第2章壓鑄合金本課程配套教材：《壓鑄成形工藝與模具設計》（第2版）主編江昌勇叢書名：高等院校材料專業"互聯網+"創新規劃教材【本章要點與提示】知識要點目標要求學習方法壓鑄合金的基本要求熟悉通過多媒體課件中的圖片演示，獲得對壓鑄合金的初步認識，在理解的基礎上加深記憶。壓鑄合金的種類及常用壓鑄合金的特點重點掌握這是本章的重點內容，通過各壓鑄合金的介紹和資料對比，結合老師講解，掌握每種壓鑄合金的用途和特點。壓鑄合金的選用掌握在理解各壓鑄合金特點的基礎上掌握合理選用合金的方法。壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章2【導入案例】壓鑄合金在壓鑄件總成本中占有相當大的比重，這不僅因合金本身的成本，而且還因合金種類及其性能影響到壓鑄模壽命、決定采用的壓鑄機類型以及所適應的表面修飾方法等等。在壓鑄生產中，常用的壓鑄合金為鋁合金、鋅合金、鎂合金和銅合金，最早用于壓鑄的鉛、錫合金現在僅用于個別場合。近年來，黑色金屬壓鑄特別是不銹鋼的壓鑄已有一定的進展，但仍處于初始階段，在國內用于生產者尚少。(a)

汽車零件(b)

電動工具殼體

試判斷圖示的壓鑄件一般適合采用哪類合金壓鑄。(d)閥類壓鑄件(e)照相機外殼(c)管件壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章3主要內容二三一對壓鑄合金的要求

壓鑄合金分類及主要性質

壓鑄合金的選用壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章4一、對壓鑄合金的要求

性能類別項目內容使用性能力學性能抗拉強度、高溫強度、伸長率、硬度物理性能密度、液相線溫度、固相線溫度、線膨脹率、體膨脹率、比熱容、熱導率化學性能耐熱性、耐蝕性工藝性能鑄造工藝性流動性、抗熱裂性、模具粘附性切削加工性、焊接性能、電鍍性能、熱處理性能壓鑄合金，即壓鑄件的材料。要獲得質量優良的壓鑄件，除了要有設計合理的零件結構和形狀、完善的壓鑄模、準確的壓鑄工藝方案和工藝性能優良的壓鑄機外，還需要有性能優良的壓鑄合金材料。合金材料的性能包括使用性能和工藝性能兩方面，見下表。使用性能是壓鑄件的使用條件對壓鑄合金提出的一般要求，包括物理、化學、力學性能等。工藝性能則是從壓鑄工藝方面對合金材料提出的要求。

壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章5一、對壓鑄合金的要求

根據壓鑄的工藝特點，用于壓鑄的合金應具有以下性能：具有足夠的高溫強度和塑性，且熱脆性小，以滿足零件的力學性能要求。在過熱溫度不高時具有較好的流動性，便于填充復雜型腔，以獲得表面質量良好的壓鑄件。結晶溫度范圍小，防止壓鑄件產生過多縮孔和疏松。線收縮率和裂紋傾向盡可能小，以免影響壓鑄件的尺寸精度和產生裂紋。與型腔壁之間產生的物理-化學作用傾向小，以減少粘模和相互合金化。具備良好的可加工性能和耐蝕性，以滿足機械加工要求和使用環境要求。壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章6二、壓鑄合金分類及主要性質1.壓鑄鋅合金

1）壓鑄鋅合金的特點熔點低，壓鑄性能很好，具有填充成形容易、可以壓鑄形狀復雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑，尺寸精度高；結晶溫度范圍小、不易產生疏松；澆注溫度較低、模具的使用壽命較長；不易粘附模具型壁，不腐蝕模具；力學性能也較高，特別是抗壓和耐磨性都很好；密度大；鋅合金鑄件能夠很好地接受各種表面處理，如電鍍（Cr、Ni等）、噴涂、噴漆等。壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章7缺點：老化現象尺寸變化----易老化，抗腐蝕性不高。它是鋅合金的應用范圍受到限制的主要原因。溫度低于0℃時．其沖擊韌度急劇地降低；溫度升高時，力學性能下降，且易發生蠕變。----鋅合金在壓鑄成為鑄件后會發生尺寸的收縮，開始收縮速度比較快，到三五天以后，大約完成了2/3后收縮速度減慢，尺寸逐漸趨于穩定。尺寸變化是由于壓鑄后內部組織的變化、濕空氣和高溫引起的腐蝕作用的結果。二、壓鑄合金分類及主要性質1.壓鑄鋅合金

壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章8二、壓鑄合金分類及主要性質1.壓鑄鋅合金

2）合金牌號及代號表示方法

合金代號合金牌號壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章9二、壓鑄合金分類及主要性質1.壓鑄鋅合金

3）技術要求

壓鑄鋅合金化學成分（GB/T13818-2009）

質量分數/%序號合金牌號合金代號主要成分雜質含量（不大于）鋁Al銅Cu鎂Mg鋅Zn鐵Fe鉛Pb錫Sn鎘Cd1YZZnAl4AYX040A3.9～4.3≤0.10.030～0.060余量0.0350.0040.00150.0032YZZnAl4BYX040B3.9～4.3≤0.10.010～0.020余量0.0750.0030.00100.0023YZZnAl4Cu1YX0413.9～4.30.7～1.10.030～0.060余量0.0350.0040.00150.0034YZZnAl4Cu3YX0433.9～4.32.7～3.30.025～0.050余量0.0350.0040.00150.0035YZZnAl8Cu1YX0818.2～8.80.9～1.30.020～0.030余量0.0350.0050.00500.0026YZZnAl11Cu1YX11110.8～11.50.5～1.20.020～0.030余量0.0500.0050.00500.0027YZZnAl27Cu2YX27225.5～28.02.0～2.50.012～0.020余量0.0700.0050.00500.002注：YZZnAl4B的Ni含量為0.005～0.020壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章10二、壓鑄合金分類及主要性質1.壓鑄鋅合金

壓鑄鋅合金中主要元素的作用

元素含量變化對鑄造性能的影響對力學性能的影響對抗蝕性能的影響對其他性能的影響Al>4.5%—沖擊韌度下降，其他性能變化不大——>5%—力學性能下降，合金變脆易發生晶間腐蝕—<3.5%流動性降低，熱裂和收縮量增加———Cu提高到1.25%—強度和硬度都有所提高可減少晶間腐蝕—>4%—沖擊韌度下降由于鋁，產生晶間腐蝕—Fe存在—力學性能下降抗蝕性能下降生成Fe-Al化合物、惡化切削性能Pb/Sn/Cd萬分之幾—強度下降產生晶間腐蝕體積和尺寸發生變化壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章11二、壓鑄合金分類及主要性質1.壓鑄鋅合金

鋅合金牌號對照表

中國，合金代號YX040AYX040BYX041YX043YX081YX111YX272北美商業標準（NADCA）No.3No.7No.5No.2ZA-8ZA-12ZA-27美國材料試驗學會（ASTM）AG-40AAG-40BAG-41A壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章12二、壓鑄合金分類及主要性質1.壓鑄鋅合金

4）壓鑄鋅合金的應用

用鋅合金壓鑄的產品，具有優良的表面質量，目前已廣泛用于制造玩具、餐具、鎖具、五金裝飾件、電氣與電子鑄件、浴室配件、汽車零配件、拉鏈、金屬扣、表殼、風扇、生活用品、家用電器、照相器材、音響、機電產品及零件。合金牌號合金代號特點用途YZZnAl4YX040熔點低，模具壽命長；鑄造工藝性好，可壓鑄特別復雜的薄壁件；不宜粘模，具有良好的常溫性能；焊接和電鍍性能良好；密度大；抗蝕性差；鋅對有害雜質的作用極為敏感，必須采用純度高的原材料進行熔制，并對合金嚴格管理。尺寸穩定的合金，用于高精度零件YZZnAl4Cu1YX041中強度合金，用于鍍鉻及不鍍鉻的各種零件YZZnAl4Cu3YX043高強度合金，用于鍍鉻的各種小型薄壁零件壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章13二、壓鑄合金分類及主要性質1.壓鑄鋅合金

4）壓鑄鋅合金的應用

壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章14二、壓鑄合金分類及主要性質2.壓鑄鋁合金

1）壓鑄鋁合金的特點

密度較鋅合金小，比強度大(σb/ρ=9~15)，高溫力學性能也很好，在低溫下工作時，同樣保持良好的力學性能（尤其是韌性）；具有良好的耐蝕性，在高溫工作時，仍有良好的抗蝕性和抗氧化性能；鋁合金的導電性和導熱性都很好，并具有良好切削性能；鋁有較大的比熱容和凝固潛熱，大部分的鑄鋁合合均有較小的結晶溫度間隔；線收縮率較小，具有良好的填充性能、較小的熱裂傾向。鋁合金具有良好的壓鑄性能：壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章15二、壓鑄合金分類及主要性質2.壓鑄鋁合金

2）合金牌號及代號表示方法合金牌號

合金代號壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章16二、壓鑄合金分類及主要性質2.壓鑄鋁合金

3）技術要求

壓鑄鋁合金的化學成分（GB/T15115-2009）

序號合金牌號合金代號化學成分(質量分數)/%硅Si銅Cu錳Mn鎂Mg鐵Fe鎳Ni鈦Ti鋅Zn鉛Pb錫Sn鋁Al1YZAlSi10MgYL1019.0~10.0≤0.6≤0.350.45~0.65≤1.0≤0.50—≤0.40≤0.10≤0.15余量2YZAlSi12YL10210.0~13.0≤1.0≤0.35≤0.10≤1.0≤0.50—≤0.40-≤0.10≤0.15余量3YZAlSi10YL1048.0~10.5≤0.30.2~0.50.30~0.500.5~0.8≤0.10—≤0.30-≤0.05≤0.01余量4YZAlSi9Cu4YL1127.5~9.53.0~4.0≤0.50≤0.10≤1.0≤0.50—≤2.90≤0.10≤0.15余量5YZAlSi11Cu3YL1139.5~11.52.0~3.0≤0.50≤0.10≤1.0≤0.30—≤2.90≤0.10—余量6YZAlSi17Cu5MgYL11716.0~18.04.0~5.0≤0.500.50~0.70≤1.0≤0.10≤0.20≤1.40---≤0.10—余量7YZAlMg5Si1YL302≤0.35≤0.25≤0.357.60~8.60≤1.1≤0.15—≤0.15≤0.10≤0.15余量壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章17元素對合金的作用或影響硅可顯著改善合金的流動性，抑制高溫脆性。銅可以提高流動性、抗拉強度和硬度，改善切削性能和減少粘模的傾向，但降低了合金的伸長率和耐蝕性，熱裂傾向增大。鎂可改善合金的流動性，減少粘模傾向，但收縮卻增大。高硅鋁合金中加入少量鎂，可以提高強度極限、彈性極限、疲勞極限和硬度。鋅提高流動性；對于含銅和硅的鋁合金，添加鋅有助于改善力學性能。鐵鐵能減少粘模傾向，易于壓鑄。但鐵量太多時，形成片狀或針狀組織存在于合金中，使合金鑄造性能變壞，降低力學性能。鎳增加合金的強度和硬度，減少含鐵量多時所產生的不良影響。錫改善切削性能，但會降低強度和耐蝕性，助長高溫脆性。合金元素對壓鑄鋁合金性能的影響二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章18國內外主要壓鑄鋁合金代號對照表二、壓鑄合金分類及主要性質合金系列中國GB/T15115-2009美國ASTMB

179-06日本JISH2118:2006歐洲EN1676:1997Al-SiYL102A413.1AD1.1ENAB-47100Al-Si-MgYL101A360.1AD3.1ENAB-43400YL104360.2——Al-Si-CuYL112A380.1AD10.1ENAB-46200YL113383.1AD12.1ENAB-46100Al-MgYL117B390.1AD14.1—YL302518.1——壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章19

壓鑄鋁合金的性能及其他特性表二、壓鑄合金分類及主要性質合金牌號YZAlSi10MgYZAlSi12YZAlSi10YZAlSi9Cu4YZAlSi11Cu3YZAlSi17Cu5MgYZAlMg5Si1合金代號YL101YL102YL104YL112YL113YL117YL302抗熱裂性1112145致密性2122245充型能力3132115不粘型性2111225耐濕性2214331加工性3433251拋光性3533351電鍍性2321135陽極處理3533351氧化保護層3334451高溫強度1313234注：1表示最佳，5表示最差壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章20飲料容器；建筑材料；航空航天工業；地面運輸工業；造船及發動機；電氣和電子學材料；熱交換器輕高比強度高電（熱）導率好的耐蝕特性無磁性無毒低熔點，易溶化和易鑄造機械加工性好成本低二、壓鑄合金分類及主要性質2.壓鑄鋁合金

4）壓鑄鋁合金的應用

壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章21二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄鋁合金特點及應用舉例

代號合金特點應用舉例YL102具有較好的抗熱裂性能和很好的氣密性，以及很好的流動性，不能熱處理強化，抗拉強度低用于承受低負荷、形狀復雜的薄壁鑄件，如各種儀表殼體、汽車機匣、牙科設備、活塞等YL101較好的抗腐蝕性能，較高的沖擊韌性和屈服強度，但鑄造性能稍差汽車車輪罩、摩托車曲軸箱、自行車車輪、船外機螺旋槳等YL104YL112具有好的鑄造性能和力學性能，很好的流動性、氣密性和抗熱裂性，較好的切削加工性、拋光性常用作齒輪箱、空冷氣缸頭、發報機機座、割草機罩子、氣動剎車、汽車發動機零件，摩托車緩沖器、發動機零件及箱體，農機具用箱體、缸蓋和缸體，3C產品殼體，電動工具、縫紉機零件、漁具、煤氣用具、電梯零件等。YL112的典型用途為帶輪、活塞和氣缸頭等YL113具有特別好的流動性、中等的氣密性和好的抗熱裂性，特別是具有高的耐磨性和低的熱膨脹系數主要用于發動機機體、剎車塊、帶輪、泵和其他要求耐磨的零件YL117YL302耐蝕性能強，沖擊韌性高，伸長率差，鑄造性能差汽車變速器的油泵殼體，摩托車的襯墊和車架的聯結器，農機具的連桿、船外機螺旋槳、釣魚竿及其卷線筒等零件壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章22汽車上的應用二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章23摩托車上的應用二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章24電動工具上的應用二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章251）鎂合金的特點

鎂合金是最輕的金屬結構材料，純鎂密度為1.74g/cm3，鎂合金密度為1.75～1.90g/cm3，故它有很高的比強度，在鑄造材料中僅次于鑄鈦合金和高強度結構鋼。3.壓鑄鎂合金二、壓鑄合金分類及主要性質鎂合金具有明顯的性能優勢：比強度和比剛度高；導熱導電性能好；電磁屏蔽能力強；良好的壓鑄成型性能、阻尼性能、減振性能及切削加工性能；回收利用率高；被譽為21世紀的綠色工程材料.

壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章26鎂合金的優點質輕，其密度是鋁的2/3、鋼的1/4，比強度和比剛度高;具有優良的阻尼減振性能，疲勞強度比鋁合金高;受沖擊載荷時，所吸收的能量比鋁合金大一半以上;具有熔點低、凝固快、凝固收縮小、不腐蝕鋼質模具等特點；易于回收和切削加工;具有良好的電磁屏蔽性能、導熱導電性能;鎂含金具有優良的脫模性能，在壓鑄時，與鐵的親和力小，即使采用較小的出模斜度也不會出現粘模現象。二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章27鎂與氧的化學親和力很大，且表面生成的氧化鎂膜是不致密的，故氧化劇烈很易燃燒。因此鎂的熔煉和鑄造均需采用專門的防護措施。鑄鎂合金的結晶溫度間隔一般都比較大，組織中的共晶體量也較少，體收縮和線收縮均較大，鎂合金壓鑄時，易產生縮松和熱裂。鎂的標準電極電位較低，其表面形成的氧化膜是不致密的，因而抗蝕性較低，故鎂鑄件常需進行表面氧化處理和涂漆保護。鎂合金的缺點二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章28二、壓鑄合金分類及主要性質3.壓鑄鎂合金

2）合金牌號及代號表示方法合金牌號

合金代號

壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章29鎂作為一種迅速崛起的工程金屬材料，每年以15％的速率保持快速增長。得益于中國汽車工業和3C等行業的轉型升級，鎂合金行業令市場看好。其中，汽車行業的輕量化、環保化需求，尤其是新能源汽車的發展，以及鎂合金研發技術和回收利用技術的不斷進步，促使鎂合金壓鑄件的廣泛應用，其中80％是汽車工業的應用。與此同時，鎂合金在醫藥化工和航空航天工業領域的應用也在不斷拓展。

3）應用范圍二、壓鑄合金分類及主要性質3.壓鑄鎂合金

壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章30

鎂合金進氣歧管奔馳鎂合金坐椅框架

鎂合金輪轂鎂合金車架鎂合金在道路交通工具上的應用二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章31移動電話殼體攝象機殼體手鋸殼體鎂合金在3C產品和手動工具上的應用攝象機殼體攝象機殼體移動電話殼體手鋸殼體二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章32鎂合金照相機外殼鎂合金手機外殼二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章33銅合金的密度大、熔點高，價格較貴；力學性能高，其絕對值超過鋅、鋁和鎂等合金；銅合金在大氣中及海水中都有良好的抗蝕性能；具有小的摩擦因數，耐磨性也很好；疲勞極限和導熱性都很高；線膨脹系數較小；銅合金的導電性能好，并且具有抗磁性能。四、銅合金二、壓鑄合金分類及主要性質1）壓鑄銅合金的特點

壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章34四、銅合金二、壓鑄合金分類及主要性質2）壓鑄銅合金的應用

壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章35

在電力行業中，用來制作變壓器、開關插接元件和聯接器等；在電機制造中，用來制作定子、轉子和軸頭等；在五金行業中，一般用來制作耐高溫、耐蝕、耐磨的構件，如管道配件、汽車撥叉、標牌、門鎖、家具配件、消防噴頭、五金裝飾件等。應用實例（1）銅合金軸承銅合金管件水咀本體水龍頭二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章36應用實例（2）二、壓鑄合金分類及主要性質

壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章375.鉛合金和錫合金

Pb合金和Sn合金是壓鑄生產中最先使用的合金。但由于其力學性能不高，這類合金的年產量很低。

用加有銻（Sb）和銅的錫基合金能制造出精度很高的壓鑄件-----制造煤氣表和水表中數碼齒輪的理想材料，-----制造復雜的電氣儀表小零件。目前，在專門的高速壓鑄機（熱壓室）上仍在繼續進行印刷鉛字的小規模生產。合金的密度大，抗腐蝕性好，----制造汽車平衡重塊或蓄電池電極二、壓鑄合金分類及主要性質壓鑄成形工藝與模具設計（第2版）——第2章38合金的選