ZL107 (ZAlSi7Cu4) Liga de alumínio fundido: Uma liga reforçada com alto teor de cobre, explicando suas propriedades de alta resistência e aplicações de engenharia

Como uma norma nacional chinesa (GB/T 1173) naLiga de fundição de alta resistência de alumínio-silício-cobreo representante por excelência daZL107 (ZAlSi7Cu4) por meio deMaior resistência, bom desempenho de fundição e excelente efeito de reforço do tratamento térmicoé conhecida. A liga é fabricada porSilício (Si) para a fluidez da fundição e cobre (Cu) como principal elemento de reforço.O tratamento térmico T5 ou T6 proporciona um nível de resistência próximo do das ligas de alumínio-cobre, mantendo uma melhor processabilidade de fundição do que as ligas de alumínio-cobre.Peças fundidas de resistência média com cargas estáticas elevadas e formas complexasÉ o material ideal para os sectores automóvel, das máquinas eléctricas e do equipamento geral.

A classificação nacional para ZL107 é ZAlSi7Cu4.

• Grau nacional padrãoDe acordo com GB/T 1173, o seu grau éZAlSi7Cu4. O nome reflecte diretamente o seu sistema de ligas principais: silício (Si) e cobre (Cu).
• Código do sector/empresa::ZL107 É uma designação amplamente utilizada para este material em desenhos, manuais e normas empresariais da indústria de fundição.
• Caraterísticas principais::Teor médio de silício (6,5-7,51 TP3T) Assegura uma boa fluidez da fundição;Teor de cobre mais elevado (3,5-4,5%) Isto confere-lhe uma capacidade significativa de reforço por tratamento térmico para atingir uma elevada resistência na condição T5 ou T6, mas à custa de algum alongamento e resistência à corrosão.

Tabela de composição da liga de alumínio ZL107 (com base nos requisitos típicos GB/T 1173)

elementar	Gama de conteúdos (wt%)	papel funcional
Silício (Si)	6.5-7.5	Principais elementos de liga. Proporciona uma boa fluidez de fundição, resistência à fissuração a quente e reforço parcial da solução sólida.
Cobre (Cu)	3.5-4.5	Elementos essenciais de reforço. A formação da fase reforçada com Al₂Cu melhora significativamente a resistência e a dureza à temperatura ambiente.
Magnésio (Mg)	0,3-0,5 (algumas normas incluídas)	Elementos auxiliares de reforço. Forma Mg₂Si com silício, que sinergiza com Al₂Cu para aumentar ainda mais a resistência.
Ferro (Fe)	≤ 0.5	Elementos de impureza. Devem ser controlados para evitar a formação de fases frágeis.
Manganês (Mn)	≤ 0.5	Pode ser adicionado para neutralizar os efeitos nocivos do ferro.
Zinco (Zn)	≤ 0.3	Impurezas.
Titânio (Ti)	0,1-0,2 (pode ser adicionado)	Refinaria de cereais.
Alumínio (Al)	tolerância (ou seja, erro permitido)	Material do substrato.

ZL107 Propriedades físicas e mecânicas Tabela de parâmetros (Tipo de metal fundido, valores típicos)

Indicadores de desempenho	Elenco (F)	Estado de envelhecimento T5	T6 solução sólida + estado de envelhecimento	Posicionamento e interpretação do desempenho
densidade	2,72-2,74 g/cm³	--	--	Ligeiramente superior ao das ligas de alumínio-silício-magnésio.
Resistência à tração (Rm)	180-220 MPa	250-280 MPa	290-330 MPa	Excelente resistência no estado T6O nível de alumínio fundido de alta resistência foi atingido.
Resistência ao escoamento (Rp0.2)	100-130 MPa	180-210 MPa	220-260 MPa	O limite de elasticidade é substancialmente aumentado após o tratamento térmico, e a capacidade de carga é elevada.
Alongamento (A)	2.0-4.0%	2.0-3.0%	1.5-2.5%	Menor plasticidadeé o preço da procura de alta intensidade.
Dureza Brinell (HB)	70-80	90-105	100-120	Elevada dureza e boa resistência ao desgaste após T6.
Resistência a altas temperaturas (200°C)	habitual	favorável	talentoso	A adição de cobre melhora o desempenho a altas temperaturas.
Mobilidade da fundição	favorável	--	--	O teor médio de silício assegura uma boa capacidade de enchimento do molde.
resistência à corrosão	moderado	moderado	moderado	Um teor de cobre mais elevado, menos resistente à corrosão do que as ligas sem cobre, exige uma proteção da superfície.

Vias de melhoria do desempenho e caraterísticas do processo

O desempenho do ZL107 resulta da suaChumbo reforçado com cobre, tratamento térmicoO percurso técnico:

1. O cobre é a pedra angular da forçaO maior teor de cobre (3,5-4,5%) permite a precipitação de um grande número de fases difusas reforçadas com Al₂Cu após o tratamento térmico, o que é a razão fundamental para a sua elevada resistência.
2. Tratamento térmico como um motor de desempenho::
   • T5 (envelhecimento artificial)Envelhecimento artificial direto no estado fundido, pode obter algum reforço sob a condição de controlar a deformação, adequado para peças com elevados requisitos de estabilidade dimensional.
   • T6 (solução + envelhecimento artificial completo)A resistência máxima é obtida e é adequada para componentes estruturais de suporte de carga, mas o risco de distorção que pode ser causado pelo endurecimento da solução deve ser tido em conta.
   • É necessário ter cuidado com as temperaturas das soluções sólidas: Normalmente efectuado a 515-525°C, uma temperatura demasiado elevada tende a provocar o sobreaquecimento da fase de cobre.
3. Ampla adaptabilidade dos processos de fundiçãoAplicável aFundição em areia, fundição de metais, fundição de investimentoUma variedade de processos, mas devido ao seu elevado teor de cobre, a tendência para a fissuração a quente é ligeiramente superior à das ligas de alumínio-silício-magnésio, pelo que a conceção do sistema de fundição deve ser tida em conta.

Cartões internacionais correspondentes

A ZL107 tem um certo número de homólogos internacionais próximos, mas é importante notar as ligeiras diferenças na sua composição:

• Norma nacional chinesa::ZAlSi7Cu4 (GB/T 1173)
• Padrão americano: O mais próximo é 319.0 (Al-Si6Cu4), cujas gamas de composição são basicamente idênticas, é um homólogo internacional típico do ZL107.
• Norma da UE::PT AC-45400 (Al-Si8Cu3) é ligeiramente superior em silício e ligeiramente inferior em cobre;PT AC-46200 (Al-Si8Cu3) é semelhante.
• Padrão japonês::AC2B 或 AC4Bmas é necessário verificar os ingredientes específicos.
• norma internacional::AlSi7Cu4 (ISO 3522).

Aplicação de ZL107 na indústria de fundição

com base na suaElevada resistência, boa capacidade de fundição e rentabilidadecaraterísticas, o ZL107 é utilizado principalmente nos seguintes domínios:

1. Maquinaria automóvel e de energia (aplicações principais)
   • Componentes do motorCabeça do cilindro (área de carga térmica não elevada), tubo de admissão, cárter de óleo, caixa da engrenagem de distribuição, suportes do motor.
   • sistema de transmissãoCarcaça da transmissão, carcaça da embraiagem, carcaça do distribuidor.
   • sistema de travagemCarcaça do cilindro principal do travão, carcaça do amplificador de vácuo.
2. Equipamento mecânico geral
   • Alojamentos de bombas e válvulas: Bombas de óleo de média e alta pressão, corpos de válvulas hidráulicas, caixas de bombas de água.
   • peça de transmissão: Carcaças de redutores, redutores industriais.
   • Caixa do motorCarcaças de motores de alta potência, tampas de geradores.
3. Máquinas de construção e agrícolas
   • Tampa da extremidade do cilindro hidráulico, suporte de ligação, caixa de transmissão.
4. equipamento para electricistas
   • Caixa de interruptores de alta tensão, caixa de junção de cabos, ventilador do motor.

Perguntas frequentes sobre a liga de alumínio ZL107

Q1: Qual é a principal diferença entre ZL107 e ZL104, ZL105? Como selecionar o tipo?

• análise comparativa::
  • ZL107::Cobre elevado (3,5-4,51 TP3T), silício médio (71 TP3T), pode conter pequenas quantidades de magnésio.Elevada resistência (especialmente após T6), mas baixo alongamento e resistência média à corrosão. Perto da US 319.0.
  • ZL104::Sem cobre, com elevado teor de silício (9%), contendo magnésio.Boa capacidade de fundição, excelente resistência à corrosão, mas resistência média.
  • ZL105::Cobre médio (1-1,5%), silício baixo (5%), contendo magnésio.Alta resistência, alongamento médio, bom desempenho a altas temperaturas.
  • seleção: ObrigatórioResistência máxima com requisitos de baixo alongamentosazonalZL107(T6); necessárioBoa capacidade de fundição e resistência à corrosão, resistência moderadasazonalZL104(a) A necessidade deMaior resistência combinada com um certo grau de durezasazonalZL105.

Q2: Quais são os parâmetros gerais do processo de tratamento térmico para ZL107?

• Processo T6 típico (apenas para referência, tem de ser ajustado de acordo com a peça fundida):
  • tratamento de soluções sólidas: 515-525°C × 6-12 horas.Endurecimento em água quente (60-80°C)(Nota: a temperatura não deve ser demasiado elevada para evitar a cozedura excessiva).
  • limite de tempo artificial: 160-180°C × 6-10 horas, arrefecido a ar.
  • O processo T5 (envelhecimento direto no estado fundido) também pode ser utilizado, com um ganho de resistência ligeiramente inferior, mas com menor risco de deformação, e é adequado para peças com formas complexas.

Q3: Qual é a propriedade de fundição do ZL107? Existe uma grande tendência para a fissuração a quente?

• Boas propriedades de fundição, mas é necessário ter em atenção a fissuração térmica. Com um teor de silício de cerca de 7%, a fluidez é suficiente para a maioria das peças moderadamente complexas. No entanto, devido ao maior teor de cobre, o intervalo de solidificação é maior, oTendência ligeiramente mais elevada para a fissuração a quente do que as ligas com elevado teor de silício, como a ZL104. A conceção do sistema de fundição e dos risers tem de ter em atenção a retração da maquilhagem para evitar fissuras nas juntas quentes.

Q4: Como é a resistência à corrosão do ZL107? Necessita de tratamento de superfície?

• moderado. O maior teor de cobre torna-o menos resistente à corrosão do que o ZL101A, ZL104. sem cobre, utilizado no exterior ou em ambientes húmidos.Recomenda-se a proteção da superfícieA película anodizada pode ser acinzentada e ligeiramente menos homogénea, como a pintura, a anodização (a película anodizada pode ser acinzentada e ligeiramente menos homogénea).

Q5: Qual é o desempenho de reparação de soldadura do ZL107?

• Médio inferior. Quanto mais elevado for o teor de cobre, a tendência para a fissuração térmica da soldadura é mais evidente. Para a soldadura de enchimento de soldadura por arco de árgon, é necessárioPré-aquecimento (150-200°C)A utilização de fios de alumínio-silício-cobre adequados, após a soldaduraalívio do stressSeguem-se alguns exemplos dos tipos de soldadura que devem ser utilizados. Para peças que suportam cargas importantes, devem ser evitadas, tanto quanto possível, grandes soldaduras de remendo.

Q6: Qual é a relação entre o ZL107 e o A319.0? São permutáveis?

• Muito próximo, pode ser considerado como o grau correspondente nas normas chinesas e americanasA gama de composição do A319.0 (Si 5,5-6,5%, Cu 3-4%) difere ligeiramente da do ZL107 (Si 6,5-7,5%, Cu 3,5-4,5%), mas os intervalos de desempenho são muito coincidentes. Na prática de engenharia, os dois são frequentemente considerados como materiais permutáveis, sujeitos a confirmação com base na composição específica e na verificação das propriedades após tratamento térmico.

📊 Coluna alargada: Comparação de ZL107 e ligas afins

dimensão de comparação	ZL107 (ZAlSi7Cu4)	ZL104 (ZAlSi9Mg)	ZL105 (ZAlSi5Cu1Mg)	A319.0 (AFSL)
Silício (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
Magnésio (Mg)%	0.3-0.5	0.17-0.35	0.4-0.6	≤0.10
Resistência à tração (T6)	290-330 MPa	240-270 MPa	280-320 MPa	275-310 MPa
Alongamento (T6)	1.5-2.5%	1.5-3.0%	1.5-3.0%	1.5-2.5%
Mobilidade da fundição	favorável	talentoso	favorável	favorável
Custos típicos	moderado	低	moderado	Média (ligeiramente superior para as importações)