ZL108鋳造アルミ合金：リン変成とT6熱処理がトップピストン材を形成するまで

ピストン用鋳造アルミ合金の傑出した代表として。ZL108 (ZAlSi12Cu2Mg1) による優れた高温強度、低熱膨張係数、優れた耐摩耗性と耐熱性とよく知られている。この合金は典型的な共晶アルミシリコン合金複雑な合金設計と厳格な熱処理により、エンジン・シリンダー内で厳しい熱負荷と機械的負荷が交互にかかるピストン部品に最適化され、高温出力性能と耐久性の正確なバランスを実現している。

ZL108の国家等級はZAlSi12Cu2Mg1である。

• ナショナル・スタンダード・グレードGB/T 1173によると、等級は以下の通り。ZAlSi12Cu2Mg1.この名前は、ケイ素（Si）、銅（Cu）、マグネシウム（Mg）というコア合金システムを直接反映している。
• 業界/企業コード::ZL108 は、エンジンの設計と製造の分野で一般的に使用されている材料の呼称である。
• 典型的な状況ほとんどの場合、次のように始まる。T6条件（溶液処理＋完全人工熟成） 特に高温で最高の総合性能を得るために使用される。

ZL108アルミ合金成分表

要素別	含有量範囲（wt%）	機能的役割
ケイ素 (Si)	11.0-13.0	過共晶含有量..低熱膨張と高耐摩耗性を提供するが、リン(P)変成によって初期のシリコン相を精製する必要がある。
銅（Cu）	1.0-2.0	主な高温強化要素.耐熱性Al₂Cu相の形成は、高温強度と硬度を著しく向上させる。
マグネシウム (Mg)	0.4-1.0	主な強化要素.Mg₂Si相が形成され、Cuとともに室温および高温強度を提供する。
マンガン (Mn)	0.3-0.9	耐熱性を向上させ、耐熱性相を形成し、鉄（Fe）の有害な影響を緩和する。
ニッケル（Ni）	0.3-0.9	重要な耐熱要素.安定した耐熱相を形成し、耐高温クリープ性を向上させる。
チタン（Ti）	≤0.20	穀物精製業者。
アルミニウム（Al）	許容誤差	基板材料。

ZL108 物理的および機械的特性パラメータ表（金型鋳造、T6状態の代表値）

パフォーマンス指標	数値範囲	コア・ストレングスの説明
密度	2.68-2.70 g/cm³	--
室温引張強さ（Rm）	250-280 MPa	ピストン構造負荷の要件を満たす高強度レベル。
高温引張強度（250）	≥ 120 MPa	コアの強み高温下でも十分な強度を維持し、ピストン上部の割れや歪みを防ぐ。
伸び (A)	≤ 1.0%	可塑性に乏しいのは、高度に強化された共晶組織特有のものである。
ブリネル硬度（HB）	100-130	高剛性これにより、優れた耐摩耗性が確保される。
線膨張係数 (20-200°C)	18.5-20.0 × 10-⁶/°C	コアの強みほとんどのアルミ合金よりも低く、シリンダーライナーとのマッチングが良く、シリンダーのクリアランスをコントロールするのに適している。
容積安定性	优	T6トリートメントは、長期間の使用でも寸法変化が少ない。

パフォーマンス向上の道筋と技術の鍵
ZL108の性能の実現は、洗練された連動工程の組み合わせに依存している：

1. 合金組成の精密制御耐熱性相の最適な組み合わせを形成するためには、Si、Cu、Mg、Niの含有量を正確に調整する必要があります。それは厳密に管理されなければならない。リン（P）劣化処理の共晶組織を改良するためである。新生シリコン相これは、良好な機械的特性と機械加工性の前提条件である。
2. 独自の熱処理システム（T6）::
   • 固溶体処理可溶性強化相の十分な溶解を可能にするため、通常は505±5℃で行う。
   • 人工的な時間制限安定した補強相を形成するために、高温（例えば200～220℃）で長時間エージングを行う。高温特性と組織安定性のために特別に最適化されている.
3. 高度な鋳造プロセス採用金属型重力鋳造或低圧鋳造緻密で均質な鋳造状態の組織を得る。優れた鋳造プロセスは、その後の熱処理と性能の基礎となる。

対応する国際等級
古典的なピストン合金として、国家規格に対応するものがある：

• 中国国家規格::ZAlSi12Cu2Mg1 (GB/T 1173)
• アメリカン・スタンダード::A332.0 (ASTM、非常に近い）
• EU規格::EN AC-48000 (EN 1706)
• 日本規格::AC9A 或 AC9B (日本工業規格）

鋳物産業におけるZL108の応用
その用途は非常に特殊で、ほぼ独占的である。内燃機関の熱端コア部品::

1. ピストン（絶対的主流用途）
   • ディーゼルエンジン用ピストン中型・大型トラック、建設機械、船舶用ディーゼルエンジン用ピストン（優れた高温強度と耐摩耗性を利用）。
   • 高性能ガソリンエンジン用ピストン大排気量、高過給、高出力密度ガソリンエンジン用ピストン。
   • モディファイド＆レーシング・ピストン耐熱性と強度が極端に要求される場合。
2. その他の耐熱・耐摩耗部品
   • エンジンローター特殊エンジンの回転部品。
   • コンプレッサー・ピストン高圧エアーコンプレッサー
   • ブレーキキャリパーピストン(一部の高性能要件において）。

ZL108アルミニウム合金 よくある質問

Q1：ZL108の最大の技術的難点は何ですか？

• 鋳造と劣化.過共晶組成のため、融液は粗大な析出物を生成する。シリコン一次結晶その結果、基板に深刻な切り傷が生じ、劇的な性能低下と加工困難が生じる。これは、精密なリン（P）劣化処理(Cu-P中間合金を加えるなどして）一次シリコンを精製する。コア技術の閾値.

Q2: ZL108の伸長が低いのはなぜですか？

• 今回が初めての受賞となる。高強度、高硬度、低膨張率避けられない代償過共晶シリコン相と多数の耐熱性金属間化合物（Cu、Mg、Niを含む）は、望ましい高温特性を提供する一方で、材料の塑性と靭性を著しく低下させる。

Q3：ZL108ピストンにはどのような表面処理が必要ですか？

• さらに性能を高めるため、ZL108ピストンには多くの場合、表面処理が施されている：
  • 陽極酸化ピストン上部のリング溝や燃焼室表面に硬い酸化アルミニウム膜を形成し、燃焼効率を高める。耐熱性、耐摩耗性.
  • グラファイト・コーティングピストンスカートに固体潤滑剤をスプレーし、摩耗と摩擦の低減を改善する。
  • 息巻く例：初期慣らしを容易にするために錫メッキを施す。

Q4: ZL108は、ZL109や共晶合金などの一般的なピストン材料と比べてどうですか？

• ZL108（共晶あたり）::より高いSi含有量（11-13%）属最も低い熱膨張係数と最高の耐摩耗性しかし、鋳造と機械加工が最も難しく、コストがかかる。次のような用途に適している。熱負荷が最も深刻その時だ。
• ZL109（共晶／亜共晶）および類似の合金Si含有量がやや低く（8-11%）、鋳造性、切削性、機械的特性（特に靭性）に優れ、最も広く使用されているピストン材料です。熱膨張係数と耐摩耗性はZL108より若干劣る。.

Q5: ZL108を加工するための特別な条件は何ですか？

• というのも硬質シリコン相による高硬度切削性と加工性に劣るため、“難削アルミニウム合金”。
  • カッターを使用しなければならない。PCD（多結晶ダイヤモンド）切削工具または高品質のコーティング超硬カッター。
  • パラメーター切削速度が速く、送りが小さい。
  • ふだつきダイヤモンド砥石は、リングの溝のような領域で唯一の費用対効果の高い選択肢です。