깁스 알류미늄 합금은 자동차의 핵심 소재입니다., 항공우주, 산업 기계, 소비자 전자 제품, 가벼운 특성으로 인해 가치가 높습니다. (밀도 2.5~2.8g/cm³), 우수한 주파수, 조정 가능한 기계적 성능.
주요 합금 원소를 기준으로, 주조 알루미늄 합금은 국제적으로 4가지 핵심 시스템으로 분류됩니다.: Al-Si (알루미늄-실리콘), 알쿠 (알루미늄-구리), Al-Mg (알루미늄-마그네슘), 그리고 Al-Zn (알루미늄-아연).
각 시스템은 특정 응용 분야 요구 사항에 맞는 고유한 특성을 나타냅니다., 고강도 항공우주 부품부터 부식 방지 해양 부품까지.
이 기사는 분류에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다., 주요 속성, 합금 메커니즘, ASTM B179에 기반을 둔 산업 응용 분야, ISO 3116, 및 기타 국제 표준.
1. 분류: 주조 알루미늄 합금의 네 가지 주요 제품군
| 가족 | 전형적인 구성 (wt%) | 주요 속성 | 일반적인 응용 프로그램 |
| Al- 예 (알루미늄-실리콘) | 그리고 ≒ 7–12%; + 마이너 Mg (≒0.2~0.6%), 선택 사항 (최대 ~4%) | 유동성이 우수하고 응고수축이 적음; 우수한 주파수와 가공 가능성; 좋은 마모 및 열 안정성 (특히 과공정); Mg이 존재하는 경우 노화 경화 가능 | 엔진 블록, 실린더 헤드, 변속기 하우징, 구조 주물, 다이캐스트 부품, 피스톤 (낮은 열팽창을 위한 과공정) |
| al-cu (알루미늄-구리) | 구리 ≒ 3–10%; 시 낮음 (≤ ~2%); Mg/Mn 첨가 가능 | 높은 주조 강도 및 열처리 강도; 우수한 고온 강도 및 크리프 저항성 (Al₂Cu를 통한 석출 강화) | 핫엔드 엔진 부품, 밸브 시트, 고온에서 작동하는 고하중 구조용 주물 및 부품 |
| Al – MG (알루미늄-마그네슘) | Mg ≒ 3–6%; 시 작은 (≒0.5~1.0%) 주조성을 돕기 위한 선택 사항 | 매우 우수한 내식성 (바닷물에 탁월하다); 밀도가 낮고 인성이 좋음; 단상 또는 단상에 가까운 미세구조 가능 | 해양 하드웨어, 해저 주택, 내식성과 낮은 질량이 중요한 경량 구조 부품 |
| Al – Zn / Al – Zn – Mg (아연 함유 시스템) | Mg가 존재하는 Zn 수 중량% (석출경화를 위해 Zn과 Mg를 결합) | 용체화 처리 후 달성 가능한 매우 높은 강도 + 노화 (T6); 좋은 비강도 | 정도, 용체화 처리 및 노화될 고강도 부품 및 구조 부품 (최대 정적 강도가 필요한 곳에 사용됩니다.) |
2. 주조 분야의 주요 제품군 — Al-Si 합금
전형적인 구성 & 미세 구조
- 그리고: 일반적으로 7–12중량% 많은 주조 등급에서; 거의 공융 (~12.6wt% Si) 조성물은 최고의 유동성과 가장 낮은 주조 수축을 나타냅니다..
- 기타 의도적인 추가: Mg (A356에서 약 0.3–0.6%) 노화 경화를 위해 (mg itsi는 침전된다); Cu (피스톤 또는 고온 합금) 고온 강도를 위한;
~ 안에 실리콘 취성을 제어하기 위한 고온 서비스 및 과공정 합금. - 주조된 미세구조: 주요한 α-Al 수상돌기와 공융 실리콘 (에이 + 그리고).
수정되지 않은 합금에서 공융 Si는 거칠고 판 모양입니다.; 변형 후 Si는 미세하고 섬유질이 됩니다..
공융 변형 (목적과 대리인)
목표: 거칠게 변환하다, 연성을 향상시키는 미세한 섬유 형태의 판상 Si, 가공성 및 피로 저항성.
- 나트륨 (NA) — 매우 효과적인 수정자이지만 휘발성이 있습니다.; 밀봉된 투여와 세심한 관리가 필요합니다..
- 스트론튬 (SR) — 가장 널리 사용되는 상업용 수식어; 전형적인 투약 0.015-0.03중량%; 과다 복용은 효과가 없으며 해로울 수 있습니다..
- 안티몬 (SB) — 수정을 안정화하기 위해 일부 시스템에서 Sr과 함께 사용됩니다..
- 희토류 — 작은 첨가로 일부 합금의 변형 효과를 안정화하고 연장할 수 있습니다..
유해 불순물 및 그 관리
- 철 (Fe) — 딱딱하게 형성되는 일반적인 부정기 불순물, 부서지기 쉬운 금속간 화합물 (예를 들어, FeAl₃, Al₉Fe₂Si₂) 주물을 부서지게 하고 표면 마감과 내식성을 저하시키는 물질입니다..
완화: 추가하다 MN (≒0.3~0.5%) 또는 Cr (≒0.1~0.2%) Fe 상을 덜 유해한 형태로 변형하기 위해 (알₆(Fe,MN)), 스크랩 공급 원료 제어. - 인 (피) — Na와 반응하여 변형을 저하시킵니다.; 용광로 장입량 P 함량을 엄격하게 제어.
- 주석/납 — 저융점 공융을 형성하여 고온 단락 및 연소를 유발합니다.; 유지하다 < 가능하다면 ~0.05%.
- 칼슘 (CA) — 유동성을 감소시키고 수축을 촉진하는 고융점 화합물을 형성할 수 있습니다.; Ca 제어 < 좋은 주조성을 위해 ~0.05%.
대표적인 Al-Si 주조 합금 및 응용 분야
- A356.0 / 및 AC-Alsi7mg (≒Si 7.0–7.5%, 마그네슘 0.3~0.5%) — 널리 사용되는 모래 & 영구 금형 합금; 열처리 (T6); 응용 프로그램: 엔진 블록, 구조용 하우징, 바퀴.
- A357 — A356과 유사하지만 Fe를 더 엄격하게 제어하고 기계적 특성이 더 높습니다..
- A319 / A380 (다이캐스팅 가족) — 자동차 펌프 하우징에 사용되는 Al-Si-Cu 다이캐스팅 합금, 휠 허브, 기어 박스 하우징.
- 과공정 Al-Si (그리고 > 12%) — 열팽창이 매우 낮고 마모 특성이 좋기 때문에 피스톤 및 슬라이딩 응용 분야에 사용됩니다. (취성을 줄이기 위해 종종 Ni/희토류와 합금됩니다.). 예시 구성: AlSi12Cu2Mg 고온 피스톤 합금용.
3. Al-Cu 주조 합금 - 고강도 및 고온 성능
야금 & 성능
- 힘은 다음에서 파생됩니다. 알 쿠 (th) 노화로 인해 형성된 침전물; Cu는 높은 주조 강도와 열처리 강도를 촉진하고 고온에서 우수한 크리프 저항성을 촉진합니다..
- 절충안: Cu는 고온 단축 경향을 증가시킵니다., 응고 중 분리 및 수축; 캐스팅 연습에서는 이러한 문제를 해결해야 합니다..
전형적인 구성 & 용도
- High-Cu 주조 합금 (예를 들어, 3~10% Cu를 함유한 Al–Cu): 밸브에 사용, 좌석, 고온에서 열적 안정성과 기계적 강도가 요구되는 부품.
- 다성분 강화 (Mn의 첨가, Mg, 등.) 강도와 열간 가공성을 모두 향상시키는 복잡한 분산액을 생산할 수 있습니다..
4. Al-Mg 주조 합금 - 내식성 및 경량화
주요 속성
- Mg 3~6중량% 주조 변형에서는 Al₃Mg₂ 상을 생성합니다.; 제대로 처리되면, 많은 Al-Mg 주조 합금이 우수한 내식성을 제공합니다. (특히 해양에서, 클로라이드가 함유 된 환경) 일반적인 Al-Si 주조 합금보다 밀도가 낮습니다..
- 표면 마감과 산화물 품질이 중요합니다.; Mg는 용융 중에 산화되기 쉽기 때문에 용융 제어가 중요합니다..
일반적인 응용 프로그램
- 해양 구성 요소, 부력 구조, 높은 내식성과 적당한 강도가 요구되는 내식성 하우징 및 경량 부품.
메모 처리 중
- 통제된 대기 또는 플럭스 사용, 난류를 최소화하여 불순물과 수소 흡수를 줄입니다., 주조성을 향상시키기 위해 종종 작은 Si를 첨가합니다..
5. Al – Zn (Al–Zn–Mg 포함) 주조 합금 — 열처리 후 고강도
형질
- Zn (종종 Mg와 짝을 이룬다) 용체화 처리 및 노화에 잘 반응하는 합금 시스템을 제공합니다. (T6) 생산 매우 높은 항복 강도와 인장 강도.
- 주조 제조 가능성이 덜 우호적입니다. (다공성 및 열간 인열 경향이 더 커짐) 따라서 신중한 게이팅 및 응고 제어가 필요합니다..
응용
- 정도, 주조 후 열처리가 허용되는 고강도 부품 - 항공우주 부품 및 일부 정밀 계측 부품.
6. 비교 주조성 및 선택 지침
| 합금 계열 | 주파수 | 일반적인 강도 (캐스트 / T6) | 부식 | 일반적인 최선의 용도 |
| Al- 예 | 훌륭한 (최상의) | 보통 → 좋음 (T6 개선) | 좋은 | 일반주물, 엔진 블록, 주택, 바퀴 |
| al-cu | 공정함 → 도전적 | 높은; 좋은 상승된 T 강도 | 보통의 | 엔진 구성 요소, 밸브, 뜨거운 작업 부품 |
| Al – MG | 보통의 (용융 제어가 필요함) | 보통의 | 훌륭한 (선박) | 선박, 가벼운 중량, 부식 방지 부품 |
| Al – Zn / Al – Zn – Mg | 주조 상태가 보통 ~ 불량함; 열처리 후에 더 나은 | T6 이후 매우 높음 | 변하기 쉬운; 종종 Al-Mg보다 낮음 | 정도, 노화 후 고강도 부품 |
7. 주조 알루미늄의 열처리 - 실제 규칙
열처리는 주조된 알루미늄 미세 구조를 제어된 미세 구조로 변환하는 주요 도구입니다., 서비스 가능한 상태.
주조 합금용, 공통 목표는:
(1) 용체화 처리로 강도 증가 + 끄다 + 노화 (T-트리트먼트);
(2) 균질화를 통해 분리 및 화학적 불균일성을 줄입니다.;
(3) 어닐링을 통해 주조 응력을 완화하고 연성을 회복합니다.;
(4) 사용 시 치수 안정성을 위해 미세 구조를 안정화합니다..
일반적인 치료 기간 (실용적인 참고자료)
(가치는 엔지니어링 지침입니다.; 정확한 제도는 합금 공급업체 및 제품 표준을 통해 확인하십시오.)
| 치료 | 일반적인 온도 (° C) | 일반적인 흡수 시간 | 전형적인 합금 / 메모 |
| 균질화 | 420–520 ° C | 2–12 h (두께에 따라 다름) | 대형 Al-Cu 주조 및 일부 Al-Si 고Cu 합금에 유용합니다. |
| 솔루션 처리 | 480–520 ° C | 1-6시간 (섹션에 따라 다름) | 알–시–Mg (A356/A357): ~495°C; Al-Cu 합금은 종종 ~495-505°C |
| 끄다 | 물 (~20~40°C) 또는 폴리머 담금질 | 즉각적인; 용광로와 담금질 사이의 시간을 최소화 | T6 반응에 중요한 급냉 심각도; 무거운 부분에는 담금질 모델링이 필요합니다 |
인공 노화 (T6) |
150–185°C | 4–12 h (합금에 따라 다름 & 원하는 속성) | A356 T6: 일반적으로 4~8시간 동안 160~180°C; Al-Zn-Mg 합금은 다양합니다. 사양을 따르세요. |
| 안정화 / T7 (나이가 너무 많음) | 170–200 ° C | 더 긴 노화 (예를 들어, 8–24시간) | 열 안정성이 있는 곳에 사용됨 > 서비스 온도 우선 (더 적은 피크 강도, 더 많은 안정성) |
| 어닐링 / 스트레스 해소 | 300–400 ° C (낮은) | 0.5–2 시간 | 연성 회복 및 응력 완화용; 시그마 형성 범위에 머무르지 마십시오. (대부분의 Al에는 적용되지 않음) |
중요한: 단면 크기에 따른 담금 시간 척도. 열 질량 계산 또는 공급업체 차트를 사용하여 특정 주조 단면의 유지 시간을 결정합니다..
일반적인 열처리 결함 및 예방
- 불충분한 용액화 (저온 / 짧은 시간) → 가용성 상의 불완전한 용해; 연령 반응이 낮고 기계적 특성이 좋지 않습니다..
방지: 단면 크기에 맞게 조정된 시간-온도 프로파일을 따릅니다.; 열전대 또는 시뮬레이션을 사용하여 흡수 확인. - 과도한 용액화 (온도가 너무 높음 / 시간이 너무 길다) → 저융점 공융상의 초기 용융 (특히 Cu 함량이 높은 합금에서) 및 입자 조대화.
방지: 최대 T를 준수하고 과열을 피하십시오.; 용광로 제어 사용 & 차트. - 담금질 균열 / 왜곡 → 담금질 중 과도한 열 구배 또는 구속.
방지: 디자인 비품, 매우 큰 부품에는 단계적 담금질 또는 폴리머 담금질을 사용합니다.; 제어된 열 추출 허용. - 서비스 중 연령 연화 → 서비스가 노화 온도에 접근하는 경우, 조기 연화 현상이 발생합니다..
방지: T7/과노화 상태 선택, 또는 열적으로 더 안정적인 합금을 선택하세요 (Ni 안정화) 높은 T의 경우. - 열처리 후 표면 부식 → 담금질 염이나 오염된 물의 잔류물이 알루미늄을 공격할 수 있음.
방지: 즉시 철저한 청소 (탈이온수), 담금질 염을 중화하다, 보호 변환 또는 코팅을 적용합니다..
합금군별 특별 고려사항
- 알–시–Mg (예를 들어, A356/A357): 일반적인 T6: 용액 ~495°C, 끄다, 160~180°C.
다공성 효과에 취약함; 열처리는 강도를 향상시키지만 갇혀 있는 가스는 기계적 효율성을 감소시킬 수 있습니다.. - Al-Cu 합금: 용액화하기 전에 분리를 줄이기 위해 대형 주조에 대한 균질화가 필요합니다.; 저융점 성분의 초기 용융을 방지하기 위한 세심한 제어.
- Al-Zn-Mg 합금: T6에 매우 반응하지만 냉각에 매우 민감함; 부적절한 노화/담금질 순서 및 잔류 응력이 존재하는 경우 응력 부식 균열 위험 - 불순물 수준 및 응력 완화 제어.
- Al-Mg 합금: 대부분은 석출 경화되지 않습니다. (아니면 최소한으로만); 열처리는 T6 강화보다는 어닐링/응력 완화에 중점을 둡니다..
8. 실용적인 합금 예시 및 용도에 따른 매칭
- 일반 구조, 열처리 가능한 주물: A356/A357 (알–시–Mg) — 엔진 하우징, 기어, 바퀴 부품.
- 다이캐스트 구조 부품 (자동차): A380 / A319 계열 (Al-Si-Cu 다이캐스트) — 펌프 하우징, 기어박스 케이스, 휠 허브.
- 고온 피스톤 / 저팽창 부품: 과공정 Al-Si (Si 12~18wt%) Ni/RE 추가 — 피스톤, 정밀 베어링.
- 선박 / 부식에 민감한: Al–Mg 주조 변형 (Mg 3~6중량%) — 해수 피팅 및 하우징.
- 강도가 높습니다, 열처리된 부품: Al-Zn-Mg 주조 합금 (T6 치료 대상) — 높은 정적 강도가 요구되는 정밀 부품.
9. 결론
주조 알루미늄 합금은 광범위한 기계적 특성에 맞게 조정될 수 있는 다용도 제품군입니다., 현명한 합금 선택을 통한 열 및 부식 성능, 연습을 녹입니다, 가감, 열처리 및 성형.
Al-Si 합금 우수한 주조성과 우수한 기계적 성능 및 열처리 반응성을 결합한 알루미늄 주조 세계의 중추입니다..
al-cu 그리고 Al – Zn 시스템은 주조성을 희생하면서 더 높은 강도와 내열성을 제공합니다.; Al – MG 내식성과 저밀도가 가장 중요한 경우 합금은 대체 불가능합니다..
안정적인 부품 성능을 위해, 적절한 합금 선택을 결합하십시오 (다음과 같이 인정된 국제 명칭을 사용합니다. A356/A357, A319/A380, AlSi12Cu2Mg 등.) 엄격한 불순물 관리로, Al-Si 제품군에 대한 올바른 수정 사례 (나씨/나씨) 그리고 올바른 주조/열처리 경로.
FAQ
가장 널리 사용되는 주조 알루미늄 합금은 무엇입니까??
A356.0 (Al 시리즈) 가장 일반적입니다, 균형 잡힌 주조성으로 인해 전 세계 주조 알루미늄 생산량의 약 40%를 차지합니다., 힘, 그리고 부식 저항.
해양 응용 분야에 가장 적합한 주조 알루미늄 합금은 무엇입니까??
535.0 (Al-Mg 시리즈) 탁월한 해수 내식성을 제공합니다. (부식율 <0.005 mm/년) 그리고 가벼운 특성, 해양 장비에 이상적입니다..
복잡한 주조에 Al-Cu 합금을 사용할 수 있습니까??
아니요 - Al-Cu 합금은 주조성이 좋지 않습니다. (낮은 유동성, 높은 수축) 복잡한 형상에는 적합하지 않습니다.. 고강도가 요구되는 복잡한 부품에는 A356.0 또는 A380.0을 사용하십시오..
Al-Zn-Mg 합금에는 어떤 열처리가 필요합니까??
Al-Zn-Mg 합금 (예를 들어, 712.0) T6 열처리가 필요합니다 (솔루션 처리 + 인공 노화) 높은 강도를 얻으려면 주조 상태의 강도가 너무 낮습니다. (~180MPa) 실용적인 응용 프로그램에는 적합하지 않습니다..
Al-Mg 합금의 주조성을 향상시키는 방법?
0.5~1.0% Si를 첨가하여 공융상 형성, 유동성을 강화하다, Mg 산화를 방지하기 위해 용융 중 불활성 가스 차폐를 사용합니다..
