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

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。

表1—SAE铸造铝合金的典型应用和相近规范1.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2A—SAE铝合金特性表2A—SAE铝合金特性（续）1.1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2B—SAE铝合金特性注：浇铸类型：S—砂模铸造；PM—永久模铸造；D—拉模铸造。

表2B—SAE铝合金特性（续）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。

SAE J452 2003年12月修订版表3—SAE铸造铝合金的化学成分(1)11/24SAE J452 2003年12月修订版表3—SAE铸造铝合金的化学成分（续）12/24SAE J452 2003年12月修订版1.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。

13/24SAE J452 2003年12月修订版表4—SAE铸造合金的典型物理性能14/24SAE J452 2003年12月修订版表4—SAE铸造合金的典型物理性能（续）1.大概熔化范围是一种经验数据，没有精确的值，通常化学成分和工艺的不同都会导致所给数据的偏差。

2.冷铸样品，所有其它样品都是粘性砂模铸造。

3.拉模铸造合金的有效温度范围是20-200摄氏度。

4.估计值。

15/24SAE J452 2003年12月修订版表5—SAE砂模铸造合金的机械性能极限(1)16/24SAE J452 2003年12月修订版表5—SAE砂模铸造合金的机械性能极限(1)（续）1.从直径0.005的铸造试棒测试取得的数据，具体参考ASTM B 557图8，测试过程参考ASTM B 557。

2.硬度值仅供参考。

3.经验数据。

4.机械性能依赖于具体合金的铸造工艺和热处理制度，这些合金通常以最优质量应用，工艺技术尚未标准化，可参考具体铸造厂应用的性能极限。

17/24SAE J452 2003年12月修订版表6 —SAE永久模铸造合金的机械性能极限(1)18/24SAE J452 2003年12月修订版表6 —SAE永久模铸造合金的机械性能极限(1)（续）1.从直径0.005的铸造试棒测试取得的数据，具体参考ASTM B 557图8，铁模铸造，测试过程参考ASTM B 557。

2.硬度值仅供参考。

3.经验数据。

表7 —SAE拉模铸造合金的机械性能极限(1)1.测试试棒参考ASTM B 557图13，拉模铸造，测试过程参考ASTMB 557，从商业铸件的取样不能与以上数据对比。

19/24SAE J452 2003年12月修订版从铸件加工的测试试样的性能会因取样位置而不同，从薄处取样的性能可能会优于浇铸测试试棒，而取自厚部或浇铸口附近的样品性能会较低，这种关系不只是铝合金，所有的金属铸件都一样。

一般情况下，从铸件加工的测试试样用作接受或否定的基础，它们的机械性能由生产商和购买商协商而定。

不同的铸造测试试样用于金属质量的控制，在热处理状态下用作热处理工艺的控制，因此，这些测试试样要与它们所代表的铸件一同热处理，设计安全系数涵盖商业铸件与合金规定的性能之间的差异。

8.热处理命名体系—铸造铝合金的热处理命名体系包括三个名称：F,O和T,定义如下：F—铸态—铸造结束后未经任何热处理。

O—退火—对铸件消除应力，此处理产生最好的塑性和尺寸稳定性，但是强度和硬度最低。

T—热处理—对合金热处理以使其稳定。

T后常跟一个或多个数字，定义具体的热处理，第一个数字代表最基本的热处理，后续数字代表对初始基本热处理的演变，如T5是对合金的一种热处理，T51是对T5的演变，T52又是另一种演变等等。

T的分支或者说基本的热处理类型解释如下：T4—固溶热处理+淬火+自然时效—固溶热处理是将合金加热到熔点一下某个温度保温一段时间，这就促进合金中的扩散、固溶或均一化以消除合金成分偏析，随后组成的弥散分布造成合金均匀的硬化和强化，此过程发生在稍高于人工时效的温度或室温，这称之为自然时效。

某些合金在从固溶处理温度淬火以后，为达到预期的或稳定的状态，自然时效需要3到14天时间，对T4演变的数字通常指名淬火介质。

20/24T5—对铸件只进行人工时效—从浇铸温度冷却以后，不用固溶处理直接人工时效，这是为提高机械性能或尺寸稳定性，同时，T5可以避免固溶和淬火处理时产生畸变。

T6—固溶热处理+淬火+人工时效—提高机械性能和尺寸稳定性。

T7—固溶热处理+淬火+稳定化处理—稳定到达到最大强度的时效条件，以得到某些特殊性能，或使得部件在比T6时效温度高的温度使用。

表8列出了铸造铝合金的典型热处理制度注：不同热处理的时间排序通常要取得最优的结果，如，室温自然时效要在固溶处理之后或人工时效或稳定化处理之前，另外，固溶处理之后，需要快速淬火以得到所需机械性能。