第2章-铝合金牌号和状态

铝合金材料基础知识培训

开发部/王海东 2009年07月

第二章 铝合金牌号和状态

一、为什么有牌号和状态问题不同使用场合对材料性能的要求有所不同： 力学性能：如强度、刚度、硬度、韧性等； 物理性能：如电性能、热性能等； 化学性能：如抗蚀性、抗氧化性能等； 工艺性能：不先经受加工制造的过程才成为物件，所以要有工艺性 能。 不能求全求高，要适当匹配，适可而止，即技术可能和经济合理，纯 金属常常贵而软，所以经常使用合金。周期表上，105种元素中90多种是 金属，但并非任意匹配，任意含量就可成为可使用的合金。经常碰到的问 题：太硬太脆无法加工，无法使用太贵用不起、具有放射性不敢用等等。 现在有限的若干种合金是多年开发演变而来，还将开发下去，现在世界的 铝合金大约有350个左右，AA登记的170-180个，在1979年美国金属学 会编写的金属手册(第9版)上，列出了变形铝合金59个牌号，铸造铝合 金43个牌号。

二、铝合金牌号表示方法历史：我国早年用苏联牌号，1966年YB604-66开始用自己的牌号， 1966年公布GB16474:变形铝及铝合金牌号表示方法；GB3190:变形 铝及铝合金化学成份(134个牌号),向国际4位数字表示法靠拢。4位数 字表示法先由美国铝业协会于1954年开始使用，1957年美国标准化协会 将其纳入美国标准ANSI H35,1983年ISO将其纳入ISO2107-1983(E) 为国际通用。 4位数字的含义： 第1位：表示主合金元素； 第2位：对纯铝(1系)表示专门要控制的元素数目，对合金表示原型合金 或改型合金； 第3、4位：对纯铝(1系)表示纯度(min),对合金无特定意义，只是 编号以区别不同的合金而已。第1位

1纯铝

2铜

3锰

4硅

5镁

6镁硅

7锌

8其它

新型合金和改进型合金的区别： 1、主合金元素含量变更量不大者；原含量%(算术平均值) →1.0 变更量%(不大于) 0.15 →2.0 0.20 →3.0 0.25 →4.0 0.30 →5.0 0.35 →6.0 0.40 → 0.50

2、增或减一个合金元素,其含量(算术平均值)不大于0.30%者 3、用一个作用相同的合金元素替代另一个合金元素者 4、改变杂质允许含量者 5、改变晶粒细化剂的含量范围者 6、改变Fe和/或Si允许含量者。 例：1系纯铝、牌号及成份% Al为min值，杂质为max值

牌号 1050 13501145 1100 1199

Al 99.50 99.5099.45 99.00 99.99

Si 0.25 0.100.55 1.00 0.006

Fe 0.40 0.40

Cu 0.05 0.050.05 0.05-0.20 0.006

Mn 0.05 0.010.05 0.05 0.002

Mg 0.05 …0.05 … 0.006

Zn … 0.050.05 0.10 …

Cr … 0.01… … …

V 0.05 0.020.05 … 0.005

Ti …0.03 … 0.002

Ga …… … 0.005

其它 0.0 0.030.03 0.05 0.02

B 0.05

0.006

因用途不同,成份有区别: 1350是EC铝,导电用铝要求电阻小,

虽Al max为99.50与1050相同,但严格控 制Si、Mn、Cr、V、Ti、B,因为他们严重影响导电率。就导电率而言，20℃时， 1350为61.8%/ACS,1050为61.5%/ACS,相差0.3个百分点,试想将三峡的电 输到华东华南,可节省多少电能?少建多少变压站? 1050是普铝,做盘、食品、酿造和化学容器等 1100也是普铝，做标牌器皿、容器等不重要场合，故杂质可1.00% 1145和1199都是做铝箔用的,还可做气相沉积用的铝线.前者做包装箔、隔热 箔和空调箔要求低些，后者做电解电容器铝箱、防电压将介电质击穿，应防止 表面上有第二相硬质点，尖端放电，故杂质控制很严格。

三、变形铝合金的状态符号同牌号合金、同尺寸形状的制品因处理工艺不同、性能不同，制品使 用者和后续加工者务必在订货时指明，否则不好生产，我国的状态符号， 其意义见GB/T16475-1996与国际通用符号相通。

5种基本状态： F态：称自由加工状态，对力学性能不做规定； O态：称退火态，也称软态； H态：称加工硬化态； W态：称固溶处理态，只有能沉淀强化的铝合金才有； T态：称热处理态，只有能沉淀强化的铝合金才有；基本记号 名 称 说明与应用 适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要 求的产品，该产品的力学性能不作规定 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品 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(或不经过)附加的热处理使强度有所降低。H代号后 面必须跟有两位或三位阿拉伯数字 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

FO H W T

自由加工状态退火状态 加工硬化状态 固溶热处理状态

热处理状态(不同 适用于热处理后，经过(或不经过)加工硬化达到稳定状态 于F、O、H态) 的产品。T代号后面必须有一位或多位阿拉伯数字

H态的细分： H后还跟二位数字 ：H 第一位 第二位

第一位数字意义： 1:通过冷变形达到硬化目的者； 2:通过半退火达到硬化目的者； 3:通过稳定退火消除时效软化者(只有5系列合金有此); 4:通过烤漆达到硬化目的者； 第二位数字意义： 1:1/8硬度 2:1/4硬度 3:3/8硬度 4:1/2硬度(半硬度) 5:5/8硬度 6:3/4硬度 另外还有： 7:7/8硬度 H111:在最终退火后又进行冷变形，但硬化达不到H11者； 8:全硬度 H112:对热加工制品有力学性能要求者； 9:超硬度(特硬度)H116:具有抗剥落腐蚀性能者(只5系列Mg≥4.0%的合金才有);

记号 H1

名 称 单纯加工硬化 状态 加工硬化及不 完全退火状态 加工硬化及稳 定化处理状态 加工硬化及图 漆处理状态

说明与应用

适用于未经附加热处理，只经加工硬化即获得所需强度的状态 适用于加工硬化强度超过成品规定要求后，经不完全退火，使强度降 低到规定指标的产品。对于室温下自然时效软化的合金，H2与对应的 H3具有相同的最小极限抗拉强度值。对于其它合金，H2与对应的H1 具有相同的最小极限抗拉强度值，但延伸率比H1高 适用于加工硬化后经低温热处理或由于加工过程中的受热作用致使其 力学性能达到稳定的产品。H3状态仅适用于在室温下逐渐时效软化 (除非经稳定化处理)的合金 适用于加工硬化后，经图漆处理导致了不完全退火的产品

H2

H3 H4

各级硬态间的关系如何?(单位：MPa) 1、零级硬态就是软态，即O态，其抗拉强度为oσb 2、全硬态即(H×8)态与软态的关系为H×8σb=oσb+△ 不同的合金有不同的oσb,于是有不同的H×8σb,其△值大体为：oσ

b

→40 →60 →80 →100 →120 →160 →200 →240 →280 →320 55 65 75 85 90 95 100 105 110 115

→ 120

△

3、超硬态应该有：H×9σb>H×8σb+10Mpa 4、其它各中间态硬度值，则大体按比例划分。

T状态的细分： T的状态是合金通过固溶并时效处理而强度得以提高的状态，但加热到 固溶温度后可以通过水冷、空冷、风冷、炉冷等来获得的，而时效有自 然时效、人工时效，程度上有峰值时效和过时效等。再则，冷加工可以 提高合金的强度，也可以穿插在其间。另，热处理会造成残余应力使工 件抗蚀能力降低，常常还加以一定的变形，使工件表面处于压应力状态， 来抵销原表面拉应力的作用，正如上述情况，T状态又细分成10种，10 种之下还有更细的分类，为了减少文字描述，采用下列符号，表示不同 的T状态： C:固溶处理(包括加热、保温和不同速度的冷却) Z:自然时效 S:人工时效(峰值时效) S1:人工时效(过时效) Y:冷变形处理 R:热加工后自然冷却或风冷却(起固溶处理的作用) 各种T状态的含义 T0:CZY T1:RZ(Y) T2:RYZ T3:CYZ T4:CZ(Y) T5:RS(Y) T6:CS(Y) T7:CS1 T8:CYS T9:CSY T10:RYS 其中：(Y)是指可进行不影响力学性能的冷矫直

状态代号

加工流程

说明与应用

T0

固溶热处理→自然时效→冷加工

适用于经冷加工提高强度的产品适用于由高温成型过程冷却后，不再进行冷加工(可进 行矫直、矫平，但不影响力学性能极限)的产品

T1(TA) 高温成型过程冷却→自然时效

T2(TC)

高温成型过程冷却→冷加工→自然 适用于由高温成型过程冷却后，进行冷加工、或矫直、 时效 矫平以提高强度的产品 适用于固溶热处理后，进行冷加工、或矫直、矫平以提 高强度的产品 适用于固溶热处理后，不再进行

冷加工(可进行矫直、 矫平，但不影响力学性能极限)的产品

T3(TD) 固溶热处理→冷加工→自然时效 T4(TB) 固溶热处理→自然时效 T5(TE) T6(TF) 高温成型过程冷却→人工时效 固溶热处理→人工时效

适用于高温成型冷却后，不经过冷加工(可进行矫直、 矫平，但不影响力学性能极限),予以人工时效的产品适用于固溶热处理后，不再进行冷加工(可进行矫直、 矫平，但不影响力学性能极限)的产品 适用于固溶热处理后，为获取某些重要特性，在人工时 效时，强度在时效曲线上超过了最高峰点的产品 适用于经冷加工，或矫直、矫平以提高强度的产品 适用于经冷加工提高强度的产品

T7(TM) 固溶热处理→过时效 T8(TH) 固溶热处理→冷加工→人工时效 T9(TL) T10(TG) 固溶热处理→人工时效→冷加工

高温成型过程冷却→冷加工→人工 适用于冷加工，或矫直、矫平以提高强度的产品 时效

更详细的内容有：

T73、T74、T76:表示对力学性能和抗蚀能力有特定的要求； T732、T742、T762:表示在热加工或退火后进行S1,并对力学性能 和抗蚀能力有特定要求； 后缀： 51:用拉伸，消除残余应力； 52:用压缩，消除残余应力； 54:用模压，消除残余应力，其变形量拉时1-3%,压时1-5%; 后缀： 510:用1-3%变形量对C或R的挤压件拉伸或用1.5-3%变形量对C后的 拉伸管拉伸，以消除残余应力； 511:在510处理后可略微矫直，以符合公差要求。

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