廣東鍛打鋁管一些元素在鋁中的大固溶度見表1-3。
表1-3 一些元素在鋁中的大固溶度 | ||||||||||
元素 | 溫度 | 大固溶度 | 元素 | 溫度 | 大固溶度 | |||||
質量分數/% | 原子分數/% | 質量分數/% | 原子分數/% | |||||||
Ag | 570 | 55.6 | 23.8 | Li | 600 | 4.0 | 13.9 | |||
Au | 640 | 0.36 | 0.049 | Mg | 450 | 14.9 | 16.26 | |||
B | 660 | <0.001 | <0.002 | Mn | 660 | 1.82 | 0.90 | |||
Be | 645 | 0.036 | 0.188 | Mo | 660 | 0.25 | 0.056 | |||
Bi | 660 | <0.1 | <0.01 | Na | 660 | <0.003 | <0.003 | |||
Ca | 620 | <0.1 | <0.05 | Nb | 660 | 0.22 | 0.064 | |||
Cd | 650 | 0.47 | 0.11 | Ni | 640 | 0.05 | 0.023 | |||
Co | 660 | <0.02 | <0.01 | Pb | 660 | 0.15 | 0.02 | |||
C | 660 | 0.77 | 0.40 | Pd | 615 | <0.1 | <0.02 | |||
Cu | 550 | 5.67 | 2.48 | Rh | 660 | <0.1 | <0.02 | |||
Fe | 655 | 0.052 | 0.025 | Ru | 660 | <0.1 | <0.02 | |||
Ga | 30 | 20.0 | 8.82 | Sb | 660 | <0.1 | <0.02 | |||
Gd | 640 | <0.1 | <0.01 | Sc | 660 | 0.38 | 0.23 | |||
Ge | 425 | 6.0 | 2.30 | si | 580 | 1.65 | 1.59 | |||
Hf | 660 | 1.22 | 186 | Sn | 230 | <0.01 | <0.002 | |||
In | 640 | 0.17 | 0.04 | Sr | 655 | |||||
Th Ti Tm | 635 | <0.1 | <0.01 | V | 665 | 0.6 | 0.32 | |||
665 | 1.00 | 0.57 | Y | 645 | <0.1 | <0.03 | ||||
645 | <0.1 | <0.01 | Zn | 380 | 82.8 | 66.4 | ||||
U | 640 | <0.1 | <0.01 | Zr | 660 | 0.28 | 0.085 |
1.除鉻、鈦、釩、鋅、鋯等元素的大固溶發生在包晶溫度外,其他的發生在共晶溫度;
2.在20℃時的固溶度(質量分數):除鎂和鋅各約2%,鍺、鋰和銀均為0.1%-0.2%外,其餘均0.1%;
3.後述章節,合金元素的含量除特別指出外,均為質量分數。
從表1-3可以看出,大固溶度(原子分數)超過1%的元素有:銀、銅、鎵、鍺、鋰、鎂、硅和鋅。其中銀、鎵、鍺為稀貴金屬,鋰是鋁的一種很有前途的合金化元素,目前國內外已開發出一些有實用價值的Al-Cu-Li與Al-Mg-Li合金。但銅、鎂、鋅、硅為大量的普遍採用的添加元素,即合金化的基本元素。另外有一些元素,如過渡族元素錳、鉻、鐵、鋯以及一些微量添加元素,在鋁中的溶解度不是很大,但對鋁合金的工藝性能或使用性能會產生明顯的影響,因而也是值得重視的。鋁是強度不高而塑性很好的金屬,合金化的目的首先是提高強度。作為變形鋁合金,在考慮強度的前提下,還應綜合考慮加工性能、抗蝕性以及其他特殊要求的性能。
1.1.4.1主要合金元素的影響
A錳
錳對鋁及鋁合金的再結晶過程有明顯的影響,Al-Mn合金的再結晶溫度與錳含量的關係見圖1-4。
再結唱上假及其合金的再結晶過程,提高再結晶溫度,並能顯著愈純,錘合量錳固溶於鋁中,可提高再結晶溫度20~0能顯智AM散質點府廟,作用愈明顯。對再結晶晶粒細化主要是通過AAn.散質點對再結品品粒長大起阻礙作用而生的化細化結晶品粒周體相平面的相,它除了能提高合金的強度,化結品粒外,另一重要作用是能濟廢食命形成Al?(Fe,Mn),減小鐵的有害影響。同時Al?Mn的電極電位與鋁的電極電位相等(-0.85V),所以對鋁的抗蝕性能沒有影響,故Al-Mn合金有與工業純鋁相當的抗蝕性。
錳是鋁合金的重要合金化元素,可以單獨加入形成二元Al-Mn合金(如3A21合金),更多的是和其他合金元素一同加入,因而大多數鋁合金含有錳(高純鋁及高純鋁合金除外)。另外,錳會明顯地增大鋁的電阻,所以用作電導體材料時應控制錳的含量。
合金中錳含量過多時,會形成粗大、硬脆的Al?Mn化合物,將損害合金的性能。
B鎂
鎂對鋁的強化作用是明顯的,每增加1%鎂,抗拉強度大約升高34MPa。鎂可以單獨加入形成二元Al-Mg合金,含鎂量在7%以下的合金在室溫時穩定,一般加工鋁合金含鎂量在6%以下。鎂也可和其他合金元素一同加入。與固溶體平衡的相為Al?Mgs,其熱處理強化作用不明顯,故二元Al-Mg合金為熱處理不強化的合金。而Al?Mg,相的形態和分布對合金抗蝕性能有明顯的影響,如果沿晶界呈鏈狀分布,將造成晶間腐蝕和應力腐蝕開裂;如果呈彌散狀態分布於晶內和晶界,則合金抗腐蝕性提高。