Aleación de fundición de aluminio ZL107 (ZAlSi7Cu4): una aleación reforzada con cobre de alta resistencia, explicación de sus propiedades de alta resistencia y aplicaciones de ingeniería.

Como norma nacional china (GB/T 1173) en elAleación de aluminio-silicio-cobre para fundición de alta resistenciarepresentantes típicos de laZL107 (ZAlSi7Cu4) medianteMayor resistencia, buen rendimiento de la fundición y excelente efecto de refuerzo del tratamiento térmicoes conocida. La aleación se fabricaSilicio (Si) para la fluidez de la colada y cobre (Cu) como principal elemento de refuerzo.El tratamiento térmico T5 o T6 proporciona un nivel de resistencia cercano al de las aleaciones de aluminio-cobre, conservando al mismo tiempo una mejor procesabilidad de la fundición que las aleaciones de aluminio-cobre.Piezas de fundición de resistencia media con cargas estáticas elevadas y formas complejasEs el material ideal para los sectores de la automoción, la maquinaria eléctrica y el equipamiento general.

El grado nacional de ZL107 es ZAlSi7Cu4.

• Grado Estándar NacionalSegún GB/T 1173, su grado esZAlSi7Cu4. El nombre refleja directamente su sistema de aleación central: silicio (Si) y cobre (Cu).
• Industria/Código de empresa:ZL107 Es una denominación muy utilizada para este material en los planos, manuales y normas empresariales de la industria de la fundición.
• Características principales:Contenido medio de silicio (6,5-7,51 TP3T) Garantiza una buena fluidez de colada;Mayor contenido de cobre (3,5-4,5%) Esto le confiere una importante capacidad de refuerzo mediante tratamiento térmico para lograr una alta resistencia en las condiciones T5 o T6, pero a expensas de cierto alargamiento y resistencia a la corrosión.

Tabla de composición de la aleación de aluminio ZL107 (basada en los requisitos típicos de GB/T 1173)

elemento de un conjunto	Gama de contenidos (wt%)	papel funcional
Silicio (Si)	6.5-7.5	Principales elementos de aleación. Proporciona buena fluidez de colada, resistencia al agrietamiento en caliente y refuerzo parcial de la solución sólida.
Cobre (Cu)	3.5-4.5	Elementos básicos de refuerzo. La formación de la fase reforzada con Al₂Cu mejora significativamente la resistencia y la dureza a temperatura ambiente.
Magnesio (Mg)	0,3-0,5 (algunas normas incluidas)	Elementos auxiliares de refuerzo. Forma Mg₂Si con silicio, que sinergiza con Al₂Cu para aumentar aún más la resistencia.
Hierro (Fe)	≤ 0.5	Elementos de impureza. Deben controlarse para evitar la formación de fases frágiles.
Manganeso (Mn)	≤ 0.5	Puede añadirse para neutralizar los efectos nocivos del hierro.
Zinc (Zn)	≤ 0.3	Impurezas.
Titanio (Ti)	0,1-0,2 (puede añadirse)	Refinador de grano.
Aluminio (Al)	tolerancia (es decir, error permitido)	Material del sustrato.

ZL107 Tabla de parámetros de propiedades físicas y mecánicas (fundición de tipo metálico, valores típicos)

Indicadores de resultados	Reparto (F)	T5 estado de envejecimiento	T6 solución sólida + estado de envejecimiento	Posicionamiento e interpretación del rendimiento
densidad	2,72-2,74 g/cm³	--	--	Ligeramente superior a las aleaciones de aluminio-silicio-magnesio.
Resistencia a la tracción (Rm)	180-220 MPa	250-280 MPa	290-330 MPa	Excelente resistencia en estado T6Se ha alcanzado el nivel de aluminio fundido de alta resistencia.
Límite elástico (Rp0,2)	100-130 MPa	180-210 MPa	220-260 MPa	El límite elástico aumenta considerablemente tras el tratamiento térmico, y la capacidad de carga es elevada.
Alargamiento (A)	2.0-4.0%	2.0-3.0%	1.5-2.5%	Menor plasticidades el precio de perseguir la alta intensidad.
Dureza Brinell (HB)	70-80	90-105	100-120	Alta dureza y buena resistencia al desgaste después de T6.
Resistencia a altas temperaturas (200°C)	habitual	favorable	talento	La adición de cobre mantiene mejor las propiedades a altas temperaturas.
Movilidad de fundición	favorable	--	--	El contenido medio de silicio garantiza una buena capacidad de llenado del molde.
resistencia a la corrosión	moderado	moderado	moderado	Un mayor contenido de cobre, menos resistente a la corrosión que las aleaciones sin cobre, requiere una protección de la superficie.

Vías de mejora del rendimiento y características del proceso

Las prestaciones del ZL107 proceden de suPlomo reforzado con cobre, tratamiento térmico impulsadoLa ruta técnica:

1. El cobre es la piedra angular de la fuerza: El mayor contenido de cobre (3,5-4,5%) permite la precipitación de un gran número de fases difusas reforzadas con Al₂Cu tras el tratamiento térmico, razón fundamental de su elevada resistencia.
2. El tratamiento térmico como motor de rendimiento:
   • T5 (envejecimiento artificial)Envejecimiento artificial directo en estado fundido, puede obtener cierto fortalecimiento bajo la condición de controlar la deformación, adecuado para piezas con altos requisitos de estabilidad dimensional.
   • T6 (solución + envejecimiento artificial completo)Se obtiene la máxima resistencia y es adecuado para componentes estructurales de carga, pero debe tenerse en cuenta el riesgo de distorsión que puede causar el endurecimiento por disolución.
   • Hay que tener cuidado con las temperaturas de las soluciones sólidas: Normalmente se realiza a 515-525°C, una temperatura demasiado elevada tiende a provocar la sobrecombustión de la fase de cobre.
3. Amplia adaptabilidad de los procesos de fundiciónAplicable aFundición en arena, fundición de metales, fundición a la cera perdidaUna variedad de procesos, pero debido a su alto contenido de cobre, tendencia al agrietamiento en caliente es ligeramente superior a las aleaciones de aluminio-silicio-magnesio, el diseño del sistema de fundición debe tenerse en cuenta.

Tarjetas internacionales correspondientes

ZL107 tiene varios homólogos internacionales cercanos, pero es importante señalar las ligeras diferencias de composición:

• Norma nacional china:ZAlSi7Cu4 (GB/T 1173)
• American StandardEl más cercano es 319.0 (Al-Si6Cu4), los rangos de composición coinciden básicamente, es un homólogo internacional típico de ZL107.
• Norma de la UE:ES AC-45400 (Al-Si8Cu3) es ligeramente superior en silicio y ligeramente inferior en cobre;ES AC-46200 (Al-Si8Cu3) es similar.
• Estándar japonés:AC2B 或 AC4Bpero hay que comprobar los ingredientes específicos.
• norma internacional:AlSi7Cu4 (ISO 3522).

Aplicación de ZL107 en la industria de la fundición

basado en suAlta resistencia, buena colabilidad y rentabilidadcaracterísticas, ZL107 se utiliza principalmente en los siguientes campos:

1. Automoción y maquinaria eléctrica (aplicaciones principales)
   • Componentes del motorCulata (zona de no alta carga térmica), tubo de admisión, cárter de aceite, cárter de distribución, soportes del motor.
   • sistema de transmisiónCarcasa de la transmisión, carcasa del embrague, carcasa del distribuidor.
   • sistema de frenadoCaja del cilindro maestro de freno, caja del reforzador de vacío.
2. Equipamiento mecánico general
   • Carcasas de bombas y válvulas: Bombas de aceite de media y alta presión, cuerpos de válvulas hidráulicas, carcasas de bombas de agua.
   • pieza de transmisión: Carcasas de reductores, cajas de engranajes industriales.
   • Carcasa del motor: Carcasas de motores de alta potencia, tapas de generadores.
3. Maquinaria agrícola y de construcción
   • Tapa del cilindro hidráulico, soporte de conexión, caja de transmisión.
4. equipo de electricista
   • Carcasa del interruptor de alta tensión, caja de empalme de cables, ventilador del motor.

Preguntas frecuentes sobre la aleación de aluminio ZL107

Q1：¿Cuál es la principal diferencia entre ZL107 y ZL104, ZL105? Cómo seleccionar el tipo?

• análisis comparativo:
  • ZL107:Cobre alto (3,5-4,51 TP3T), silicio medio (71 TP3T), puede contener pequeñas cantidades de magnesio..Alta resistencia (especialmente después de T6), pero bajo alargamiento y resistencia media a la corrosión.. Cerca de US 319.0.
  • ZL104:Sin cobre, con alto contenido en silicio (9%) y magnesio.Buena colabilidad, excelente resistencia a la corrosión, pero resistencia media.
  • ZL105:Cobre medio (1-1,5%), silicio bajo (5%), con magnesio.Alta resistencia, alargamiento medio, buen comportamiento a altas temperaturas.
  • selección: ObligatorioMáxima resistencia con bajos requisitos de alargamientoestacionalZL107(T6); obligatorioBuena colabilidad y resistencia a la corrosión, resistencia moderadaestacionalZL104(a) La necesidad deMayor resistencia combinada con un cierto grado de tenacidadestacionalZL105.

P2: ¿Cuáles son los parámetros generales del proceso de tratamiento térmico para ZL107?

• Proceso típico T6 (sólo como referencia, debe ajustarse en función de la pieza fundida):
  • tratamiento de soluciones sólidas515-525°C × 6-12 horas.Endurecimiento en agua caliente (60-80°C)(Nota: la temperatura no debe ser demasiado alta para evitar una cocción excesiva).
  • límite de tiempo artificial160-180°C × 6-10 horas, refrigerado por aire.
  • También puede utilizarse el proceso T5 (envejecimiento directo en estado fundido), con una ganancia de resistencia ligeramente inferior, pero con menos riesgo de deformación, y es adecuado para piezas con formas complejas.

P3: ¿Cuáles son las propiedades de fundición del ZL107? ¿Existe una gran tendencia al agrietamiento en caliente?

• Buenas propiedades de fundición, pero hay que tener cuidado con el agrietamiento térmico. Con un contenido de silicio de alrededor de 7%, la fluidez es suficiente para la mayoría de las piezas medianamente complejas. Sin embargo, debido al mayor contenido de cobre, el intervalo de solidificación es más amplio, elTendencia ligeramente superior al agrietamiento en caliente que las aleaciones con alto contenido en silicio como ZL104.. El diseño del sistema de colada y de las bandas debe prestar atención a la contracción de reposición para evitar grietas en las juntas calientes.

P4: ¿Cuál es la resistencia a la corrosión del ZL107? ¿Necesita tratamiento superficial?

• moderado. El mayor contenido de cobre lo hace menos resistente a la corrosión que los ZL101A, ZL104 sin cobre. utilizados al aire libre o en ambientes húmedos.Se recomienda proteger la superficieLa película anodizada puede ser grisácea y ligeramente menos homogénea, como la pintura, el anodizado (la película anodizada puede ser grisácea y ligeramente menos homogénea).

P5: ¿Cuál es el rendimiento de reparación por soldadura de ZL107?

• Media baja. A mayor contenido de cobre, la tendencia al agrietamiento térmico de la soldadura es más evidente. Para la soldadura de relleno con arco de argón, es necesarioPrecalentamiento (150-200°C)El uso de alambres adecuados de aluminio-silicio-cobre, post-soldaduraalivio del estrésA continuación se dan algunos ejemplos de los tipos de soldadura que deben utilizarse. En el caso de piezas de carga importantes, deben evitarse en la medida de lo posible las soldaduras de parche de gran tamaño.

P6: ¿Qué relación hay entre ZL107 y A319.0? ¿Son intercambiables?

• Muy parecido, puede considerarse el grado correspondiente en las normas chinas y americanas.La gama de composición del A319.0 (Si 5,5-6,5%, Cu 3-4%) difiere ligeramente de la del ZL107 (Si 6,5-7,5%, Cu 3,5-4,5%), pero los intervalos de rendimiento se solapan en gran medida. En la práctica de la ingeniería, ambos suelen considerarse materiales intercambiables, sujetos a confirmación basada en la composición específica y la verificación de las propiedades tras el tratamiento térmico.

📊 Columna ampliada: Comparación de ZL107 y aleaciones afines.

dimensión de comparación	ZL107 (ZAlSi7Cu4)	ZL104 (ZAlSi9Mg)	ZL105 (ZAlSi5Cu1Mg)	A319.0 (AFSL)
Silicio (Si)%	6.5-7.5	8.5-10.5	4.5-5.5	5.5-6.5
Cobre (Cu)%	3.5-4.5	≤0.1	1.0-1.5	3.0-4.0
Magnesio (Mg)%	0.3-0.5	0.17-0.35	0.4-0.6	≤0.10
Resistencia a la tracción (T6)	290-330 MPa	240-270 MPa	280-320 MPa	275-310 MPa
Alargamiento (T6)	1.5-2.5%	1.5-3.0%	1.5-3.0%	1.5-2.5%
Movilidad de fundición	favorable	talento	favorable	favorable
Costes habituales	moderado	bajar (la cabeza)	moderado	Media (ligeramente superior para las importaciones)