《耐热高强韧铸件用铝合金锭》国家标准解读

随着我国铝工业发展从“量”为主进入到“质”为主的新阶段，资源、能源、环境和高技术产品开发等一系列新问题逐渐成为制约产业发展的瓶颈。努力走可持续发展的道路，依靠科技进步去克服铝工业可持续发展道路上的种种障碍，用高新技术改造传统产业已经成为铝工业可持续发展的关键。2007年国家下达了“新型高强度铸造铝合金材料研发及产业化”科技支撑计划项目，该材料是贵州华科铝材料工程技术研究有限公司与贵州铝厂、贵州大学、贵州科学院、四川大学等在承担国家科技支撑计划实施过程中，自主研发的具有优异的铸造性能和综合力学性能的新材料，目前已在全国有色金属标准化技术委员会注册211ZX系列牌号5个。该系列新材料采用普通合金化元素为原料，生产成本较现有高强度铝合金有显著降低，而综合力学性能又处于国际领先水平，具有“四高三好”特征高强、高韧、高硬、高温或耐热，成形性好、加工性好、循环性好，集成了传统高强、高韧、高温铝合金的优点，因此特别适合“十二五”乃至更长时期内支撑中国铝工业的创新发展、跨越发展和科学发展。在技术专利化、专利标准化、标准产业化、产业市场化的指引下，制定了GB/T294342012耐热高强韧铸件用铝合金锭国家标准。1标准概况2011年9月向国家标准化技术委员会提出了该系列新材料之一211Z1铸造铝合金锭国家标准的制定计划，得到国标委及有色标委会高度重视和大力支持，2011年12月国家标准化技术委员会下达了耐热高强韧铸造铝合金锭国家标准制定计划（国标委综合【2011】82号），任务完成时间为2012年，由贵州华科铝材料工程技术研究有限公司、贵州省理化测试分析研究中心、贵州省标准化院为负责起草。标准编制组经认真收集、整理、分析、研究国内、外相关技术资料及相关标准，确定标准的主要技术内容，采集产品样品，分别在北京有色金属研究总院、郑州轻金属研究院、贵州省冶金有色金属产品质量监督检验站、贵州省航天风华精密设备有限公司等进行产品性能测试，获得了大量的试验数据。最后，在综合分析、研究相关资料及数据的基础上，对技术要素、性能指标等进行了确定，完成了标准征求意见稿。2012年3月20日编制组发函58家相关单位，同时由有色标委会在有色标准信息网上挂网广泛征求意见，3月2730日由有色标委会在杭州市萧山主持召开了标准的讨论会，来自25家单位的49名与会代表对标准的征求意见稿进行了认真地讨论，编制组根据讨论会上各代表提出的意见和建议及相关单位的反馈意见，完成了标准预审稿。2012年6月2629日在辽宁沈阳有色标委会组织来自16家单位的27名代表对标准的预审稿逐条进行了讨论，提出了宝贵意见，形成了标准的送审稿。2012年9月46日在贵州贵阳标准审定通过，2012年12月31日标准批准发布。2标准内容解读本标准共分为7个部分，包括范围，规范性引用文件，要求，试验方法，检验规则，标志、包装、运输、贮存，订货单（或合同）内容。其中要求共6个部分化学成分、力学性能、针孔度、断口组织、外观质量、其它。21化学成分化学成分规定了主要合金元素CU、MN、TI、ZR等9种元素的质量分数范围，对FE、SI进行了限量规定，其他杂质总量和单个作了限定（表1）。其中RE为稀土总量，B和C两种元素根据需要加入和测定，对铝的质量分数计算作了说明。化学成分分析按照GB/T20975（化学分析方法）或GB/T7099（光电直读光谱法）进行均可，仲裁分析方法为GB/T20975（化学分析方法）。需要注意的是任一试样的化学成分不合格时，判该批产品不合格。化学成分测定方法中GB/T2097526铝及铝合金化学分析方法第26部分碳含量的测定红外吸收目前仍在报批阶段，预计2013年上半年批准实施。22力学性能力学性能主要规定了T6和T5状态的室温拉伸性能的抗拉强度和断后伸长率。350高温拉伸性能、布氏硬度、冲击吸收能量仅作为参考指标，在有需要时参考（表2）室温拉伸试验方法不是按照GB/T2281金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法进行，而是按照GB/T16865变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法进行，据悉GB/T16865修订完成，目前仍在报批阶段，预计2013年上半年批准实施。试样采用的是不经加工的随炉金属型单铸试样，在铸造稳定阶段在流槽中用取样勺取出足够的铝液，浇注到专用的试样铸型中，每批取个试样。试样要求如图1，图中R为过渡圆弧半径，25MM；D0为平行部分的直径，12025MM；L0为原始标距，5D0；LC为平行长度，L0D0高温拉伸试验时，试样通过对满足室温拉伸试样进一步机加工成图2所示试样，然后按照GB/T4338金属材料高温拉伸试验方法进行。图中R1、R2为过渡圆弧半径，10MM；D为平行部分的直径，1001MM；L为原始标距，5D；LT为台阶间距，L02D。冲击性能试验采用经机加工后符合GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法规定的U型缺口试样进行，每批3个样。硬度检测时试样按照GB/T2311金属材料布氏硬度试验第1部分试验方法规定进行，每批2个样。要特别注意的是所有的力学性能指标检测用样品均需按照GB/T25745铸造铝合金热处理进行热处理。23针孔度从同批铸锭中任取一锭，在浇口对面锭长四分之一处，锯切厚度为2530MM的针孔度检验用试样，将其断面加工至表面粗糙度RA值不大于16M，并用酒精、丙酮或汽油清洗干净，按照JB/T79463进行检验，要求不大于JB/T79463的三级。24断口组织从同批铸锭中任取一锭，在浇口对面锭长四分之一处，由底部锯至不大于锭厚三分之一处，打断铸锭即制得试样，目视检验方法，铸锭断口组织应致密，不允许有熔渣及夹杂物。25外观质量通过正常光照下逐块目视检验外观质量，铸锭表面应整洁，不允许有霉斑及外来夹杂物。但允许有轻微的夹渣及修整痕迹或因浇注收缩而引起的轻微裂纹存在。26其他铸锭形状、规格应便于包装、运输及使用；铸锭其他要求由供需双方具体商定，并在订货单（或合同）中注明。3特别说明力学性能要求是该标准独具特点，在现有的相关标准（如GB/T8733铸造铝合金锭）中，均没有反映高温性能和冲击性能指标，只在有的文献手册中有记录；同时相关欧盟标准及美国ASTM标准中对硬度指标也仅供参考，不作为合格与否的判定依据，因此在本标准中规定高温力学性能指标、硬度、冲击吸收能量只作为参考指标，不作为验收依据。需方如有其他特殊性能要求，可由供需双方另行协议。其他指标体系如化学成分、断口组织等参考和引用了现行的相关标准。当检验结果显示任一试样的化学成分不合格时，判该批产品不合格。任一试样的室温拉伸性能、针孔度、断口组织、检验结果不合格时，在该批产品中取双倍数量的试样重复试验，重复试验结果全部合格，则判整批产品合格；如其中仍有不合格，判该批产品不合格。任一铸锭的外观质量不合格时，判该块铸锭不合格。任一试样的高温拉伸性能、硬度、冲击性能检验结果不合格时，应供需双方协商处理。所有技术要求检验用样品均由供方提供。我国原铝产量位居世界之首，但在高新技术合金材料的研究、推广应用上还有很大的上升空间。就铸造铝合金而言，GB/T8733铸造铝合金锭作为铸造铝合金的基础标准，覆盖了铸造铝合金的一般通用性要求，但由于没有包含高强韧铸造铝合金等高新技术材料，无法满足航天、航空、重型机械、精密仪表、电子器件等一些特殊需求，本标准是对GB/T8733的补充，它的制定填补了国内空白。4结语本标准的发布和实施不仅能规范和引导211Z1耐热高强韧铸造铝合金的质量控制，同时将为生产商、用户提供最基本的技术依据。它的制定将为建立和完善中