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    在铸造锌合金中辅助强化元素和杂质元素以及有关工艺措施的影响作用


    在标准GB/T1175中,属于铸造锌合金的有ZA4-1、ZA4-3、ZA6-1、ZA8-1、ZA9-2、ZA11-1、ZA11-5、ZA27-2。


    在铸造锌合金中,铝是主合金化元素。在锌-铝二元合金中,铝在锌中的溶解度较小,在共晶温度下最大溶解度约为1%,在室温时约为0.05%,共共晶成分Al含量为ωAl5%,共晶温度为380℃。在铸造锌合金中,加入ωAl2%~4.5%,可以减少熔融的锌对钢铁的侵蚀,同时提高了合金的流动性,还能使晶料细化,提高合金的强度和硬度,加入ωAl8%~30%,合金的力学性能逐渐得到相应的提高,这是由于大量Al的深入在η相中造成了正畸变,大大起着强化作用。


    但铝的存在会使合金容易造成晶间腐蚀,并且在自然时效过程中产生“老化”现象,即合金的塑性降低以至变脆。


    因此,在铸造锌合金中不应忽视铜等其他辅助强化元素和杂质元素以及有关工艺措施的影响作用:


    (1)铜等其他辅助强化元素的影响作用


    铜  往锌-铝二元合金中加入的Cu除少量固溶于η相中以外,还形成以CuZn3化合物为基的固溶体ε相,从而使合金强化,并有显著防止晶间腐蚀的作用。铜还可提高合金的硬度,从而使合金具有良好的耐磨性,此外,还可提高锌液的流动性。铜的不利作用是促进合金中β相的分解,加速合金的老化过程,以及对铸件尺寸改变特性影响很大。


    镁  往锌-铝二元合金中加入少量的Mg能固溶于合金中,降低共析转变温度,抑制β相的分解,起防止合金老化的作用。此外,还能提高合金抵抗晶间腐蚀的性能,并略有细化晶粒和提高硬度的作用。但加Mg过多会引起铸件产生热裂的倾向,一般合金中加Mg在0.1%以下。


    (2)杂质元素的影响作用


    铸造锌合金中的杂质元素包括锡、铅、镉、铁、硅等。锡、铅、镉在锌中溶解度极低,甚至在液态锌中也不溶解,在合金凝固过程中,这些杂质中晶粒周界分布,降低合金的强度及塑性,同时还增加晶间腐蚀倾向。这些杂质元素成分主要来自炉料,因此在熔制配料时应进行严格控制。


    铁与锌形成硬而脆的化合物FeZn7,降低合金的力学性能,恶化其切削加工性能。铁来自熔化用的铁坩埚及工具,应注意保持坩埚和工具表面上涂料隔层的完整。


    硅与铁一样,也降低合金的加工性能。


    (3)有关工艺措施的影响作用


    铸造锌合金在固态相变(脱溶分解与共析转变)时,由于冷却较快和合金元素(Cu、Mg)的作用而受到抑制,从而获得亚稳定组织。在室温下,亚稳态会逐渐缓慢地向稳定态转变而引起铸件尺寸和力学性能变化。为铸件尺寸稳定可以进行低温时效以加速上述转变。


    但低温时效会降低合金的力学性能和耐蚀性,因此仅用于对尺寸稳定性要求特别高的零件。
     


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