ZL108 gegoten aluminiumlegering: hoe fosformetamorfisme en T6-warmtebehandeling topzuigermaterialen vormen

Als een uitstekende vertegenwoordiger van gegoten aluminiumlegeringen voor zuigers.ZL108 (ZAlSi12Cu2Mg1) door middel vanUitstekende sterkte bij hoge temperaturen, lage thermische uitzettingscoëfficiënt en uitstekende slijtage- en hittebestendigheid.en is welbekend. De legering is een typischeEutectische aluminium-siliciumlegeringenDoor het complexe legeringsontwerp en de strenge warmtebehandeling is het geoptimaliseerd voor zuigeronderdelen die worden blootgesteld aan zware afwisselende thermische en mechanische belastingen in de cilinder van de motor, waardoor een nauwkeurig evenwicht wordt bereikt tussen krachtige prestaties bij hoge temperaturen en duurzaamheid.

De nationale kwaliteit voor ZL108 is ZAlSi12Cu2Mg1.

• Nationale standaard Rang: Volgens GB/T 1173, is zijn rangZAlSi12Cu2Mg1. De naam weerspiegelt direct het kernlegeringssysteem: silicium (Si), koper (Cu) en magnesium (Mg).
• Industrie-/bedrijfscode::ZL108 is de aanduiding van het materiaal dat vaak wordt gebruikt bij het ontwerpen en produceren van motoren.
• typische situatie: het begint bijna altijd metT6-conditie (behandeling met oplossing + volledige kunstmatige veroudering) Gebruikt om de beste algemene prestaties te verkrijgen, vooral bij hoge temperaturen.

ZL108 de samenstellingslijst van de aluminiumlegering

element van een verzameling	Inhoudsbereik (wt%)	functionele rol
Silicium (Si)	11.0-13.0	Hypereutectische inhoud.. Biedt een lage thermische uitzetting en hoge slijtvastheid, maar de beginnende siliciumfase moet worden verfijnd door fosformetamorfisme (P).
Koper (Cu)	1.0-2.0	Belangrijkste versterkingselementen voor hoge temperaturen. De vorming van hittebestendige Al₂Cu fasen verbetert de sterkte en hardheid bij hoge temperatuur aanzienlijk.
Magnesium (Mg)	0.4-1.0	Belangrijkste verbeterelementen. De Mg₂Si fase wordt gevormd, die samen met Cu zorgt voor sterkte bij kamertemperatuur en hoge temperatuur.
Mangaan (Mn)	0.3-0.9	Verbetert de hittebestendigheid, vormt hittebestendige fasen en verzacht de schadelijke effecten van ijzer (Fe).
Nikkel (Ni)	0.3-0.9	Belangrijke hittebestendige elementen. Vorming van een stabiele hittebestendige fase om de kruipweerstand bij hoge temperaturen te verbeteren.
Titanium (Ti)	≤0.20	Graanraffinaderij.
Aluminium (Al)	tolerantie (d.w.z. toegestane fout)	Substraatmateriaal.

ZL108 Fysische en mechanische eigenschappen Parameter tabel (Typische waarden voor metaal vormgieten, T6 staat)

Prestatie-indicatoren	Numeriek bereik	Kernkwaliteiten uitgelegd
dichtheid	2,68-2,70 g/cm³	--
Treksterkte bij kamertemperatuur (Rm)	250-280 MPa	Hoge sterkte om te voldoen aan de structurele belastingseisen van zuigers.
Treksterkte bij hoge temperatuur (250°C)	≥ 120 MPa	Sterke puntenbehoudt voldoende sterkte bij hoge temperaturen om scheuren of vervorming van de bovenkant van de zuiger te voorkomen.
Rek (A)	≤ 1.0%	De slechte plasticiteit is inherent aan de sterk versterkte, per-eutectische organisatie.
Brinell-hardheid (HB)	100-130	hoge stijfheidDe nieuwste versie van het product is de versie met de beste slijtvastheid, die zorgt voor een uitstekende slijtvastheid.
Lineaire uitzettingscoëfficiënt (20-200°C)	18.5-20.0 × 10-⁶/°C	Sterke puntenHet is lager dan de meeste aluminiumlegeringen en sluit beter aan op de cilindervoering, wat goed is voor het controleren van de cilinderspeling.
volumetrische stabiliteit	优	De T6 behandeling resulteert in minimale dimensionale veranderingen bij langdurig gebruik.

Prestatieverbeteringstrajecten en technologiesleutels
De prestaties van de ZL108 zijn gebaseerd op een combinatie van geavanceerde en in elkaar grijpende processen:

1. Nauwkeurige controle over de samenstelling van de legeringHet gehalte aan Si, Cu, Mg en Ni moet nauwkeurig op elkaar worden afgestemd om een optimale combinatie van hittebestendige fasen te vormen. Het moet strikt worden gecontroleerdFosfor (P) Verslechtering Behandelingom de eutectische organisatie van deontluikende siliciumfaseDit is een voorwaarde voor goede mechanische eigenschappen en bewerkbaarheid.
2. Eigen warmtebehandelingssysteem (T6)::
   • behandeling met vaste oplossingGewoonlijk uitgevoerd bij 505±5°C om voldoende oplossing van de oplosbare verrijkte fase mogelijk te maken.
   • kunstmatige tijdslimietLangdurige veroudering bij hogere temperaturen (bijv. 200-220°C) voor de vorming van stabiele versterkingsfasen.Speciaal geoptimaliseerd voor hoge temperatuureigenschappen en weefselstabiliteit.
3. Geavanceerd gietproces: AdoptieMetaaltype zwaartekrachtgieten或gieten onder lage drukom een dichte, homogene gegoten organisatie te verkrijgen. Een goed gietproces vormt de basis voor de daaropvolgende warmtebehandeling en prestaties.

Overeenkomstige internationale cijfers
Als klassieke zuigerlegering heeft het zijn tegenhanger in nationale normen:

• Chinese nationale norm::ZAlSi12Cu2Mg1 (GB/T 1173)
• Amerikaanse standaard::A332.0 (ASTM, heel dichtbij)
• EU-norm::NL AC-48000 (EN 1706)
• Japanse standaard::AC9A 或 AC9B (JIS)

Toepassing van ZL108 in de gieterij-industrie
De toepassingen zijn zeer gespecialiseerd en richten zich bijna uitsluitend op deKernonderdelen van verbrandingsmotoren::

1. Zuigers (absolute mainstream-toepassingen)
   • Zuigers voor dieselmotorenZuigers voor middelzware en zware vrachtwagens, bouwmachines en scheepsdieselmotoren (gebruikmakend van hun uitstekende sterkte bij hoge temperaturen en slijtvastheid).
   • Krachtige zuigers voor benzinemotorenZuigers voor benzinemotoren met grote cilinderinhoud, hoge boost, hoge vermogensdichtheid.
   • Aangepaste & race zuigersWaar extreme eisen worden gesteld aan hittebestendigheid en sterkte.
2. Andere hittebestendige en slijtvaste onderdelen
   • Motorrotor: Roterende delen van bepaalde speciale motoren.
   • Compressorzuigers: Hogedruk luchtcompressor.
   • Remklauwzuigers(in een paar vereisten voor hoge prestaties).

Veelgestelde vragen over ZL108 aluminiumlegering

V1: Wat is de grootste technische moeilijkheid van ZL108?

• Gieten en verslechtering. Door de hypereutectische samenstelling slaat de smelt neer op grovePrimaire silicium kristallenHet resultaat is een ernstige insnijding in het substraat, wat leidt tot dramatische prestatievermindering en bewerkingsproblemen. Dit moet bereikt worden door nauwkeurigFosfor (P) Verslechtering Behandeling(bijvoorbeeld door Cu-P-tussenlegeringen toe te voegen) om het primaire silicium te raffineren, dat ZL108 productie in deTechnologiedrempel.

V2: Waarom is de rek van ZL108 zo laag?

• Dit is de eerste keer dat het is bekroondHoge sterkte, hoge hardheid, lage uitzettingscoëfficiëntDe onvermijdelijke prijs die betaald moet worden. De per-eutectische siliciumfase en het grote aantal hittebestendige intermetallische materialen (die Cu, Mg, Ni bevatten) zorgen weliswaar voor de gewenste eigenschappen bij hoge temperaturen, maar verminderen ook aanzienlijk de plasticiteit en taaiheid van het materiaal.

V3：Welke oppervlaktebehandeling is vereist voor ZL108 zuiger?

• Om de prestaties verder te verbeteren, krijgen ZL108 zuigers vaak een combinatie van oppervlaktebehandelingen:
  • anodische oxidatie: Vorming van een harde aluminiumoxidelaag op de bovenste ringgroef van de zuiger of op het oppervlak van de verbrandingskamer omBestand tegen hitte, slijtage en schuren.
  • Grafietlaag: Spuit vaste smeermiddelen op zuigerhemden om slijtage en wrijvingsvermindering te verbeteren.
  • galvaniserenbijv. vertind om het inrijden te vergemakkelijken.

V4: Hoe verhoudt ZL108 zich tot gangbare zuigermaterialen zoals ZL109 of eutectische legeringen?

• ZL108 (per eutectisch)::Hoger Si gehalte (11-13%)(wiskunde) genusLaagste thermische uitzettingscoëfficiënt en beste slijtvastheidmaar het gieten en bewerken is het moeilijkst en kostbaarst. Geschikt voorDe warmtelast is het zwaarstDe gelegenheid.
• ZL109 (eutectisch/sub-eutectisch) en soortgelijke legeringenIets lager Si gehalte (8-11%), betere gietprestaties, betere bewerkbaarheid, betere algemene mechanische eigenschappen (vooral taaiheid), is het meest gebruikte zuigermateriaal.Thermische uitzettingscoëfficiënt en slijtvastheid iets lager dan ZL108.

V5: Wat zijn de speciale vereisten voor het bewerken van ZL108?

• vanwegeHoge hardheid met harde siliciumfasemet slechte snij- en bewerkbaarheid, staat bekend als de “Moeilijk te snijden aluminiumlegeringen”。
  • knippers: moet worden gebruiktPCD (polykristallijn diamant) snijgereedschappenof gecoat hardmetalen gereedschap van hoge kwaliteit.
  • parametersEr worden hoge snijsnelheden en kleine voedingen gebruikt.
  • gehardDiamantschijven zijn de enige kosteneffectieve keuze voor gebieden zoals ringgroeven.