SAE J452 2003 SAE铸造铝合金的化学成分、机械和物理性能200851023122468182.doc

SAE J452 2003年12月修订版SAE（汽车工程师学会）国际车辆表观信息报告一般信息SAE铸造铝合金的化学成分、机械和物理性能前言此文件依据新的SAE技术标准部的格式，除此之外，没有其它任何改动。1. 范围SAE铸造铝合金的相关标准涉及很大范围的铸件，包括一般用途和特殊用途的铸件，但不包括所有的商业用合金。近些年来，铝合金已经被很多编码体系采纳，见表1。最近，SAE推荐使用UNS编码体系来区别这些材料，铸件主要通过砂模铸造、永久铸模铸造和拉模铸造方法制取；然而，外壳空模、熔模铸造、石膏型铸造以及其他一些不常用的铸造方法也被采用，如果合金没有所需的特性，推荐生产商可以考虑这些方法。2. 引用的文件2.1 适用的出版物 以下出版物这里组成一组规范，如没有其它说明，以SAE的最新版本为准。2.1.1 ASTM出版物可从ASTM（美中试验材料协会）索取ASTM E 29使用有效测试数据测试规范适用性的方法ASTM E 34铝及铝合金化学分析测试方法ASTM E 117生铅的点到面光谱分析方法ASTM B 557变形和铸造铝合金及镁合金的张力测试方法3. 铸件类型通用铸造铝合金通常有两种类型：不可热处理的和可热处理的。不可热处理合金一般在铸态使用(F)，可以进行退火+回火处理(O)，消除铸造应力或减少加工畸变。可热处理合金一般在某种热处理状态下使用，这是由于热处理可以提高强度，处理制度通常是高温固溶处理+水淬+低温时效处理（T6）。在T7条件下，铸件进行高温固溶处理后时效，可得到中高温下使用时性能稳定，切削时不易变形的产品。有时不进行人工时效处理，铸件经淬火后自然时效使用(T4)；有时（尤其用于高温时）不进行固溶处理，只进行稳定化处理或时效处理(T5)，这种热处理可取得一定的应力松弛，通过调整热处理制度可以取得较好综合性能，而且常用的处理制度可以形成一组热处理规范。合金名称浇铸类型(1)相近规范典型应用和一般资料信息UNSANSISAEASTM联邦AMS室温和高温强度很高；良好的冲击强度和塑性；高成本铸造合金。拉伸强度和屈服强度高，中等塑性；经T4热处理具有良好的断裂强度，用于汽车和航天结构件。歧管、阀体以及要求压力密封性的相近铸件。一般用于活塞用合金，还用于空冷气缸盖和推杆导向阀。主要用于空冷气缸盖，以及高性能汽油发动机活塞。高强度和抗震性的一般结构铸件。合金295.0的变性合金，用于永久铸模。常用低成本合金；良好的浇铸特性。近似于319.0的一般合金，但塑性较低、切削性较好。近似于合金355.0和356.0，但塑性较低。主要用于汽车压缩活塞。常用低成本永久铸模合金，用于发动机部件、发动机室、调速轮室和变速器部件。活塞用合金，低膨胀率。活塞用合金。高强度优质铸造合金。通常用于高强度、中等塑性和压力密封性要求的地方，如泵体和液冷气缸盖。近似于合金355.0，但塑性较高。用于高强度和高塑性的复杂铸件。近似于合金356.0，但塑性较高。近似于合金A357.0，但塑性较高。具有良好塑性的高强度结构合金。具有良好塑性的高强度结构合金A02010A02060A02080A02220A02420A02950A02960A03190A03280A03320A03330A03360A03390A03540A03550A33550A03560A13560A03570A13570A03590201.0206.0208.0222.0242.0295.0296.0B319.0328.0332.0333.0336.0339.0354.0355.0C355.0356.0A356.0357.0A357.0359.0382380343938329327332331321334322335323336SPMSPMSPMSPMSPMSPMSPMSPMPMPMPMPMSPMSPMSPMSPMSPMSPMSPMB26B26B108B26B108B26B108B26B108B26B108B108B108B108B686B26B108B26B108B686B26B108B26B108B686B108B108B686B108QQ-A-601QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-596QQ-A-596QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-5964229423742224231428242104212421442804281421542174284428642184219表1SAE铸造铝合金的典型应用和相近规范表1SAE铸造铝合金的典型应用和相近规范（续）合金名称浇铸类型相近规范典型应用和一般资料信息UNSANSISAEASTM联邦AMS很好的浇铸特性；良好的抗腐蚀性；用于高机械性能要求的地方，取代合金413。优良的浇铸性能；适于由冷室浇铸机生产的薄壁或复杂铸件；高的抗腐蚀性能；较合金360.0略高的机械性能。近似于合金A380.0，但适用于冷室机。良好的浇铸特性和抗腐蚀性能；不适于薄件；只适于冷室机。近似于合金380.0，但可铸性较好。常用高流动性合金；用于薄壁铸件和大型铸锭。高耐磨性；用于气缸滑块、传输甭、空气压缩室、小型发动机曲柄轴箱和空气调节活塞。近似于合金390.0，但主要是砂模铸造和永久模铸造。近似于合金390.0。适于大型薄壁拉模铸件，很难切削和抛光。高抗腐蚀性；优良的可铸性；用于带薄部的复杂铸件，很难切削和抛光。用于带薄部的复杂铸件；良好的抗腐蚀性能；中等强度和高塑性。良好的铸造特性和耐蚀性。良好的可铸性；优良的塑性和耐冲击性能；用于强梁支架和涡轮发电机压缩室。中等强度；很高的抗腐蚀性能。高强度结构合金；要求特种铸造和热处理；易于应力腐蚀失效。优良的抗震和抗腐蚀性能、形状稳定性和切削性；用于计算机元件、结构件、光学设备和其它考虑应力断裂的地方。高强度常用合金；优良的切削性和形状稳定性；高耐腐蚀性；可被阳极化。近似于合金705.0，但强度较高，塑性较差。高强度常用合金，近似于合金705.0和707.0；易于抛光。常用结构铸件，强度等同于合金295.0但无须热处理，浇铸特性略差于合金295.0。近似于合金710.0。A03600A13600A03800A13800A03830A03840A03900A13900A23900A04130A14130A24430A34430A14440A05140A05200A05350A07050A07070A07100A07120A07130360.0A360.0380.0A380.0383.0384.0390.0A390.0B390.0413A413.0B443.0C443.0A444.0514.0520.0535.0705.0707.0710.0712.0713.030930830638330330535304320324311312313310315DDDDDDDSPMDDDSPMDSSSSSPMSPMSSSPMB85B85B85B85B85B85B85B85B26B108B85B26B26B26B26B108B26B108B26B26B26 B108QQ-A-591QQ-A-591QQ-A-591QQ-A-591QQ-A-591QQ-A-591QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-591QQ-A-601QQ-A-601QQ-A-601QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-601QQ-A-596QQ-A-601QQ-A-601QQ-A-601QQ-A-5964290429142401. S砂模铸造；PM永久模铸造；D拉模铸造。4. 浇铸类型和合金节选砂模铸造较永久模铸造或拉模铸造允许更大的尺寸公差，总体壁厚和帽口较永久模铸造或拉模铸造的大，此工艺可生产具有良好内部完整性的部件，近来发展起来的自动高压砂模形模法使批量生产砂模铸件成为可能（相对于硬模和拉模铸造，砂模铸造减少了修模时间，这就有利于部件投入生产）。永久模铸造可以缩小尺寸公差，对于相同的化学成分，可得到较砂模铸造略高的机械性能，使用可操纵的型芯可形成内外空腔，并带不随金属型芯抽出的底切部，此种称之为半永久模铸造，此工艺可以生产出具有良好内部完整性的铸件。半永久模铸造和永久模铸造通常采用两种方法浇铸：重力浇铸（金属液直接倒入模内），低压浇铸（金属液从封装低压空气的炉内压入模内）。拉模铸造已用于大量生产汽车部件，它比砂模铸造和永久模铸造取得更小的尺寸公差。此工艺可得到更小的总体壁厚和帽口，铸件重量较轻，还可以浇铸设计和取向要求的一些小孔，拉模铸件表面较光，但有时会由于熔模剂的使用而恶化。如果表面需要抛光，出于成本因素的考虑，此特点是非常有利的。尺寸均匀、重量轻、帽口小使末道加工成本降低，这一点，再加上铸锭轻、浇口切除、浇铸速度高并能在铸态使用等，使拉模铸造成本比其它工艺低很多，即使加工成本要高一些。拉模铸造冷速很快，试棒的拉伸强度值和屈服强度值很高，但是内部完整性较差，这就使得其性能指标较低。小水口高压喷射金属液，可能带来夹杂、固化现象以及实际浇铸设计不利于形成完整区域，从而产生内部缺陷，大大降低实际部件的性能水平，所以生产商和用户应该在设计、规划和各个阶段的控制方面紧密合作，以取得满意的铸件质量。 5. 图样设计在铸造铝合金砂模铸造的图样设计时，缩孔的允许值见表2A，此值会随铸件的形状和尺寸不同而略有不同。建议生产商考虑图样设计，以保证取得最好的产品。表2所提供的信息基于美国铸造工人学会的一项研究。6. 化学成分化学分析根据ASTM E 34（铝及铝合金化学分析测试方法）进行，或者根据生产商和购买商协商认同的其它标准进行，此分析可以利用光谱法，如有争议，以ASTM E 34提供的方法分析的结果为准。为了与表3列出的成分范围相对应，需对测量值或计算值进行四舍五入，数据的小数点后的具体位数根据ASTM E 29（数据小数点位数标定的推荐方法）的方法确定。7. 机械及物理性能SAE铸造合金的典型物理性能见表4，机械性能是对标准试样的测试值，这些试样在尽量接近的浇铸凝固条件下重复浇铸，若非测试设备要求，不容许加工。表5中砂模铸造合金的性能是由直径0.5英寸（12.7mm）的标准测试试棒得到的，无急冷处理；表6中永久模铸造合金的性能也是由直径0.5英寸（12.7mm）的标准测试试棒得到的，表7中给出的拉模铸造合金的典型拉伸强度是由直径0.25英寸（6.4mm）的标准测试试棒得到的，见ASTM B 557（变形和铸造铝合金及镁合金的张力测试方法）表2ASAE铝合金特性合金名称铸造特性UNSANSISAE浇铸类型图样缩孔允许值(1)热裂抗力压力密封性流动性凝固收缩趋势In/ft%A02010A02060A02080A02220A02420A02950A02960A03190A23190A03280A03320A03330A03360A03390A03540A03550A33550A03560A13560A03570A13570A03590A03600A13600A03800A13800201.0206.0208.0222.0242.0295.0296.0B319.0B319.0328.0332.0333.0336.0339.0354.0355.0C355.0356.0A356.0357.0A357.0359.0360.0A360.0380.0A380.0382380343938329329327332331321334322335323336309308306SPMSPMSPMSPMSPMSPMSPMSPMSPMPMPMPMPMSPMSPMSPMSPMSPMSPMSPMDDDD5/32(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)(2)(2)(2)(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)5/32(2)(2) (2) (2) (2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)(2)(2)(2)(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)1.30(2)(2) (2) (2) (2)44444434.4444222211211211111111111122111133333334344322221222211111111111112211113333333333332222111111121212121212121111444433344433232212332312121111111122表2ASAE铝合金特性（续）合金名称铸造特性UNSANSISAE浇铸类型图样缩孔允许值(2)热裂抗力(3)压力密封性流动性(4)凝固收缩趋势(5)In/ft%A03830A03840A03900A13900A23900A04130A14130A24430A34430A14440A05140A05200A05350A07050A07050A07070A07100A07120A07130383.0384.0390.0A390.0B390.0413A413.0B443.0C443.0A444.0514.0520.0535.0705.0705.0707.0710.0712.0713.038330330535304320324311311312313310315DDDSPMDDDSPMDSSSSSPMSPMSSSPM(2)(2)(2)5/32(2)(2)(2)5/32(2)(2)5/325/321/101/103/16(2)3/16(2)3/163/163/16 (2)(2)(2)(2)1.30(2)(2)(2)1.30(2)(2)1.301.300.830.831.56(2)1.56(2)1.561.561.56(2)1133331111244435555555511333322113455534343334111111111135543444444443312554454544451. 1代表最好，5代表最差。2. 不适用于永久模铸造和拉模铸造，允许值是对普通砂模铸件，缩孔要求随设计和尺寸的不同而不同。3. 合金对激冷和经过脆化温度时产生的热应力的承受能力。4. 液态合金在模具中的流动能力5. 伴随合金凝固体积的减小和液体补缩的数量。注：浇铸类型：S砂模铸造；PM永久模铸造；D拉模铸造。表2BSAE铝合金特性合金其它特性UNSANSI标准热处理耐腐蚀性(1)切削性(2)抛光性能(3)电镀性能(4)阳极化行为(5)氧化物保护层(6)高温强度(7)焊接性(8)钎焊适宜性(9)A02010A02060A02080A02220A02420A02950A02960A03190A23190A03280A03320A03330A03360A03390A03540A03550A33550A03560A13560A03570A13570A03590A03600A13600A03800A13800A03830A03840A03900A13900A23900A04130A14130A24430A34430A14440201.0206.0208.0222.0242.0295.0296.0B319.0B319.0328.0332.0333.0336.0339.0354.0355.0C355.0356.0A356.0357.0A357.0359.0360.0A360.0380.0A380.0383.0384.0390.0A390.0B390.0413A413.0B443.0C443.0A444.0是是是是是是是是是是仅时效是是仅时效是是是是是是是是否否否否否否否是否否否否否否44444343333333333222222344443332332211312233343243433433344333334444455411222244454354433333344333333335555411111122223243212211122111113322223332444454554444444444444455555544222443333233233222222233555533232112113333232232223333222222311133453444443222223223221111133444444433111否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否有限否否注：浇铸类型：S砂模铸造；PM永久模铸造；D拉模铸造。表2BSAE铝合金特性（续）合金其它特性UNSANSI标准热处理耐腐蚀性(1)切削性(2)抛光性能(3)电镀性能(4)阳极化行为(5)氧化物保护层(6)高温强度(7)焊接性(8)钎焊适宜性(9)A05140A05200A05350A07050A07070A07100A07120A07130514.0520.0535.0705.0707.0710.0712.0713.0否是可选仅时效是仅时效仅时效仅时效111222221111111111111111543322211122222111223332(10)35555545444444否否否是是是是是注：浇铸类型：S砂模铸造；PM永久模铸造；D拉模铸造。1. 基于5%盐雾试验（ASTM B 117）2. 综合分级基于切削特性、抛光质量和工具寿命；对可热处理合金，分级基于T6热处理，其它热处理，特别是退火，可能级别较低。3. 综合分级基于常规抛光程序抛光速度和质量。4. 标准方法电镀铸件的能力。5. 根据硫酸电解液中阳极化以后的色彩、亮度和均匀性分级。6. 根据涂层和基体合金耐腐蚀性能综合分级。7. 在260摄氏度持续加热时的拉伸强度和屈服强度。8. 用同样的材料作焊料时的熔焊能力。9. 能够承受钎焊温度而无过分畸变和熔化的能力10. 不推荐超过93摄氏度使用。表3SAE铸造铝合金的化学成分(1)其它总量0.100.150.500.350.150.150.350.500.500.500.500.500.500.150.150.150.150.150.150.150.150.250.250.500.500.500.500.200.20单个0.05(3)0.050.050.050.050.050.050.050.050.050.050.05(6)0.050.100.10Ti0.15-0.350.15-0.300.250.250.250.250.250.250.250.250.250.250.250.250.200.250.200.250.200.200.04-0.200.200.200.20Sn0.050.150.150.350.350.150.35Zn0.101.00.80.350.350.501.01.01.51.01.00.351.00.100.350.100.350.100.050.100.100.500.503.03.03.03.00.100.10Ni0.050.350.501.7-2.30.350.350.500.250.500.502.0-3.00.5-1.50.50.50.50.50.30.50Cr0.250.350.25Mg0.15-0.550.15-0.350.100.15-0.351.2-1.80.030.050.100.10-0.500.20-0.60.50-1.50.05-0.500.7-1.30.5-1.50.40-0.60.40-0.60.40-0.60.20-0.450.25-0.450.45-0.60.40-0.70.5-0.70.40-0.60.40-0.60.100.100.100.100.45-0.650.45-0.65Mn0.2-0.500.2-0.50.500.500.350.350.350.500.800.20-0.60.50.50.350.500.100.50(5)0.100.35(5)0.100.030.100.100.350.350.500.500.500.500.100.10Cu4.0-5.24.2-5.03.5-4.59.2-10.73.5-4.54.0-5.04.0-5.03.0-4.03.0-4.01.0-2.02.0-4.03.0-4.00.50-1.51.5-3.01.6-2.01.0-1.51.0-1.50.250.200.050.200.200.600.603.0-4.03.0-4.02.0-3.03.0-4.54.0-5.04.0-5.0Fe0.150.151.21.51.01.01.21.01.21.01.21.01.21.20.200.6(5)0.200.6(5)0.200.150.200.202.01.32.01.31.31.31.30.50Si0.100.102.5-3.52.00.70.7-1.52.0-3.05.5-6.55.5-6.57.5-8.58.5-10.58.0-10.011.0-13.011.0-13.08.6-9.44.5-5.54.5-5.56.5-7.56.5-7.56.5-7.56.5-7.58.5-9.59.0-10.09.0-10.07.5-9.57.5-9.59.5-11.510.5-12.016.0-18.016.018.0产品S,PMS,PMS,PMS,PMS,PMSPMS,PMS,PMSPMPMPMPMPMS,PMS,PMS,PMS,PMS,PMS,PMS,PMDDDDDDD S,PMSAE382380343938329329327332331321334322335323336309308306383303ANSI201.0206.0208.0222.0242.0295.0296.0B319.0B319.0328.0332.0333.0336.0339.0354.0355.0C355.0356.0A356.0357.0A357.0359.0360.0A360.0380.0A380.0383.0384.0390.0 A390.0UNSA02010A02060A02080A02220A02420A02950A02960A03190A23190A03280A03320A03330A03360A03390A03540A03550A33550A03560A13560A03570A13570A03590A03600A13600A03800A13800A03830A03840A03900A13900表3SAE铸造铝合金的化学成分（续）其它总量0.200.250.250.150.250.150.150.150.150.150.150.150.200.25单个0.100.050.050.050.050.05(8)0.050.050.050.050.10Ti0.200.250.200.250.250.10-0.250.250.250.250.15-0.250.25Sn0.150.150.150.15Zn1.50.500.500.350.500.100.150.152.7-3.34.0-4.56.0-7.05.0-6.57.0-8.0Ni0.100.500.500.50Cr0.2-0.40.2-0.40.4-0.60.35Mg0.45-0.650.100.100.050.100.053.5-4.59.5-10.66.2-7.51.4-1.81.8-2.40.6-0.80.5-0.650.20-0.5Mn0.500.350.350.350.350.100.350.150.10-0.250.40-0.60.40-0.60.050.100.6Cu4.0-5.01.01.00.150.60.100.150.250.050.200.200.35-0.650.250.4-1.0Fe1.32.01.30.82.00.200.500.300.150.80.80.500.501.1Si16.0-18.011.0-13.011.0-13.04.5-6.04.5-6.06.5-7.50.350.250.150.200.200.150.300.25产品DDD S,PMDSSSSS,PMS,PMSSS,PMSAE30535304320324311312313310315ANSIB390.0413A413.0B443.0C443.0A444.0514.0520.0535.0705.0707.0710.0712.0713.0UNSA23900A04130A14130A24430A34430A14440A05140A05200A05350A07050A07070A07100A07120A071301. 没有范围的地方所列值为最大值，铝为余量。2. S砂模铸造；PM永久模铸造；D拉模铸造。3. 还含0.40-1.0%的银。4. 成分限于前面列出的SAE合金334略有不同。5. 若铁超过0.45%，锰含量不低于铁的一半。6. 还含0.04-0.07%的铍。7. SAE35近似于B443.0，实际的SAE35就是443.0，它已被B443.0代替。8. 还含0.003-0.007%的铍和最大0.002%的硼。表4SAE铸造合金的典型物理性能合金密度熔化范围(1)导电性IACS导热性W/(m.K)热膨胀系数，10-6UNSANSI热处理Lb/ln2Kg/m2FC68-212F每F20-100C每C68-572F每F20-300C每CA02010A02060A02080A02220A02420A02950A02960A03190A23190A03280A03320A03330A03360A03390A03540A03550201.0206.0208.0222.0242.0295.0296.0B319.0B319.0328.0332.0333.0336.0339.0354.0355.0T6T7T4FT4T55T6T70T551T61T650T571(2)T61T77T4T6T62T7T4T6(2)T7FT5T6T61T5T6FT6T5(2)F(2)T5(2)T6(2)T7(2)T551(2)T65T551(2)T61T51T6T62(2)T7T710.1010.1010.1010.1010.1010.1010.1010.1010.1070.1070.1070.1070.1020.1020.1020.1020.1020.1020.1020.1020.1010.1010.1010.1010.1010.1010.1010.0980.0980.1000.1000.1000.1000.1000.0980.0980.0980.0980.0980.0980.0980.0980.0982800280028002800280028002800280029602960296029602820282028202820282028202820282028002800280028002800280028002720272027702770277027702770272027202720272027202720272027202720995-1200995-12001010-1200970-1160970-1160970-1160970-1160970-1160965-1155965-1155965-1155965-1155990-1175990-1175990-1175990-1175970-1190970-1190970-1190970-1190970-1170970-1170970-1170960-1120960-1120960-1120960-11201025-11051025-1105970-1080960