铝及铝合金的基础知识.

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第一章 铝及铝合金的基础知识

第一节 铝及铝合金的性质

在有色金属中，铝是应用最广泛的一类金属。其产量仅次于钢铁。铝的发现，至目前还只有二百多年的历史。但由于它具有资源丰富，生产成本低，用途广泛等特点，因此铝工业在近百年的时间内得到了迅猛的发展，随着科学技术的发展及人民生产水平的提高，铝箔应用也越来越广泛。它已经渗透到了人们的日常生活中。

铝及铝合金的性质，概括起来，主要有以下几个方面：

１ 比重小。含铝量为99.5%的工业纯铝的比重为2.7克/立方厘米,只有铁和铜的三分之一左右。

２ 导电性好。铝箔电阻系数（２０℃）为2.67微欧毫米/米，相当于铜导电能力的６０－６５％。但相同体积铝的重量只有铜的三分之一，因此按体积计算，铝的导电能力优于铜。

３ 良好的导热性。铝箔导热系数（０－１００℃）为0.54卡/厘米·秒·度,比铁的导热率约大三倍。工业上许多热变换器散热材料，如目前很大的空调器散热片，都是铝及铝合金制成。

４ 强度高。铝中加入少量的锰、镁、铜、铁等，具有良好的机械性能。

５ 良好的塑性。适合于各种加工，可压成薄板可箔，拉成细丝，磨成细粉和挤压成复杂开头的型材。

６ 良好的抗腐蚀．性能。纯铝在空气中，其表面会迅速跟氧结合，生成一层致密的氧化铝薄膜（ＡＬ２Ｏ３），此层致密的薄膜可以防止里面的铝继续氧化，对铝的内部起到保护作用。

７ 反射能力很强。铝箔反射率在８５％以上。

８ 铝具有银白色光泽、无毒、保鲜性好、防腐、防温、防干燥、不透气、不透光，因此，铝箔被广泛地用作各种食品、药用、香烟的包装上。

９ 焊接性能较差。

第二节 铝及铝合金的牌号及状态

铝及铝合金的牌号及状态以往都是采用国内统一的表示方法，即汉语拼音加顺序号，自９６年起，这种表示方法已经停止使用，目前采用的是国际四位数字体系的表示方法。

１ 合金牌号

合金牌号采用的是四位数字体系表示方法，其中：第一位代表合金的系列，如第一位数字为１，则代表为纯铝系列，第一位数字为２－８，则代表不同系列的铝合金。

具体的合金组别按下列主要合金元素划分:

纯铝: 1××××

Cu 2××××

Mn ３××××

Ｓi 4××××

Mg 5××××

Mg+Si 6××××

Zn 7×××× 铝加工培训教材 第2页共31页

其它元素 8××××

备用组 9××××

1××××组表示纯铝，其最后两数字表示最低铝 百分含量中小数点后面的两位。牌号的第２位数字表示合金元素或杂质极限含量的控制情况，如果第２位为０，则表示其杂质极限含量无特殊控制，如果是１－９，则表示对一项或一项以上的单个杂质或合金元素极限含量有特殊控制。

2××××－８××××牌号中的最后两位数字没有特殊意义，仅用来识别同一组中的不同合金，其第２位表示改型情况。如果第２位为０，则表示为原始合金，如果是１－９，则表示是改型合金。

表一示出了目前我公司常用的铝合金的化学成份

表一 我公司常用铝合金品种及化学成份

牌 化 学 成 份 (%,不大于)

号 Si Fe Cu Mn Mg Ni Zn V Ti Zr 其余 Al

单个 合计

1145 Si+Fe:0.55 0.05 0.05 0.05 - 0.05 0.05 0.03 -- 0.03 -- 99.45

1100 Si+Fe:0.95 0.05 0.05 -- -- 0.10 -- --- --- 0.05 0.15 99.00

-0.20

1235Si+Fe:0.65 0.05 0.05 0.05 -- 0.10 0.05 0.06 -- 0.03 -- 99.35

8011 0.55 0.7 0.05 0.05 0.05 -- 0.10 --- 0.08 -- 0.05 0.15 余量

-0.65 –0.85

HL01 0.15 0.2 0.05 0.2 0.05 -- --- --- 0.10 -- 0.05 0.15 >99.00

-0.28 -0.25

2 铝及铝合金的状态及代号

2.1 基本原则

1.,基础状态代号用一个英文大写字母表示

2.细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示

2.2 基础状态代号

基础状态代号、名称及说明与应用见表二

代号 名称 说明与应用

O 退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品

H 加工硬化状态 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（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。Ｈ后面必须跟两或三位阿拉伯数字

2.3 细分状态代号

1. H的细分状态

在字母H后面添加两位阿拉伯数字(H××),或三位阿拉伯数字(H×××)表示 铝加工培训教材 第3页共31页

的细分状态.

2. H××状态

a.H后面的第1位数字表示该状态的基本处理程序,如:

H1 未经附加热处理,只经加工硬化即所需强度的状态.

H2 加工硬化及不完全退火的状态,适用于加工化程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.H2与的H1具有相同的最小极限抗拉强度值,但延伸率比H1稍高.

b.H后面的第2位数字表示产品的加工化程度,数字8表示硬状态,

对于O(退火)和H×8之间的状态,应在H×代号后分别添加从1到7的数字来表示,在H×后添加数字9表示比H×8加工硬化程度更大的硬化状态。

第二章 轧制原理

轧制过程，是轧辊与轧件相互作用时，轧件被轧辊拉进旋转的轧辊之间，受到压缩发生塑性变形的过程。通过轧制，使金属具有了一定的尺寸和形状。

※第一节 轧制过程的基本概念

１．变形指数

在轧制过程中,在工程上常用如下变形指数表示其变形量程度：

△ｈ

ε＝ ×100% (1-1)

Ｈ

上式上,△h代表压下量，Ｈ代表轧前厚度，ε称为相对压下量，或加工率。

加工率分道次加工率与总加工率两种，道次加工率是指某一个轧制道次轧制前后厚度变化计算的值。而总加工率有两种计算方法，一种是计算两次退火间的总加工率，一般说来，它反映了金属的加工性能；一种是计算退火后的产品在逐道次轧制后，至各道次总的加工率。

一般工业上将轧后长度与轧前长度之比称为延伸系数，用λ表示

根据体积不变法则，且忽略宽展，延伸系数也可以写成如下形式：

Ｈ １

λ＝ ＝ （１－２）

ｈ １－ε

2 变形区及变形区长度

变形区：即处于轧辊之间产生塑性变形的金属所处的区间。而在轧制理论中，变形区一般为轧件的入口端与出口端之间的区间，如图１－１中的ＡＢＣＤ区域

变形区

○

Ａ

Ｂ

Ｃ Ｄ 铝加工培训教材 第4页共31页

图１－１

在变形区中，接触弧ＡＢ的水平投影叫做变形区长度，根据数学方法，我们可以很容易的得出变形区长度的计算公式：

ｌ＝√ＲΔｈ （１－３）

式中：Ｒ：工作辊的半径

Δｈ：绝对压下量

（１－３）给出了对称轧制过程中变形区长度的计算公式。

3 接触角

接触弧ＡＢ的长度所对应的圆心角称为接接触角。其计算公式如下：

Δｈ

cosα=1－ （１－４）

２Ｒ

3 咬入角

咬入角是轧辊作用于轧件之合力与辊心连线所夹的角，在轧辊开始咬入轧件入角等于正常轧制时的接触角，此时，接触角等于零。随着轧件的咬入，咬入角逐渐减小，接触角逐渐增大，当轧制过程建立后，咬入角等于接触角的一半。

5 前滑和后滑

ａ）前滑

在轧制过程中，轧件的出口速度高于该处轧辊圆周速度的现象称为前滑。前滑值用轧辊出口断面上轧件与轧辊速度的相对差值来表示：

Ｖｈ－ｖ

Ｓｈ＝ ×１００％ （１－５）

ｖ

式中：Ｓｈ：前滑值

Ｖｈ：轧辊出口断面轧件的速度

ｖ： 轧辊的圆周速度

b)后滑

与前滑相对应，后滑，是指轧件垢入口速度小于入口断面上轧辊水平速度的现象，同样，后滑值用入口断面上的轧辊水平分速度与轧件入口速度差的相对值来表示。

Ｖcosα-VH

ＳＨ＝ ×100% (１－６)

Vcosα

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前滑区

后滑区

图1-2

如图１－２所示，在轧制过程中，由于金属的流动，在变形区中形成了后滑区与前滑区.

6 中性角

前滑区和后滑区，两者的分界面称为中性面，而所谓的中性角，就是指前滑区接触弧所对应的圆心角。通常用γ来表示。

＃第二节 影响轧制过程因素分析

轧制过程金属的变形及变形抗力受许多因素的影响，这些因素的影响在生产条件下又常常表现为不同形式，而且各因素之间又互为影响。使轧制过程复杂化。为研究方便，我们将复杂因素分解为单一因素，以便正确反映各种因素对轧制过程影响的实质。