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铝铸件的热处理性能及高温性能
铝铸件的热处理性能及高温性能
铝合金具有一系列的优异性能与的节能环保效果，在汽车与摩托车中的应用越来越多，在用材结构中占的比例也逐年有所上升。减轻车的自身质量是扩大其应用的主要途径之一，为了大幅度减轻车重，需要对占车重比例大的车身(约30%)、发动机(约18%)、传动系统(约15%)、行走系(约16%)、车轮(约15%)等钢铁零件采用铝合金材料替代。
在汽车用的铝合金中，压铸铝合金及其他铸造铝合金约占80%，加工铝材(板、带、箔、管、棒、型、线、锻件、粉膏)仅占20%左右，随着车身铝板带用量的上升，铝材占的比例会逐年有所增加，但上升幅度不会大。在铸造产品用的铝合金中，压铸件的产量占铸造产品产量的70%左右，所以压铸铝合金在汽车用铝中占到55%，当然在各国用的铝中此比例也会不一样，但都在54%一70%范围内。
采用铝合金代替铸铁生产汽车零件的历史 早可追溯到20世纪40年代，当时欧洲少数汽车厂，如意大利的菲亚特公司研制出铝合金进气管和气缸盖，并开始少量生产。20世纪50年代，澳大利亚引进英国一公司的低压铸造技术生产汽车铝铸件。与此同时，联邦德国公司对低压铸造技术作了进一步改进，生产出结构复杂的铝合金零件。美国通用汽车公司也开始大量生产轿车铝铸件，如空冷缸盖、曲轴箱、发动机后盖等。20世纪60年代以后，由于高压压铸技术的发展，以铝合金为主的轻金属在汽车中的应用大大增加，奠定了现代汽车工业广泛采用铝铸件减轻汽车自重的基础。近20年来，世界汽车工业铝铸件的应用在不断增加，据统计，全世界铝铸件的总产量每年大约按3%以上的速度增长，而在铝铸件的总产量中，有60%一70%的铝铸件应用于汽车制造，使得世界铝铸件的生产和应用与汽车制造业的发展产生了密切的联系。汽车工业中铝铸件应用的发展又以日本的 为突出。在20世纪70年代初，日本许多汽车公司就开展并扩大铝合金在汽车发动机上应用的研究，开始广泛采用铝铸件代替铸铁来生产进气管、气缸盖，并开始少量生产铝制发动机。近年来，在发展铝铸件和塑料应用方面，日本一直都处于世界 水平，日本轿车素以结构紧凑、舒适、重量轻、经济性好以及 可靠而占据欧美市场一定份额。
在当代汽车制造中各种铝材都得到了应用，特别是压铸件及铸件的应用 为广泛，尤以再生铝合金的用量较大，全世界每年生产的铸造铝合金的80%左右都用于制造汽车压铸件与其他铸件。2003一2008年日本汽车工业对铝的需求及各品种铝材占的比例。在2003~2008年的6年内压铸件及铸件的平均比例为79.1%，不过随着时间的推移，压铸件及铸件用量比例略有下降，例如1983年此比例为88.4%，1993年下降到81.9%，2003年减少到79.1%，以后至2008年几乎保持不变，再后，下降幅度会稍微大一点。
在汽车用的铝中，铸造产品(压铸件及铸件)占74%~80%，其中日本的较高，德国的较低，我国及其他 与地区的居它们的之间，而在铸造产品中压铸件占53%~70%，其中日本的较高为70%弱，美国的偏低占55%，我国及其他 与地区的居中。
汽车轻量化是当代汽车发展的一个重要课题，对其基本要求是：在保证汽车质量和功能不受影响的前提下，较大限度地减轻各零部件质量，降低燃料消耗，减少排放污染；在使汽车减轻质量、降低油耗、减少排放的同时，努力谋求它的高输出功率、高响应性、低噪声、低震动、良好的操纵性、高可靠性和高舒适性等；在汽车轻量化的同时，价格较好有所下降或保持在合理水平，具有商业竟争力，即汽车的轻量化技术必须兼顾质量、性能、价格。
世界汽车制造业应用铝铸造产品大体上可分为两个阶段，20世纪70年代前主要从“新颖”角度考虑，以此吸引消费者；20世纪70年代中期后为节约能源、减少排放、减轻车辆自重而大量采用铝铸造品。铝合金代替传统钢铁制造可以替代的汽车零部件可使整车质量下降30%~40%，制造发动机可减轻30%，制造缸体和缸盖可减轻30%~40%，6缸铝发动机的质量比铸铁的轻32%。
铝合金与钢铁相比虽有诸多优点，但是也有一些不足之处，如它的比热容几乎是铸铁的2倍，凝固潜热是铸铁的1.4倍，通常用的铝月崖合金的耐磨性也比铸铁的低不少，线膨胀系数比铸铁的大得多，等等。因此，现代汽车制造在选择铝合金方面应综合考虑。在全球铝铸件总产量中有62%一73%用于汽车产业。
要求铸造发动机缸体的铝合金有良好的高温性能、强的耐磨性与低的热膨胀系数、良好的流动性。由于缸体、缸盖的冷却通道与水接触，缸盖燃烧室表面受高温燃气侵蚀，故又要求具有相当强的抗蚀性，还要有高的热疲劳强度，以承受热冲击产生的疲劳破坏。
在发动机铸造铝合金中，当前用得 多的是美国的390型合金，它是一种A1Situ系合金。硅和铜在发动机铝合金中是 重要的元素，硅提高铝合金的耐磨性能，硅含量越高，铝合金耐磨性越好，同时也能提高合金的流动性。但硅含量太高使铸造和加工困难。因此硅含量既要考虑使合金具有耐磨性，又要考虑具有良好的铸造性和加工性。390铝合金的w(Si)控制在16%一18%，获得了使用性能和工艺性能兼优的性能。在铝合金中，铜元素有助于提高合金的强度与硬度，并能改善合金的热处理性能。
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