Aluminiumgusslegierung ZL107 (ZAlSi7Cu4): Eine hoch kupferverstärkte Legierung, Erläuterung ihrer hochfesten Eigenschaften und technischen Anwendungen

Als nationale chinesische Norm (GB/T 1173) in derHochfeste Aluminium-Silizium-Kupfer-Gusslegierungtypische Vertreter derZL107 (ZAlSi7Cu4) mit Hilfe vonHöhere Festigkeit, gute Gussleistung und hervorragende Verstärkungswirkung durch Wärmebehandlungbekannt ist. Die Legierung wird hergestellt vonSilizium (Si) für die Fließfähigkeit des Gusses und Kupfer (Cu) als Hauptverstärkungselement.Die T5- oder T6-Wärmebehandlung bietet ein Festigkeitsniveau, das dem von Aluminium-Kupfer-Legierungen nahe kommt, während die Gießbarkeit besser als bei Aluminium-Kupfer-Legierungen ist.Mittelfeste Gussteile mit hohen statischen Belastungen und komplexen FormenEs ist das ideale Material für die Bereiche Automobil, Kraftmaschinen und allgemeine Ausrüstung.

Der nationale Grad für ZL107 ist ZAlSi7Cu4.

• Nationale StandardnoteGemäß GB/T 1173 ist seine QualitätZAlSi7Cu4. Der Name spiegelt direkt sein Kernlegierungssystem wider: Silizium (Si) und Kupfer (Cu).
• Branche/Unternehmenscode::ZL107 Es ist eine weit verbreitete Bezeichnung für dieses Material in Zeichnungen, Handbüchern und Unternehmensnormen der Gießereiindustrie.
• Wesentliche Merkmale::Mittlerer Siliziumgehalt (6,5-7,51 TP3T) Gewährleistet eine gute Fließfähigkeit des Gusses;Höherer Kupfergehalt (3,5-4,5%) Dies verleiht ihm eine erhebliche Wärmebehandlungsverstärkung, um eine hohe Festigkeit im T5- oder T6-Zustand zu erreichen, allerdings auf Kosten einer gewissen Dehnung und Korrosionsbeständigkeit.

Tabelle der Zusammensetzung der Aluminiumlegierung ZL107 (basierend auf GB/T 1173 typischen Anforderungen)

Element einer Menge	Inhaltsbereich (wt%)	funktionale Rolle
Silizium (Si)	6.5-7.5	Wichtigste Legierungselemente. Bietet eine gute Fließfähigkeit des Gusses, Beständigkeit gegen Heißrissbildung und partielle Mischkristallverfestigung.
Kupfer (Cu)	3.5-4.5	Kernstärkende Elemente. Die Bildung einer mit Al₂Cu verstärkten Phase verbessert die Festigkeit und Härte bei Raumtemperatur erheblich.
Magnesium (Mg)	0,3-0,5 (einschließlich einiger Normen)	Ergänzende stärkende Elemente. Bildet Mg₂Si mit Silizium, das in Synergie mit Al₂Cu die Festigkeit weiter erhöht.
Eisen (Fe)	≤ 0.5	Verunreinigende Elemente. Müssen kontrolliert werden, um die Bildung spröder Phasen zu vermeiden.
Mangan (Mn)	≤ 0.5	Kann hinzugefügt werden, um die schädlichen Auswirkungen von Eisen zu neutralisieren.
Zink (Zn)	≤ 0.3	Verunreinigungen.
Titan (Ti)	0,1-0,2 (kann hinzugefügt werden)	Getreideraffinerie.
Aluminium (Al)	Toleranz (d. h. zulässiger Fehler)	Material des Substrats.

ZL107 Physikalische und mechanische Eigenschaften Parametertabelle (Metalltyp Guss, typische Werte)

Leistungsindikatoren	Besetzung (F)	T5-Alterungszustand	T6 Mischkristall + Alterungszustand	Positionierung und Interpretation der Leistung
Dichte	2,72-2,74 g/cm³	--	--	Geringfügig höher als Aluminium-Silizium-Magnesium-Legierungen.
Zugfestigkeit (Rm)	180-220 MPa	250-280 MPa	290-330 MPa	Ausgezeichnete Festigkeit im Zustand T6Das Niveau des hochfesten Aluminiumgusses wurde erreicht.
Streckgrenze (Rp0,2)	100-130 MPa	180-210 MPa	220-260 MPa	Die Streckgrenze ist nach der Wärmebehandlung stark erhöht, und die Tragfähigkeit ist hoch.
Dehnung (A)	2.0-4.0%	2.0-3.0%	1.5-2.5%	Geringere Plastizitätist der Preis für das Streben nach hoher Intensität.
Brinell-Härte (HB)	70-80	90-105	100-120	Hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit nach T6.
Hochtemperaturfestigkeit (200°C)	üblich	günstig	talentiert	Durch den Zusatz von Kupfer wird die Leistung bei hohen Temperaturen verbessert.
Mobilität beim Gießen	günstig	--	--	Der mittlere Siliziumgehalt sorgt für eine gute Formfüllkapazität.
Korrosionsbeständigkeit	mäßig	mäßig	mäßig	Höherer Kupfergehalt, weniger korrosionsbeständig als kupferfreie Legierungen, erfordert einen Oberflächenschutz.

Wege zur Leistungsverbesserung und Prozessmerkmale

Die Leistung des ZL107 beruht auf seinerKupferverstärktes Blei, angetrieben durch WärmebehandlungDer technische Weg:

1. Kupfer ist der Grundstein der StärkeDer höhere Kupfergehalt (3,5-4,5%) ermöglicht die Ausscheidung einer großen Anzahl diffuser Al₂Cu-verstärkter Phasen nach der Wärmebehandlung, was der Hauptgrund für seine hohe Festigkeit ist.
2. Wärmebehandlung als Leistungsmotor::
   • T5 (künstliche Alterung)Direkte künstliche Alterung im Gusszustand, kann eine gewisse Verfestigung unter der Bedingung einer kontrollierten Verformung erreichen, geeignet für Teile mit hohen Anforderungen an die Dimensionsstabilität.
   • T6 (Lösung + vollständige künstliche Alterung)Das Ergebnis ist eine Spitzenfestigkeit, die sich für tragende Bauteile eignet, wobei jedoch die Gefahr von Verformungen durch die Lösungshärtung berücksichtigt werden sollte.
   • Feste Lösungstemperaturen müssen beachtet werdenNormalerweise bei 515-525 °C, da eine zu hohe Temperatur zu einer Überverbrennung der Kupferphase führt.
3. Breite Anpassungsfähigkeit der Gießverfahren: Anwendbar aufSandguss, Metallguss, FeingussEine Vielzahl von Prozessen, aber wegen seiner hohen Kupfergehalt, heiß Rissbildung Tendenz ist etwas höher als die Aluminium-Silizium-Magnesium-Legierungen, die Gestaltung des Gießens System sollte beachtet werden.

Entsprechende internationale Karten

ZL107 hat eine Reihe von ähnlichen internationalen Gegenstücken, aber es ist wichtig, die leichten Unterschiede in der Zusammensetzung zu beachten:

• Chinesischer nationaler Standard::ZAlSi7Cu4 (GB/T 1173)
• Amerikanische Norm: Am nächsten ist 319.0 (Al-Si6Cu4), dessen Zusammensetzungsbereiche im Wesentlichen übereinstimmen, ist ein typisches internationales Gegenstück von ZL107.
• EU-Norm::DE AC-45400 (Al-Si8Cu3) hat einen etwas höheren Siliziumgehalt und einen etwas niedrigeren Kupfergehalt;DE AC-46200 (Al-Si8Cu3) ist ähnlich.
• Japanischer Standard::AC2B 或 AC4Baber Sie müssen die spezifischen Zutaten überprüfen.
• internationale Norm::AlSi7Cu4 (ISO 3522).

Anwendung von ZL107 in der Gießereiindustrie

auf der Grundlage seinerHohe Festigkeit, gute Gießbarkeit und Kosteneffizienzwird der ZL107 hauptsächlich in den folgenden Bereichen eingesetzt:

1. Automobil- und Kraftmaschinenbau (Mainstream-Anwendungen)
   • Komponenten des MotorsZylinderkopf (nicht hitzebelasteter Bereich), Ansaugrohr, Ölwanne, Steuerradgehäuse, Motorlager.
   • ÜbertragungssystemGetriebegehäuse, Kupplungsgehäuse, Verteilergehäuse.
   • BremssystemGehäuse des Hauptbremszylinders, Gehäuse des Vakuumverstärkers.
2. Allgemeine mechanische Ausrüstung
   • Pumpen- und Ventilgehäuse: Mittel- und Hochdruck-Ölpumpen, Hydraulikventilgehäuse, Wasserpumpengehäuse.
   • Übertragungsteil: Gehäuse von Untersetzungsgetrieben und Industriegetrieben.
   • Motor-Gehäuse: Hochleistungsmotorgehäuse, Generatorendkappen.
3. Bau- und Landmaschinen
   • Endkappe des Hydraulikzylinders, Verbindungsbügel, Getriebegehäuse.
4. Elektroinstallationsmaterial
   • Hochspannungsschaltergehäuse, Kabelverbindungskasten, Motorlüfter.

ZL107 Aluminiumlegierung Häufig gestellte Fragen

Q1：Was ist der Hauptunterschied zwischen ZL107 und ZL104, ZL105? Wie wählt man den Typ aus?

• vergleichende Analyse::
  • ZL107::Hoher Kupfergehalt (3,5-4,51 TP3T), mittlerer Siliziumgehalt (71 TP3T), kann geringe Mengen an Magnesium enthalten.Hohe Festigkeit (insbesondere nach T6), aber geringe Dehnung und durchschnittliche Korrosionsbeständigkeit. In der Nähe der US 319.0.
  • ZL104::Kupferfrei, siliziumreich (9%), magnesiumhaltig.Gute Gießbarkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, aber mittlere Festigkeit.
  • ZL105::Kupfer mittel (1-1,5%), Silizium niedrig (5%), magnesiumhaltig.Hohe Festigkeit, mittlere Dehnung, gutes Verhalten bei hohen Temperaturen.
  • Auswahl: ErforderlichMaximale Festigkeit bei geringen DehnungsanforderungensaisonalZL107(T6); erforderlichGute Gießbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, mäßige FestigkeitsaisonalZL104(a) Der Bedarf anHöhere Festigkeit in Verbindung mit einem gewissen Grad an ZähigkeitsaisonalZL105.

F2: Wie lauten die allgemeinen Prozessparameter für die Wärmebehandlung von ZL107?

• Typisches T6-Verfahren (nur als Anhaltspunkt, muss je nach Gussteil angepasst werden):
  • Mischkristallbehandlung: 515-525°C × 6-12 Stunden.Aushärtung in warmem Wasser (60-80°C)(Hinweis: Die Temperatur sollte nicht zu hoch sein, um ein Überkochen zu vermeiden).
  • künstliches Zeitlimit: 160-180°C × 6-10 Stunden, luftgekühlt.
  • Das T5-Verfahren (direkte Aushärtung im gegossenen Zustand) kann ebenfalls angewandt werden, mit einer etwas geringeren Festigkeitssteigerung, aber mit einem geringeren Risiko der Verformung, und ist für Teile mit komplexen Formen geeignet.

Q3: Wie ist die Gießeigenschaft von ZL107? Gibt es eine große Tendenz zur Heißrissbildung?

• Gute Gießeigenschaften, aber Vorsicht vor thermischer Rissbildung. Mit einem Siliziumgehalt von etwa 7% ist die Fließfähigkeit für die meisten mäßig komplexen Teile ausreichend. Aufgrund des höheren Kupfergehalts ist das Erstarrungsintervall jedoch größer, dieEtwas höhere Neigung zur Heißrissbildung als Legierungen mit hohem Siliziumgehalt wie ZL104. Bei der Konstruktion des Gießsystems und der Speiser muss auf die Nachschwindung geachtet werden, um Risse in den heißen Fugen zu vermeiden.

Q4: Wie ist die Korrosionsbeständigkeit von ZL107? Braucht es eine Oberflächenbehandlung?

• mäßig. Der höhere Kupfergehalt macht sie weniger korrosionsbeständig als die kupferfreien ZL101A, ZL104. im Freien oder in feuchten Umgebungen eingesetzt.Oberflächenschutz wird empfohlenDie eloxierte Schicht kann gräulich und etwas weniger homogen sein, z. B. durch Lackieren, Eloxieren (die eloxierte Schicht kann gräulich und etwas weniger homogen sein).

F5: Wie hoch ist die Schweißreparaturleistung von ZL107?

• Untere Mitte. Höhere Kupfergehalt, Schweißen thermische Rissbildung Tendenz ist mehr offensichtlich. Für Argon-Lichtbogenschweißen Füllung Schweißen, ist es notwendig, umVorwärmen (150-200°C)Die Auswahl geeigneter Aluminium-Silizium-Kupfer-Drähte, die Nachschweißung fürStressabbauIm Folgenden sind einige Beispiele für die zu verwendenden Schweißverfahren aufgeführt. Bei wichtigen tragenden Teilen sollten großflächige Schweißnähte so weit wie möglich vermieden werden.

F6: In welchem Verhältnis stehen ZL107 und A319.0? Sind sie austauschbar?

• Sehr ähnlich, kann als die entsprechenden Noten in den Normen von China und den USA angesehen werden.Der Zusammensetzungsbereich von A319.0 (Si 5,5-6,5%, Cu 3-4%) unterscheidet sich geringfügig von dem von ZL107 (Si 6,5-7,5%, Cu 3,5-4,5%), aber die Leistungsintervalle überschneiden sich stark. In der technischen Praxis werden die beiden Werkstoffe oft als austauschbar angesehen, was anhand der spezifischen Zusammensetzung und der Überprüfung der Eigenschaften nach der Wärmebehandlung bestätigt werden muss.

📊 Erweiterte Säule: Vergleich von ZL107 und verwandten Legierungen

Vergleichsmaßstab	ZL107 (ZAlSi7Cu4)	ZL104 (ZAlSi9Mg)	ZL105 (ZAlSi5Cu1Mg)	A319.0 (AFSL)
Silizium (Si)%	6.5-7.5	8.5-10.5	4.5-5.5	5.5-6.5
Kupfer (Cu)%	3.5-4.5	≤0.1	1.0-1.5	3.0-4.0
Magnesium (Mg)%	0.3-0.5	0.17-0.35	0.4-0.6	≤0.10
Zugfestigkeit (T6)	290-330 MPa	240-270 MPa	280-320 MPa	275-310 MPa
Dehnung (T6)	1.5-2.5%	1.5-3.0%	1.5-3.0%	1.5-2.5%
Mobilität beim Gießen	günstig	talentiert	günstig	günstig
Typische Kosten	mäßig	低	mäßig	Mittel (bei Einfuhren etwas höher)