潮湿大气、海水、酸、碱、盐等有否耐侵蚀能力。3、 生产条件 应考虑压铸件生产中的设备、工艺设置和材料是否匹配。4、 经济性 进行成本核算，尽量减低成本。表2-15 各种压铸合金性能相对比较合金项目锌合金铝合金镁合金铜合金铸钢物理化学性能熔化温度密度导电性导热性抗蚀性5333334514353222214412力学性能抗拉强度屈服强度伸长率冲击韧度32332322232244555555铸造性能流动性裂纹倾向粘模倾向最小壁厚55551434435434433注：表内数字表示：1不好；2较差；3尚可；4较好；5好。