《铸造行业常用合金》课件

铸造行业常用合金欢迎大家参加《铸造行业常用合金》专业课程！本课程将全面介绍铸造工业中常用的各类金属合金材料，详细讲解其化学成分、物理性能、力学特性及工业应用我们将系统地探讨铸铁、铸钢以及有色金属合金（如铝、铜、镁、锌、钛等）的特性与应用场景，帮助大家掌握合金选择的关键因素，了解行业最新发展趋势通过本课程，您将获得铸造合金材料选择与应用的全面知识体系课程内容概览合金分类与性能详细介绍各类铸造合金的基本分类、化学成分与物理性能，帮助学员掌握材料基础知识典型牌号识别系统讲解各类合金的常用牌号、成分特点及对应的机械性能，建立专业化选材能力工业应用实例通过大量实际工程案例，展示不同合金材料在各行业中的应用优势与限制条件发展趋势分析探讨铸造合金技术的最新研究进展与市场动态，预测未来材料发展方向铸造合金基础知识铸造合金是现代工业生产中不可或缺的基础材料，主要包括铸铁、铸钢及各类有色金属合金这些材料通过精确控制的熔炼工艺和浇注方法，形成具有特定性能的铸件产品在机械制造业中，铸造合金应用比重高达40%以上，是构成机械设备、汽车、船舶、航空航天等领域核心部件的重要材料掌握各类铸造合金的特性，对于工程设计、材料选择具有重要意义合金基本概念特殊功能性通过合金化获得特定性能熔炼工艺控制成分与冶炼工艺多元素组成两种或多种元素的金属材料合金是由两种或多种元素（通常以金属元素为主）按一定比例组成的具有金属特性的材料通过向基体金属中加入特定元素，可以有目的地改变材料的物理、化学性能，获得单一金属所不具备的特性在铸造工业中，合金化设计是提高铸件性能的关键手段通过精确控制合金成分与熔炼工艺，可以调控材料的强度、硬度、耐腐蚀性、导热性、膨胀系数等多种性能，满足不同工业领域的特殊需求铸铁简介成分特点分类方法铸铁是含碳量在

2.11~

6.67%范围按石墨形态分为灰铸铁（片状石内的铁碳合金，实际工业铸铁碳墨）、球墨铸铁（球状石墨）、含量通常在

2.5%~

4.3%之间，并蠕墨铸铁（蠕虫状石墨）、白口含有少量硅、锰、硫、磷等元铸铁（无游离石墨）等多种类素型应用范围铸铁因其优良的铸造性能、较低的成本和良好的减震性能，广泛应用于机床床身、发动机缸体、阀门、管道等机械零部件的制造灰铸铁微观结构特点性能优势典型应用灰铸铁中的石墨以片状形态分布在金属基灰铸铁具有很好的铸造性能，流动性好，广泛用于机床床身、发动机缸体、缸盖、体中，断口呈灰色，故称为灰铸铁这收缩率小，不易产生热裂同时具有良好变速箱壳体、制动毂、飞轮等需要良好减种特殊的片状石墨结构赋予了灰铸铁优良的切削加工性能和一定的耐磨性，是机械振性能和较低制造成本的零部件常见牌的减震性能和导热性能制造中使用最广泛的铸铁品种号有HT

150、HT

200、HT250等球墨铸铁球状石墨结构卓越力学性能通过球化和孕育处理，使石墨呈球状均匀分强度、韧性和塑性均优于灰铸铁，接近碳素布在金属基体中，有效减少了应力集中，提钢，同时保持了铸铁的良好铸造性能和较低高了力学性能的生产成本管道系统应用汽车零部件应用在市政供水、排水管网系统中大量使用球墨广泛用于曲轴、连杆、活塞环等高负荷零铸铁管道，具有强度高、耐腐蚀、使用寿命件，可替代部分铸钢件，实现减重和降低成长等优势本白口铸铁和可锻铸铁白口铸铁可锻铸铁白口铸铁中碳元素以碳化物形式存在，不含自由石墨，断口呈银可锻铸铁是将白口铸铁坯件经过高温长时间退火处理，使碳化物白色其特点是硬度高（HRC40-60），耐磨性好，但非常脆，分解形成团絮状石墨，获得较好韧性的一种铸铁退火过程通常几乎没有塑性，难于机械加工需要60-100小时主要用于耐磨零件，如破碎机锤头、球磨机衬板、矿山机械耐磨可锻铸铁兼具一定的强度和韧性，主要用于制造形状复杂、壁厚件等常通过合金化提高其耐磨性和耐热性典型牌号包括高铬较薄、承受冲击载荷的小型零件，如汽车差速器壳、农机配件、白口铸铁、镍硬铸铁等管件接头等常见牌号有KTH300-

06、KTH350-10等合金铸铁特种铸铁类型主要特点应用领域工艺难点高硅铸铁含Si14-18%，耐酸性极佳化工设备、泵阀脆性大，容易开裂奥氏体铸铁含Ni18-36%，非磁性，耐腐蚀化工、低温设备收缩率大，成本高双相铸铁铁素体+奥氏体结构，韧性好耐冲击磨损零件成分控制精确度高珠光体铸铁高强度、耐磨性佳齿轮、凸轮轴热处理要求严格特种铸铁是指具有特殊性能的高合金铸铁，通常含有大量合金元素，用于特殊工况环境这类铸铁不仅具有普通铸铁难以达到的性能，同时也面临着更高的铸造难度和成本挑战生产特种铸铁时，需注意合金元素的烧损控制，以及铸造过程中的温度管理和冷却速率控制，预防铸造缺陷特种铸铁通常要求进行特殊的热处理工艺，以充分发挥其性能潜力铸钢简介优良力学性能强度、韧性、塑性均优于铸铁碳含量控制含碳量小于

2.11%的Fe-C合金重型设备应用广泛用于大型机械和承重构件铸钢是含碳量低于

2.11%的铁碳合金铸件，兼具钢材的力学性能和铸造合金的成形能力相比铸铁，铸钢具有更好的强度、韧性和塑性，能够承受较大的冲击载荷，但铸造性能较差，收缩率大，易产生缩孔、裂纹等缺陷铸钢在生产过程中需要更高的浇注温度，对模具材料和工艺设计要求更高常用于重型机械、舰船、水轮机、阀门、矿山设备等领域的关键承重零部件典型应用包括船舶螺旋桨、阀门阀体、大型齿轮等铸钢主要种类普通碳素铸钢低合金铸钢含碳小于

0.5%，焊接性好添加小量合金元素提高性能耐热铸钢高合金铸钢适用高温工况环境含大量合金元素，特殊性能铸钢按化学成分可分为普通碳素铸钢、低合金铸钢和高合金铸钢三大类普通碳素铸钢主要依靠调整碳含量来获得不同性能；低合金铸钢通过加入少量合金元素提高强度、韧性和耐腐蚀性；高合金铸钢则含有大量特定合金元素，具有特殊性能，如耐热性、耐腐蚀性等铸钢的选用主要考虑工作条件、承载能力、耐磨性和耐腐蚀性等因素在特殊工况下，如高温环境，需选用耐热铸钢；在腐蚀性环境中，则需选用耐腐蚀铸钢，如不锈钢铸件碳素铸钢特点良好塑韧性延伸率高，冲击韧性好优良焊接性便于修复和连接加工机械加工性相比铸铁更易切削成形经济实用性成本适中，应用范围广碳素铸钢是最基础的铸钢品种，主要成分为铁、碳和少量的锰、硅等元素根据碳含量可分为低碳铸钢（C≤

0.25%）、中碳铸钢（C为

0.25%~

0.45%）和高碳铸钢（C为

0.45%~

0.7%）碳含量越高，强度和硬度越高，但塑性和韧性下降碳素铸钢具有良好的塑性与韧性，焊接修复方便，但铸造性能不如铸铁，铸造收缩率大，易产生缩孔和裂纹常用于制造工作应力不高且对塑性有一定要求的铸件，如阀门阀体、机械底座、普通齿轮等典型牌号有ZG200-

400、ZG250-450等低合金铸钢锰Mn的作用提高钢的强度和韧性，改善热处理性能，常用含量在

0.5%~

1.5%之间，还能脱氧并与硫结合减少热脆性钼Mo的作用显著提高钢的淬透性和高温强度，减少回火脆性，改善耐蚀性，通常添加量在

0.2%~

0.5%铬Cr的作用提高硬度和耐磨性，改善抗氧化性能，细化晶粒，在低合金钢中含量一般为

0.5%~

1.5%镍Ni的作用提高钢的韧性和塑性，尤其是低温韧性，改善耐腐蚀性，在低合金钢中添加量约为

0.3%~

1.5%低合金铸钢是在碳素铸钢基础上，添加少量合金元素（总量一般不超过5%）以改善性能的铸钢通过添加锰、铬、镍、钼、钒等合金元素，可显著提高钢的强度、硬度、韧性和耐磨性高合金铸钢与耐热铸钢高合金铸钢耐热铸钢不锈铸钢高合金铸钢中合金元素总含量超过10%，赋耐热铸钢是专为高温工作环境设计的铸钢不锈铸钢是含铬量大于12%的铸钢，具有予其特殊的物理化学性能主要包括不锈材料，能在600℃以上保持良好的力学性优异的耐腐蚀性常见的有铬不锈钢（如钢铸件、耐热钢铸件、耐磨钢铸件等这能和抗氧化能力常见的耐热铸钢有铬钼ZG1Cr13）和铬镍不锈钢（如类铸钢材料通常在特殊工况下使用，如腐钢（ZG1Cr1Mo）、铬镍铸钢等，主要用ZG0Cr18Ni9）等广泛应用于食品、化蚀性环境、高温环境或强磨损条件下于锅炉、汽轮机、化工设备等高温部件工、医药等行业的阀门、泵体等需要耐腐蚀的部件铸造有色金属合金总览铜合金铝合金导电、耐腐蚀轻质、导热性好电气、船舶、化工设备航空、汽车、电子设备1镁合金比重最轻、减震性好3航空航天、电子产品钛合金5锌合金比强度高、耐腐蚀流动性好、精度高航空航天、化工、医疗汽车零件、日用五金有色金属铸造合金是铸造工业中除铁基合金外的重要组成部分，包括铝合金、铜合金、镁合金、锌合金、钛合金等这些合金因其独特的物理化学性能，成为现代工业中不可或缺的材料有色金属铸造合金广泛应用于航空航天、汽车工业、电子设备、医疗器械等领域，对推动科技进步和产业升级具有重要作用铸造铝合金简介基本特性应用优势铸造铝合金密度低（约铸造铝合金因其轻量化特性，成为汽

2.7g/cm³），仅为钢的三分之一，车、航空领域减重的首选材料良好具有良好的导热性、导电性和耐腐蚀的散热性使其成为理想的发动机零部性铝合金的铸造性能良好，可采用件材料可回收性好，符合环保要多种铸造方法获得复杂形状的零件求，是现代工业中最常用的铸造合金之一性能限制铸造铝合金的强度和硬度相对较低，耐磨性差，高温性能下降明显另外，铝合金易产生气孔、热裂等铸造缺陷，需采用合适的铸造工艺进行控制铸造铝合金是一类以铝为基体，添加硅、铜、镁、锌等元素的合金材料这些合金具有优良的铸造性能，能够铸造出结构复杂、形状精确的零部件，满足现代工业对轻量化、高性能部件的需求铸造铝合金主要系列Al-Si系合金流动性好，收缩率小，广泛用于复杂薄壁铸件，如ZL

101、ZL104等Al-Cu系合金强度高，耐热性好，主要用于承受较大载荷的零件，如ZL

204、ZL205等3Al-Mg系合金耐腐蚀性优良，塑性好，应用于船舶、化工等领域，如ZL401等Al-Zn系合金强度最高，但铸造性能较差，主要用于航空零件，如ZL701等铸造铝合金根据主要合金元素不同，可分为Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn等多个系列不同系列的合金具有各自特点和应用领域在中国标准中，铸造铝合金采用ZL作为前缀代号，例如ZL101表示Al-7Si合金，ZL104表示Al-12Si合金这种命名方式直观反映了合金的基本成分和特性ZL101（Al-7Si）合金7%硅含量接近共晶成分，流动性好

0.3-

0.5%镁含量提供时效硬化能力220MPa抗拉强度热处理后可达到的强度值160MPa屈服强度T6处理状态下的性能指标ZL101（Al-7Si-

0.3Mg）是中国最常用的铸造铝合金之一，属于Al-Si-Mg系合金其特点是流动性好，铸造收缩率小，铸件组织细腻致密，力学性能良好，且可通过热处理进一步提高强度这种合金的铸造性能优良，适合各种铸造方法，包括砂型铸造、金属型铸造、低压铸造等ZL101合金广泛应用于汽车发动机壳体、泵壳、气缸盖等结构复杂且要求一定强度的铸件通过T6热处理（固溶+人工时效）后，其力学性能可显著提高，抗拉强度可达220-250MPa在实际应用中，常常通过调整Si、Mg含量或添加少量其他元素来优化合金性能（）ZL104Al-12Si成分特点性能与应用ZL104合金是含硅量较高的铝硅合金，硅含量约为12%，接近共ZL104合金的主要特点是耐磨性好，热膨胀系数小，但强度和塑晶成分（

12.7%Si）这种成分设计使合金具有极佳的流动性和性较低其抗拉强度一般在170-200MPa之间，延伸率约为2-充型能力，非常适合铸造复杂形状的薄壁铸件4%这种合金主要用于制作工作温度较高、需要一定耐磨性的铸件合金中通常含有少量的铜（≤

0.6%）和镁（≤

0.1%），这些元素能够适当提高合金的强度ZL104不含镁或含镁量很低，因此不典型应用包括汽车活塞、气缸盖、压缩机缸体、内燃机零件等能通过热处理显著提高强度在这些应用中，ZL104的低膨胀系数和良好耐磨性能有效延长了零件的使用寿命，提高了工作效率（）ZL107Al-11Si-

0.8Mg合金成分热处理Si:10-12%,Mg:

0.7-

1.0%,Fe≤

0.6%,Cu≤

0.1%固溶:520°C×6h,时效:170°C×6h1234主要性能应用领域抗拉强度:≥230MPa,伸长率:≥2%,布氏硬度:75-85HB航空航天结构件,大型机械支架,承载压力管件ZL107是一种高强度铸造铝硅镁合金，具有优良的气密性和力学性能合金中较高含量的镁赋予了其良好的热处理强化能力，经T6处理后，强度显著提高同时，合金中的硅含量接近共晶成分，保证了良好的铸造性能ZL107合金主要用于制造承受静载荷的结构件，如飞机发动机支架、雷达设备壳体、大型机械支架等这种合金多采用砂型铸造工艺，适合制作壁厚变化大、结构复杂的铸件与ZL101相比，ZL107的强度更高，但流动性略差，铸造难度稍大、高硅合金ZL108ZL109高硅含量ZL108含Si15-18%，ZL109含Si20-22%，远高于共晶成分，形成过共晶铝硅合金，初生硅颗粒为主要强化相合金化设计加入Cu

0.8-

1.5%、Mg

0.5-

1.2%、Ni

0.8-

1.5%等元素，形成多种强化相，提高高温性能性能特点热膨胀系数极低（约17×10-6/°C），耐磨性优异，高温强度保持良好，适合高温工作环境主要应用高速内燃机活塞、发动机缸套、耐磨齿轮、压缩机气缸等承受高温高压工况的铸件ZL108和ZL109属于过共晶铝硅合金，硅含量远高于共晶点，使合金具有很低的热膨胀系数和优异的耐磨性这类合金中，大量初生硅颗粒分布在铝基体中，成为主要的强化相和耐磨相合金中添加的铜、镁、镍等元素能形成多种金属间化合物，进一步提高合金的高温强度和热稳定性典型高强铸造铝合金ZL204A Al-

4.5CuZL204A是一种铝铜合金，含铜

4.2-

5.0%，经T6处理后，强度高达350MPa，塑性良好，伸长率可达3-5%合金具有良好的热稳定性和加工性能，主要用于承受中等载荷的航空零件，如支架、连接件等ZL205A Al-5Cu-

0.3MnZL205A是目前中国标准铝合金中强度最高的铸造合金，含铜

4.5-

5.5%，加入少量锰以细化晶粒经T6处理后，抗拉强度可达400MPa以上，屈服强度超过320MPa，但塑性较差，伸长率仅1-2%ZL301Al-5MgZL301是高镁铝合金，含镁

4.5-

5.5%，具有优异的耐腐蚀性和良好的塑性韧性合金不能热处理强化，但可通过冷加工提高强度主要用于制作耐海水腐蚀的船舶零件、海洋工程结构件和化工设备部件铝合金铸造工艺压铸高效、高精度，适合大批量薄壁件低压铸造2气密性好，适合轮毂等重要件金属型铸造3表面光洁，尺寸精确，周期短砂型铸造工艺简单，适合复杂形状和小批量生产铝合金铸造工艺的选择直接影响铸件的质量、性能和生产效率砂型铸造是最基础的铸造方法，适用于形状复杂、尺寸较大或小批量生产的铸件金属型铸造冷却速度快，铸件组织致密，表面光洁，适合中等复杂度的铸件批量生产低压铸造是一种先进的铸造方法，利用低气压将熔融金属从炉底压入模具，铸件致密性好，特别适合制作汽车轮毂等安全性要求高的零件压铸则是高效率、高精度的铸造方法，适合大批量生产结构复杂的薄壁铸件，如汽车变速箱壳体、仪表盘支架等铸造铜合金简介优异导电导热性电气设备和散热器件首选材料良好耐磨性能适合制作轴承和齿轮部件出色耐腐蚀性3海洋环境和化工领域广泛应用铸造铜合金是以铜为基体，添加锌、锡、铝、镍、铅等元素的合金铸件这类合金兼具良好的铸造性能和优异的物理化学性能，是仅次于铝合金的第二大有色金属铸造材料铜合金具有优良的导电导热性能，同时展现出优异的耐磨性和耐腐蚀性，在众多工业领域发挥着不可替代的作用铸造铜合金熔点相对较高（约900-1050℃），铸造工艺要求较严格铜合金铸件广泛应用于电力、船舶、石油化工、冶金、轻工等行业，制作滑动轴承、齿轮、泵体、阀门等要求耐磨、耐蚀的零部件在古代，铜合金铸造技术也被广泛应用于制作钟、鼎等礼器和艺术品铜合金主要分类铸造黄铜成分特点性能特点铸造黄铜是铜锌合金，锌含量通常在铸造黄铜具有优良的铸造性能，流动性30-40%之间常见的铸造黄铜如好，收缩率小，铸件表面光洁强度适ZCuZn40含锌约40%，ZCuZn33Pb2中，抗拉强度约200-300MPa，延伸含锌33%并添加2%铅在一些特殊黄率5-20%导热导电性能优良，但耐蚀铜中还可能添加少量的锡、铝、镍、锰性不及青铜添加铅可以提高黄铜的切等元素以改善性能削加工性能典型应用铸造黄铜广泛用于水暖配件、阀门、管接头、水泵、仪表外壳等领域含锌量高的黄铜成本低，多用于一般用途；含少量锡的黄铜耐蚀性提高，用于海水环境；含铝的黄铜强度高，适合承载部件铸造黄铜是最常用的铜合金之一，以其良好的铸造性能和适中的机械性能在工业生产中得到广泛应用黄铜相比纯铜成本更低，且流动性、铸造性能更优，是生产形状复杂的铜合金铸件的理想材料铸造青铜锡青铜Cu-Sn含锡5-12%，强度高，耐磨性好，耐蚀性优良，多用于轴承、齿轮等，如ZCuSn10-22铝青铜Cu-Al含铝5-11%，强度最高的铜合金，耐蚀性好，用于高负荷部件，如ZCuAl10Fe3铅青铜Cu-Sn-Pb在锡青铜基础上添加铅，自润滑性好，切削性好，主要用于轴瓦，如ZCuSn5Pb54硅青铜Cu-Si含硅2-4%，强度高，耐蚀性好，弹性好，用于弹簧和耐蚀零件，如ZCuSi3Mn1铸造青铜是在铜中添加锡、铝、铅、硅等元素形成的合金，具有耐磨性好、耐腐蚀性高等特点青铜的铸造性能虽不如黄铜，但机械性能和耐蚀性更为优异锡青铜和铅青铜是最传统的青铜品种，用于制作轴套、蜗轮等摩擦部件；铝青铜强度高，耐海水腐蚀性好，主要用于船舶螺旋桨、齿轮等高负荷零件；硅青铜则兼具良好的强度和弹性，多用于弹性元件铸造白铜成分特点铜镍合金，镍含量10-30%机械性能强度高，塑性好，耐磨性优耐腐蚀性抗氧化性和耐酸碱性优异应用领域化工设备、海洋工程部件铸造白铜是以铜和镍为主要成分的合金，镍含量一般在10-30%之间，常见牌号如ZCuNi18Zn

20、ZCuNi25等白铜具有银白色外观，故称白铜这类合金具有良好的机械性能和出色的耐腐蚀性，尤其是对海水和许多化学介质的腐蚀具有极强的抵抗力白铜的铸造性能不如黄铜和青铜，但其独特的耐蚀性使其成为化工、石油、海洋工程等领域的重要材料白铜广泛应用于化工阀门、泵体、船舶配件等需要在腐蚀性环境中工作的零部件在一些高要求的应用中，白铜还可以添加少量铁、锰等元素进一步改善性能铜合金典型应用铜合金以其卓越的性能，在多个工业领域发挥着重要作用滑动轴承是铜合金的典型应用，铅青铜和锡青铜轴瓦具有良好的耐磨性和自润滑性，广泛用于各类机械的轴承系统船舶螺旋桨是铝青铜的重要应用领域，铝青铜不仅强度高，还具有优异的海水耐蚀性和抗冲刷性能化工行业则大量使用白铜和铝青铜制作泵阀、管件等耐腐蚀部件此外，铜合金还广泛用于齿轮、离心泵、蜗轮蜗杆传动系统等对耐磨性有较高要求的场合铜合金铸造工艺砂型铸造金属型铸造离心铸造最传统的铜合金铸造方铜合金铸件冷却速度利用离心力使熔融金属法，适用于各种复杂形快，组织致密，表面光充填模腔，得到致密无状的铸件，特别是大型洁适合中小型批量生气孔的铸件常用于生铸件工艺简单，成本产的铸件，如水阀、管产圆筒形铜合金铸件，低，但表面质量和尺寸件等，但模具成本较如轴套、衬套等精度不高高低压和石墨型铸造低压铸造适合制作复杂的薄壁件；石墨型铸造则用于防止铜液与型壁反应或需要快速冷却的特殊铸件铜合金铸造工艺的选择取决于铸件的形状、尺寸、数量和性能要求砂型铸造适用范围最广，是铜合金铸件的主要成形方法；金属型铸造提供更好的表面质量和尺寸精度；离心铸造则特别适合生产轴套等回转体铸件铸造镁合金简介

1.8150密度g/cm³比强度MPa结构金属中最轻强度重量比高

8.8650线膨胀系数×10⁻⁶/℃熔点℃尺寸稳定性好易于熔炼和铸造镁合金是以镁为基体的合金材料，是目前工业中使用的最轻的结构金属其密度仅为铝合金的2/3，钢的1/4，这一特性使其成为航空航天和汽车工业追求轻量化的理想材料铸造镁合金不仅重量轻，还具有很好的减震性能、易加工性和良好的电磁屏蔽性能然而，镁合金也存在一些固有缺点，如耐蚀性较差、活泼性高（熔融状态下易燃烧）、力学性能低于铝合金等随着合金技术和铸造工艺的进步，这些缺点正在逐步克服，使镁合金在高端制造领域的应用日益广泛镁合金主要类别Mg-Al系合金Mg-Zn系合金1添加5-9%铝，是最常用的铸造镁合金添加锌提高强度，通常还加入稀土元素代表牌号AZ

91、AM

60、AM50代表牌号ZK

60、ZE41Mg-RE系合金Mg-Mn系合金含稀土元素，高温性能优异耐蚀性好，适合承受较大载荷43代表牌号EZ

33、WE43代表牌号M

1、M2铸造镁合金按主要合金元素可分为Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Mn系和Mg-RE系含稀土元素等类别其中Mg-Al系合金占铸造镁合金总量的90%以上，是最主要的铸造镁合金AZ91含Al9%、Zn1%是应用最广泛的商业镁合金，具有良好的铸造性能和综合机械性能近年来，为提高镁合金的耐热性和耐蚀性，稀土镁合金和高纯镁合金得到了较快发展这些新型合金在航空航天等高端领域有着广阔的应用前景国际上对镁合金的命名通常采用字母和数字组合表示主要合金元素及其含量百分比镁合金典型特性优点缺点•密度极低，仅为

1.8g/cm³左右，是最轻的结构金属•耐蚀性较差，特别是在含氯离子环境中•比强度高，强度与重量之比优于多数金属•易燃性强，熔融状态需特殊保护•减震性能优异，能快速衰减振动•强度低于铝合金，高温强度下降明显•切削加工性好，切削速度可达铝合金的4-5倍•塑性较差，室温下变形能力有限•尺寸稳定性好，热膨胀系数小•铸件易产生热裂和气孔缺陷•电磁屏蔽性好，适合电子设备外壳•氧化倾向强，铸造时需保护•铸造温度低，熔点约650℃，能量消耗少•成本高于铝合金，限制了部分应用镁合金的这些特性决定了其应用领域和工艺要求为克服缺点，现代镁合金通常添加铝、锌、锰等元素改善性能，并使用先进的表面处理技术提高耐蚀性铸造镁合金时需采用特殊的熔炼工艺和气体保护措施，防止氧化和燃烧镁合金主要应用航空航天领域汽车工业应用电子产品外壳镁合金凭借其轻质高强的特性，成为航空汽车是镁合金的最大应用市场，包括仪表镁合金在笔记本电脑、手机、相机等电子航天器的理想材料主要应用于飞机仪表板骨架、座椅框架、方向盘、变速箱壳产品中广泛应用，作为结构支撑件和外壳盘支架、直升机传动箱壳体、卫星结构件体、发动机缸盖、轮毂等采用镁合金可材料这类应用充分利用了镁合金的轻量和火箭零部件等这些应用中，镁合金的有效减轻车重，提高燃油经济性现代高化、良好散热性和电磁屏蔽性能，同时其轻量化特性直接转化为燃油效率提升和有档汽车中镁合金用量持续增加，单车用量减震性能也有助于保护内部精密电子元效载荷增加达10-30kg件镁合金铸造工艺砂型铸造金属型铸造镁合金最基础的铸造方法，适用于形状复使用永久金属模具铸造镁合金，获得表面质杂、尺寸较大或小批量生产的铸件常用特量好、尺寸精度高的铸件金属型铸造的镁殊配置的砂型，添加硫、硼酸等抑制剂防止合金组织致密，机械性能优于砂型铸造件金属与型砂反应这种方法工艺简单，成本适合形状相对简单的零件批量生产，如汽车低，但铸件表面质量和尺寸精度不高轮毂、外壳等模具通常采用铸铁或热作模具钢压力铸造镁合金压铸是近年发展较快的技术，能生产复杂薄壁高精度铸件压铸分为热室和冷室两种，镁合金多采用冷室压铸这种方法生产效率高，铸件表面光洁，尺寸精确，但设备投资大，且铸件内部可能存在气孔，不易热处理和焊接镁合金铸造工艺选择需考虑其活泼的化学性质和易燃特性熔融镁合金极易氧化，必须使用保护气体SF₆、CO₂混合气或覆盖剂保护同时，镁合金熔体倾向于吸收氢气形成气孔，需采取除气措施确保铸件质量由于工艺难度和成本因素，镁合金压铸在实际应用中受到一定限制砂型铸造仍是镁合金铸件的主要生产方法，特别是对于形状复杂、尺寸较大的铸件随着工艺技术的进步，镁合金半固态成形等新工艺也在逐步推广应用铸造锌合金简介卓越流动性优良模具寿命高精度成型高效批量生产填充能力极佳，适合复杂形状熔点低，减少模具热损伤尺寸精确，表面光洁度好适合大规模工业化生产锌合金是以锌为基体，添加铝、铜、镁等元素的合金材料铸造锌合金最显著的特性是极佳的流动性和充型能力，可铸造出复杂形状的薄壁零件，壁厚最小可达

0.3mm其熔点低（约380-390℃），远低于铝合金和铜合金，降低了能耗并延长了模具寿命锌合金密度中等（约

6.6g/cm³），介于铝和铜之间，强度适中，室温下抗拉强度可达270-450MPa具有良好的耐蚀性和耐磨性，且表面易于电镀和涂装锌合金成本相对较低，铸造工艺成熟，是大批量生产复杂形状精密零件的理想材料锌合金主要类别合金系列典型牌号主要成分特点主要应用Zamak系列ZAMAK3Z3Zn-4Al-

0.04Mg通用型，综合性汽车配件、家电能好零件Zamak系列ZAMAK5Z5Zn-4Al-1Cu-强度高，耐蚀性承载部件、精密

0.04Mg好零件ZA系列ZA-8Zn-8Al-1Cu铸造性能优，流薄壁复杂零件动性好ZA系列ZA-12Zn-11Al-1Cu强度高，耐磨性齿轮、轴承好ZA系列ZA-27Zn-27Al-2Cu最高强度锌合金替代铝铜合金的承载件铸造锌合金主要分为两大系列传统的Zamak系列和高铝含量的ZA系列Zamak系列是最常用的压铸锌合金，含铝约4%，具有良好的铸造性能和尺寸稳定性ZA系列含铝量高（8-27%），强度和耐磨性更好，但铸造性能略差，主要用于重载荷部件不同锌合金通过调整铝、铜、镁等元素含量，获得不同的性能特点如添加铜可提高强度和硬度；镁元素能细化晶粒，提高强度；铝含量增加则提高硬度和耐磨性锌合金的选择主要取决于零件的工作条件、性能要求和生产方式锌合金典型特性力学性能耐蚀特性1中等强度，良好韧性，优异蠕变强度大气条件下耐蚀性好，易于表面处理2铸造特性摩擦磨损流动性极佳，充填能力强，尺寸精度高良好耐磨性和抗磨损能力，适合齿轮锌合金兼具良好的铸造工艺性能和使用性能，成为精密铸件的理想材料其力学性能虽不及铝合金，但对于一般负荷条件已足够，且具有优良的减震性能锌合金的耐蚀性在大气环境中表现良好，适当的表面处理如电镀、涂装可进一步提高其耐蚀性锌合金最显著的特点是卓越的铸造性能，尤其在压铸工艺中表现突出其低熔点约380℃不仅降低了能耗，也大大延长了模具寿命，普通压铸模具可生产30万次以上这些特性使锌合金成为大批量生产复杂精密零件的首选材料，广泛应用于汽车零部件、家电配件、仪器仪表壳体等领域锌合金铸造工艺压铸工艺锌合金最主要的成形方法重力铸造2用于小批量或特殊零件砂型铸造适用于大型或工艺验证零件压铸是锌合金最重要的铸造工艺，约90%的锌合金铸件采用这种方法生产锌合金主要使用热室压铸机，其熔点低、不与铁基材料发生反应的特性非常适合此工艺压铸工艺下，锌合金可以生产壁厚

0.3-6mm的复杂铸件，表面光洁度和尺寸精度高，几乎不需要后续机械加工重力金属型铸造和砂型铸造也用于锌合金，但使用比例较小，主要用于小批量生产或特殊要求的零件相比压铸，这些工艺生产效率低，铸件质量也相对较差近年来，半固态成形等新工艺也开始应用于锌合金生产，进一步提高了铸件性能在锌合金压铸中，模具设计和浇注系统优化是保证铸件质量的关键因素铸造钛合金简介基本特性合金种类钛合金是以钛为基体，添加铝、钒、铸造钛合金主要包括α型、α+β型和β型锆、钼等元素的合金材料具有密度三类α型合金焊接性好，室温强度中低

4.5g/cm³，约为钢的57%、比强等；α+β型合金强度高，可热处理；β度高、耐蚀性极佳等特点钛合金熔型合金强度最高，但加工性较差常点高约1670℃，在500℃以上仍能保用的铸造钛合金有Ti-6Al-4V和Ti-5Al-持良好的力学性能

2.5Sn等应用领域钛合金主要应用于航空航天、军工、石油化工和医疗领域其高比强度使其成为飞机发动机和结构件的理想材料；优异的耐蚀性使其适用于海水和化学介质环境；良好的生物相容性则使其成为医学植入物的首选材料铸造钛合金是一类高性能特种合金，虽然成本高、工艺复杂，但其独特的性能组合使其在特殊领域具有不可替代的地位钛合金具有贵金属性能，轻金属密度的特点，是现代高技术领域的关键材料钛合金主要特性轻质高强钛合金密度低，仅为

4.5g/cm³，比强度高于大多数金属材料主要钛合金Ti-6Al-4V的抗拉强度可达900MPa以上，比强度远超高强度钢和铝合金超强耐蚀性钛表面形成致密的TiO₂保护膜，使其在海水、酸、碱和大多数氧化性介质中表现出优异的耐蚀性钛合金在氯化物环境中特别稳定，远优于不锈钢良好高温性能钛合金可在400-600℃温度下长期工作，保持良好的力学性能和抗氧化能力某些高温钛合金甚至可在700℃以上工作，远超铝合金的使用极限生物相容性钛合金与人体组织具有优良的相容性，不会引起排异反应，是理想的医学植入材料医用钛合金如Ti-6Al-4V ELI广泛用于人工关节和骨固定器铸造钛合金虽然具有卓越的性能，但其铸造过程极具挑战性钛在熔融状态下化学活性极高，会与大多数铸型材料和空气中的氧、氮发生强烈反应这要求使用特殊的铸造工艺和设备，如真空感应熔炼、陶瓷型壳熔模铸造、真空压铸等钛合金典型应用航空航天领域钛合金在航空航天是一种关键材料，约占现代民用客机结构重量的15%，军用飞机更高达25-30%主要用于发动机压气机部件、风扇叶片、中压压气机盘、机身结构件和起落架等其高比强度和出色的疲劳性能，使飞机在减轻重量的同时提高了安全性和使用寿命化工与石油工业钛合金在化工和石油工业中主要用于制作耐腐蚀设备，如换热器、反应釜、蒸发器、阀门和管道系统等这些设备在含氯离子、强酸、强碱等腐蚀性环境中工作，钛合金的卓越耐蚀性能大大延长了设备寿命，减少了维护成本和停产损失医疗植入物钛合金是制作医学植入物的首选材料之一，广泛用于人工关节髋关节、膝关节、骨板、骨钉、牙科植入物等Ti-6Al-4V ELI等医用钛合金具有优异的生物相容性、足够的强度和适当的弹性模量，可以长期安全地留在人体内，不会引起排异反应，显著提高患者的生活质量钛合金铸造工艺特殊铸型材料由于钛的高活性，传统砂型和金属型不适用于钛合金铸造需使用特殊的耐火材料如氧化钍、氧化锆或石墨制作铸型，防止钛液与型壁发生反应这些材料耐高温且化学稳定性好，能有效防止钛的污染和反应保护性熔炼环境钛合金必须在真空或惰性气体氩气保护下熔炼，防止与氧、氮、氢等反应导致性能下降常用设备包括真空感应熔炼炉、真空电弧炉和电子束熔炼炉等钛合金熔点高约1670℃，熔炼温度通常需达到1700-1800℃先进铸造技术钛合金常采用精密铸造工艺如熔模铸造失蜡法，配合真空或惰性气体保护近年来，3D打印技术如电子束选区熔化EBM和激光选区熔化SLM也用于钛合金复杂零件的制造，可直接从三维数字模型生产出高复杂度的铸件铸造钛合金的工艺难度大、成本高，是限制其广泛应用的主要因素一套完整的钛合金铸造设备投资可达数千万元，且生产效率低、能耗高因此，钛合金铸件主要用于高附加值的航空航天和医疗领域，普通工业应用相对有限铸造合金的发展趋势高性能化开发具有高强度、高韧性、高温性能和特殊功能的新型合金，如高强铝合金、耐高温镁合金、特种钛合金等绿色环保化减少有害元素使用，开发易回收再利用的合金体系，降低生产能耗和污染排放，如低铅或无铅黄铜、无稀土镁合金等3精密成形化发展高精度成形技术，如半固态成形、增材制造3D打印等，实现复杂形状和功能一体化铸件的精确制造复合功能化开发兼具多种功能的复合合金材料，如自润滑铜合金、自修复铝合金、梯度功能材料等，满足特殊工况需求铸造合金技术正朝着高性能化、绿色环保化和功能复合化方向发展近年来，轻量化合金如铝镁合金在汽车和航空领域的应用不断扩大；高温合金和特种钢在能源和航天领域发挥着关键作用；生物医用合金则为医疗技术进步提供了重要支持与此同时，铸造工艺也在不断创新3D打印技术正逐步应用于复杂形状合金零件的制造；计算机辅助设计与模拟技术大幅提高了铸造效率和质量；新型铸造方法如冷壁感应熔炼和差压铸造也在迅速发展这些技术进步将为铸造合金材料开辟更广阔的应用前景铸造合金的选择原则性能匹配成本控制工艺适应性环境友好性根据零件工作条件选择合在满足使用要求的前提考虑合金的铸造性能与加考虑材料的环保性能，减适的合金材料，考虑机械下，选择性价比最高的合工特性，选择易于成形且少有害元素使用，选择可性能、耐热性、耐蚀性等金材料考虑原材料成满足质量要求的材料如回收利用的合金体系如关键因素如承受冲击载本、熔炼难度、加工成本复杂薄壁件宜选用流动性避免使用含铅、镉等有害荷的零件选用韧性好的球等因素例如，普通部件好的ZL104铝合金或压铸元素的合金；优先考虑能墨铸铁或铸钢；高温工作可用灰铸铁代替铸钢；非锌合金；大型铸件则宜选源消耗低、易回收的材环境选用耐热合金铸钢或承重部件可用锌合金代替用收缩率小的灰铸铁料高温铝合金铝合金常见铸造缺陷与防控缺陷类型形成原因典型表现防控措施气孔金属溶解吸气、型砂铸件内部或表面圆形熔炼时充分除气、降湿气孔洞低浇注温度缩孔金属凝固收缩不均匀铸件厚大部位内部不合理设计冒口、顺序规则空洞凝固夹杂熔炼过程中氧化物混金属基体中非金属夹熔炼精炼处理、过滤入杂物系统热裂冷却过程应力集中铸件表面或内部裂纹优化铸件设计、控制冷却速率冷隔金属流动性不足或温金属流交汇处未完全提高浇注温度、优化度低融合浇注系统铸造缺陷是影响铸件质量的重要因素，通过先进的检测技术和预防措施可有效减少缺陷常用的检测方法包括X射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤和渗透探伤等，可以发现铸件内部和表面的各类缺陷计算机模拟技术在缺陷预防中发挥着越来越重要的作用铸造充型和凝固过程模拟可以预测潜在的缺陷位置，指导铸造工艺优化同时，材料成分的精确控制、熔炼工艺的改进和铸型质量的提高，也是减少铸造缺陷的重要途径未来新型铸造合金未来铸造合金发展的主要方向包括超高强铝合金、新型耐热合金和高性能轻质合金超高强铝合金如Al-Zn-Mg-Cu-Sc系合金，强度可达600MPa以上，接近中强度钢，但密度仅为钢的三分之一，在航空航天领域具有广阔应用前景新型耐热合金如镍基和钴基高温合金，可在1000℃以上高温环境长期工作，是燃气轮机和航空发动机的关键材料高性能轻质合金如镁锂合金，密度低至

1.3-

1.6g/cm³，比传统镁合金更轻，同时保持良好的强度，是未来超轻结构件的理想选择此外，功能梯度材料、非晶态合金和高熵合金等新型材料也在不断发展，将为铸造行业带来新的机遇小结掌握合金分类体系系统了解铸铁、铸钢和有色金属合金的分类与特性熟悉性能特点理解各类合金的物理、机械性能及适用条件明确应用领域掌握不同合金在各工业领域的典型应用掌握选材原则能够根据工况需求合理选择合适的铸造合金通过本课程学习，我们系统了解了铸造行业常用的金属合金材料，包括铸铁、铸钢及各类有色金属合金这些材料各具特点，在不同的工业领域发挥着重要作用掌握各类合金的性能特点和应用领域，是进行合理材料选择的基础合金材料的选择需综合考虑性能要求、工艺条件和成本因素正确的材料选择不仅能保证铸件的使用性能，还能提高生产效率、降低成本随着科技的进步，新型铸造合金和先进铸造工艺不断涌现，为铸造行业带来新的机遇和挑战希望本课程能为大家在实际工作中的材料选择提供有益参考问题与讨论技术咨询行业创新实际案例欢迎就铸造合金选材、工艺设计等技术问铸造行业正经历技术革新，从合金成分设实际工程案例是最好的学习资料欢迎分题进行咨询我们的专业团队将根据您的计到铸造工艺优化，再到质量检测手段，享您在工作中遇到的典型铸件设计、材料具体需求，提供合理的材料选择建议和工都有新的发展欢迎分享您所在企业或研选择或失效分析案例通过案例讨论，可艺优化方案，帮助您解决生产中遇到的实究领域的创新成果和经验，促进行业技术以深入理解材料选择的重要性和实际应用际问题进步和知识共享中的考量因素。