鋁及鋁合金之種類、特性與選用

鋁合金種類
鋁合金在現代工業上應用基礎甚為廣泛,主要原因其具有以下特性:
(1)質輕
鋁之比重僅為鋼鐵之三分之一,在運輸工具之輕量化上扮演重要之角色,此方面之應用如巴
士、自行車、捷運車廂等。
(2)耐蝕性
鋁在自然環境中表面形成薄層之氧化可阻絕空氣中之氧氣,避免進一步氧化,具有優良之耐蝕性,鋁表面如再經各種不同之表面處理,其耐蝕性更佳,可適合室外及較惡劣之環境中使用。
(3)成形性
利用完全退火(或部分退火)可生產質軟之鋁合金,適用於各種成形加工要求,此方面之典型應用如鋁輪圈、天花板嵌燈燈罩,以適合各種用途。
(4)強度
利用合金之添加及軋延、熱處理程度可生產強賭2kg/mm2~60kg/mm2不同強度之等級之鋁板,以適用於各種不同強度要求之用途上。
(5)表面處理器
鋁具有優良之表面處理性包括陽極處理、表面化成處理、塗覆及電鍍等,尤其陽極處理可生產各種不同色澤、硬度之表膜、以適用各種用途。
(6)導電性
鋁之導電度為銅之60%,但重量亦僅銅之三分之一,相同重量之鋁,其導電度為銅之二倍,故若以相同之導電度衡量,鋁之成本遠較銅便宜,此方面之應用以導電線最多。
(7)導熱性
鋁之導熱性極佳,故在家庭五金、冷氣機散熱片、熱交換之應用方面極為廣泛。
(8)加工性
鋁之加工性特佳,可加工成棒、線、擠型材,供各種用途使用,尤其鋁之擠型性佳,擠型材在鋁之用量估有極大比例。
(9)熔接性
純鋁及鋁鎂合金之熔接性佳,在結構體及船舶之應用方面佔有重要之地位。
(10)無低溫脆性
鋁在超低溫之狀態下,無一般碳鐵之低溫脆性問題,可適用於低溫設備、船舶等。
(11)無毒性
鋁不具毒性,在食品用途方面極為廣泛,如食品包裝袋,速食容器及家庭五金支應用極多。
(12)再生性
鋁之價格雖較一般碳鋼高,但易於回收重熔使用,為地球上可充份且有效利用之資源。
鋁合金種類
(1) 鍛鋁合金
合金系 合金編號
純鋁(純度99.00%以上) 1xxx
AL-Cu 2 xxx
AL-Mn 3 xxx
AL-Si 4 xxx
AL-Mg
5 xxx
AL-Mg-Si 6 xxx
AL-Zn 7 xxx
其 他 8 xxx
備 用 9 xxx
合金編號之第一位數字表示合金系(主要合金元素)。第三位與第四位數字表示不同化學成分之合金識別。
但,1X X X 系之後兩位數表示純度。例如1050、1070分別表示該鋁純度為99.50%、99.70%以上。第二位數字,0表示原來合金、其他數字即表示不純物規定或添加微量元素不同之改良合金。
資料來源:中鋼鋁業 鋁品產品手冊2016版
(2) 鑄鋁合金
合金系 合金編號
純鋁(純度99.00%以上) 1xx.x
AL-Cu 2xx.x
AL-Si(-Cu-Mg)* 3xx.x
AL-Si 4xx.x
AL-Mg
5xx.x
AL-Zn 6xx.x
AL-Sn 7xx.x
其 他 8xx.x
備 用 9xx.x
註*:表示Al –Si加Cu及/或Mg合金編號之第一位數字表示合金系(主要合金元素)。第二位與第三位數字,表示不同化學成分之合金識別。
如為改良或變種合金等,則在數字前另外附加I、O、Q及X以外之英文字母區別之。小數點後第一位數字0、1、2表示製品型態。0表示鑄件,1或2表示鋁錠,2表示對不純物比1有較嚴之規定。
資料來源:中鋼鋁業 鋁品產品手冊2016版
調質度
(1) 基本定義
基本符號 定義 說明
F 製造後之原狀態者 未經加工硬化或熱處理等特別調質而僅經由製造過程所得者
O 退火候之狀態 鍛鋁合金:為取得最低強度而加以退火者。
鑄鋁合金:為增加伸長或尺寸穩定性而加以退火者。
H 經加工硬化者 無論有否另外加熱處理使其得適度之硬度,經由加工硬化而增加強度者。
W 經固溶化熱處理者 此調質度僅適用於固溶化熱處理後立即自然時效者,且僅規定時效之時間,如w1/2hr。
T 經熱處理使其成為F、O、H以外之穩定調質渡者。
不管有無加工硬化,為其得穩定調質度而加以熱處理者。
資料來源:中鋼鋁業 鋁品產品手冊2016版
(2) 調質度之細分
A.H度調質度:
A1.HX之定義
細分符號 意義
H1 僅加工硬化者:
為獲得所規定之機械性能,僅經加工硬化後未經熱處理者。
H2 加工硬化後再經部分退火者:
至規定值以上之加工硬化後,經由部份退火使其降至規定之強度者。對在常溫會時效硬化之合金,此調質度即具有與H3調質度大致同等之強度。對其他之合金,此調質度即具有與 H1 調質度大致同等之強度,但伸長率會略高。
H3 加工硬化後再經安定化處理者:
製品經加工硬化後。以低溫加熱之安定化處理者。其結果,強度略降,伸長率增加。 此安定化處理,僅適用於在常溫會慢慢時效軟化之含鎂合金。
資料來源:中鋼鋁業 鋁品產品手冊2016版
A2.HX之定義
HX1 抗拉強度介於 0 與 HX2 之中間者 1/8硬質
HX2 抗拉強度介於 0 與 HX4 之中間者 1/4硬質
HX3 抗拉強度介於 HX2 與 HX4 之中間者 3/8硬質
HX4 抗拉強度介於 0 與 HX8 之中間者 1/2硬質
HX5 抗拉強度介於 HX4 與 HX6 之中間者 5/8硬質
HX6 抗拉強度介於 HX4 與 HX8 之中間者 3/4硬質
HX7 抗拉強度介於 HX6 與 HX8 之中間者 7/8硬質
HX8 斷面減縮率約 75% 之冷加工時,所得之抗拉強度者 硬質
HX9 斷面減縮率約 75% 以上之冷加工時,所得之抗拉強度者 特硬質
資料來源:中鋼鋁業 鋁品產品手冊2016版
A3.HX之定義
H111 比調質度 H11 之調質度所必要之量,施以較少之加工硬化者。
H112 由對加工硬化或熱處理之程度未作特別調整之製造過程所獲得者。但另規定機械性能或另要求機械性能試驗。
H311 比調質度 H31 之調質所必要之量,施以較少之加工硬化者。
H321 比調質度 H32 之調質所必要之量,施以較少之加工硬化者。
H323
H343
以耐應力腐蝕龜裂為目的而製造者。
資料來源:中鋼鋁業 鋁品產品手冊2016版
B. T 一調質度:
B1. TX之定義
細分符號 意義
T1 高溫加工 => 冷卻 => 自然時效:
如擠型料,由高溫之製造過程後冷卻,未經冷作加工而經自然時效硬化至穩定狀態者。因此,即使施行矯正,亦為冷加工效果之小者。
T2* 高溫加工 => 冷卻 => 冷加工 => 自然時效:
如擠型料,由高溫之製造過程後冷卻,再經冷作加工以增加強度,並經自然時效硬化至穩定狀態者。
T3 高溫加工 => 冷卻 => 自然時效:
如擠型料,由高溫之製造過程後冷卻,未經冷作加工而經自然時效硬化至穩定狀態者。因此,即使施行矯正,亦為冷加工效果之小者。
T4 固溶化熱處理 => 自然時效:
經固溶化熱處理後,未經冷作加工,而經自然時效硬化至穩定狀態者。因此,即使施行矯正,亦為冷加工效果之小者。
T5 高溫加工 => 人工時效:
如鑄件或擠型料,由高溫製造過程後冷卻,未經冷作加工而經人工時效硬化處理者。因此,即使施行矯正,亦為冷加工效果之小者。
T6 固溶化熱處理 => 人工時效:
經固溶化熱理後,未經冷作加工而經人工時效硬化處理者。因此,即使施行矯正,亦為冷加工效果之小者。
T7 固溶化熱處理 => 安定化處理:
經固溶化熱處理後,為調整特別性質,以超過獲得最大強度之人工時效硬化處理條件,施以過時效處理者。
T8 固溶化熱處理 => 冷加工 => 人工時效: 經固溶化熱處理後,再經冷加工以增加強度,並經人工時效硬化處理者。
T9 固溶化熱處理 => 人工時效 => 冷加工:
經固溶化熱處理後,再經人工時效硬化處理及冷加工以增加強度處理者。
T10 高溫加工 => 冷卻 => 冷加工 => 人工時效:
如擠型料,由高溫之製造過程後冷卻,再經冷作加工以增加強度,並經人工時效硬化處理者。
*參考:在舊標準中,鑄件之退火處理符號使用T2。於新表準中,鑄件之退火處理符號,則與緞鋁合金相同,亦採用基本符號○。
資料來源:中鋼鋁業 鋁品產品手冊2016版
B2.TXY定義:
細分符號 意義
T361* T3之斷面縮減率為約6%者:
經固溶化熱處理後,為增加強度,再經斷面縮減率為約6%之冷作加工者。
T61 鍛鋁合金時,以溫水淬火之固溶化熱處理後,再經人工時效硬處理者:
為防止因淬火發生之變形,經淬火於溫水之固溶化熱處理後,再經經人工時效硬化處理者。
鑄件時,固溶化熱處理後在經人工時效硬化處理者:
為獲得比T6處理更高強度,將人工處理條件加以調整者。
T73 固溶化熱處理後,再經過時效處理者:
經固溶化處理後,為調機械性質及應力腐蝕龜裂性而施以過時效處理者。
T7352 固溶化熱處理後,消除殘留應力,再經時效處理者:
經固溶化熱處理後,施以產生1%以上至5%以下之永久變形之壓縮加工,以消除殘留應力,然後為調整機械性質及應力腐蝕龜裂性,再施以過時效處理者。
T83 T8之斷面減縮率為約3%者:
經固溶化熱處理後,為增基強度,再經斷面減縮率約3%之冷作加工,並經人工時效硬化處理者。
T861 T861經人工時效硬化處理者:
經固溶化熱處理後,為增基強度,再經斷面減縮率約6之冷作加工,並經人工時效硬化處理者。
T42 使用者施行T4處理者:
由使用者施行固溶化熱處理後,經自然時效至穩定狀態者。
T62 使用者施行T6理者:
由使用者施行固溶化熱處理後,經自然時效至穩定狀態者。
TX51 經拉伸加工,以消除應力者:
經固溶化熱處理後,施以1~3%之拉伸加工而消除應力者。
主要適用於鋁板、軋製或冷抽棒及拉管。此種製品。經拉伸加工後,不可再加以矯正。
TX510 經拉伸加工後,不再加以矯正者。
TX511 經拉伸加工後,再經若干拉伸矯正,以使其符合標準許可差者。
TX52 經壓縮加工,以消除應力者:
經固溶化熱處理後,施以產生1~5%永久變形之壓縮加工而消除應力者。
TX54 經拉伸及壓縮,以消除應力者:
適用於模鍛品,在精鍛膜內施以冷鍛而消除應力者。
*參考:舊符號為T36
資料來源:中鋼鋁業 鋁品產品手冊2016版