鋅合金成分中,有效合金元素:鋁、銅、鎂;有害雜質(zhì)元素:鉛、鎘、錫、鐵。合金中各元素的作用如下:
(1)鋁
作用:
① 改善合金的鑄造性能,增加合金的流動(dòng)性,細(xì)化晶粒,引起固溶強(qiáng)化,提高機(jī)械性能。
② 降低鋅對(duì)鐵的反應(yīng)能力,減少對(duì)鐵質(zhì)材料,如鵝頸、模具、坩堝的侵蝕。
鋁含量控制在3.8 ~ 4.3%。主要考慮到所要求的強(qiáng)度及流動(dòng)性,流動(dòng)性好是獲得一個(gè)完整、尺寸精確、表面光滑的鑄件必需的條件。
鋁對(duì)流動(dòng)性和機(jī)械性能的影響見(jiàn)圖3。流動(dòng)性在鋁含量5 %時(shí)達(dá)到最大值;在3 %時(shí)降到最小值。鋁對(duì)沖擊強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖3中虛線。沖擊強(qiáng)度在含鋁量3.5 %達(dá)到最大值;6 %時(shí)降到最小值。含鋁量超過(guò)4.3 %,合金變脆。含鋁量低于規(guī)定范圍,導(dǎo)致薄壁件充型困難,有鑄后冷卻破裂的可能。鋁在鋅合金中不利的影響是產(chǎn)生Fe2Al3浮渣,造成其含量下降。
(2) 銅
作用:
1. 增加合金的硬度和強(qiáng)度;
2. 改善合金的抗磨損性能;
3. 減少晶間腐蝕。
不利:
1. 含銅量超過(guò)1.25%時(shí),使壓鑄件尺寸和機(jī)械強(qiáng)度因時(shí)效而發(fā)生變化;
2. 降低合金的可延伸性。
(3) 鎂
作用:
① 減少晶間腐蝕
② 細(xì)化合金組織,從而增加合金的強(qiáng)度
③ 改善合金的抗磨損性能
不利:
① 含鎂量 > 0.08%時(shí),產(chǎn)生熱脆、韌性下降、流動(dòng)性下降。
② 易在合金熔融狀態(tài)下氧化損耗。
(4)雜質(zhì)元素:鉛、鎘、錫
使鋅合金的晶間腐蝕變成十分敏感,在溫、濕環(huán)境中加速了本身的晶間腐蝕,降低機(jī)械性能,并引起鑄件尺寸變化。
當(dāng)鋅合金中雜質(zhì)元素鉛、鎘含量過(guò)高,工件剛壓鑄成型時(shí),表面質(zhì)量一切正常,但在室溫下存放一段時(shí)間后(八周至幾個(gè)月),表面出現(xiàn)鼓泡。
(5)雜質(zhì)元素:鐵
① 鐵與鋁發(fā)生反應(yīng)形成Al5Fe2金屬間化合物,造成鋁元素的損耗并形成浮渣。
② 在壓鑄件中形成硬質(zhì)點(diǎn),影響后加工和拋光。
③ 增加合金的脆性。
鐵元素在鋅液中的溶解度是隨溫度增加而增加,每一次爐內(nèi)鋅液溫度變化都將導(dǎo)致鐵元素過(guò)飽和(當(dāng)溫度下降時(shí)),或不飽和(當(dāng)溫度上升時(shí))。當(dāng)鐵元素過(guò)飽和時(shí),處于過(guò)飽和的鐵將與合金中鋁發(fā)生反應(yīng),結(jié)果是造成浮渣量增加。當(dāng)鐵元素不飽和時(shí),合金對(duì)鋅鍋和鵝頸材料的腐蝕將會(huì)增強(qiáng),以回到飽和狀態(tài)。兩種溫度變化的一個(gè)共同結(jié)果是最終造成對(duì)鋁元素的消耗,形成更多的浮渣。