鋁合金知識(shí)入門-特點(diǎn)-分類篇:主要介紹了鋁制緊固件的重量、鋁的特性、鋁合金的標(biāo)號(hào)、鋁合金的抗拉強(qiáng)度及鋁合金的強(qiáng)度特性等知識(shí)。

鋁合金緊固件的介紹

鋁一直是輕的代名詞。隨著工程中越來(lái)越夸大通過減輕重量來(lái)保持能量，鋁的使用量注定要增長(zhǎng)。

鋁制緊固件的重量是其同類鋼制緊固件重量的1/3。這種經(jīng)常被使用的合金的強(qiáng)度特性出奇的好。實(shí)際上，在強(qiáng)質(zhì)比上，鋁制緊固件比其它任何一種工貿(mào)易用材料制成的緊固件都要高。

鋁是不可磁化的。鋁的熱電傳導(dǎo)性很好，約為同體積下銅傳導(dǎo)性能的2/3。鋁有很好的加工特性，易于冷成型和熱鍛。

在正常環(huán)境下，鋁有足夠的抗腐蝕能力。而且當(dāng)預(yù)計(jì)的暴露環(huán)境很惡劣時(shí)，它的抗腐蝕能力可以通過陽(yáng)極處理得到極大的改善。陽(yáng)極處理是一種在金屬表面形成氧化膜的電加工工藝。陽(yáng)極處理不僅增強(qiáng)了抗腐蝕的能力，同時(shí)還增強(qiáng)了對(duì)磨損和劃傷的保護(hù)能力。陽(yáng)極鍍層出于裝飾和辨認(rèn)的目的有著很多種顏色。在大氣腐蝕中，鋁在表面形成一層淡灰色的氧化膜。這些腐蝕產(chǎn)物不會(huì)污染鋁的表面，或者蔓延到毗鄰的表面上，它和其他很多金屬在腐蝕作用下的表現(xiàn)在這一點(diǎn)上不一樣。

1、標(biāo)號(hào)

鋁合金大約有100種標(biāo)號(hào)，每一種都采用四碼標(biāo)號(hào)系統(tǒng)。四位數(shù)字中的第一碼用于識(shí)別基本的合金種類；后兩位用于識(shí)別同類合金中的不同合金；而第二位則用于識(shí)別合金的改良方法。例如：1XXX的合金主要是純鋁；2XXX的合金把銅作為它們主要的合金元素；5XXX的合金中含有鎂；6XXX的合金中含鎂和硅；7XXX合金則是鋁和鋅的合金。

合金標(biāo)號(hào)的下標(biāo)是一個(gè)字母或者數(shù)字，用來(lái)識(shí)別回火和冶金處理方法。字母表示基本冶金處理，數(shù)字表示處理后的加工工序。例如：“O”表示完全退火；“F”表示預(yù)制；“T”表示熱處理；熱處理回火中的“T3”表示熱熔后冷卻；“T4”表示熱熔后自然冷卻到持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)；“T9”表示熱熔后采用人工方法冷卻再進(jìn)行冷加工?！癟73”則是美國(guó)鋁公司（ALCOA）開發(fā)的專用熱處理方法。

2、鋁合金

純鋁的抗拉強(qiáng)度約為13，000psi，增加少量合金元素而極大進(jìn)步強(qiáng)度是可能的。2XXX、6XXX、7XXX的鋁合金對(duì)熱處理的效果很好。因此，實(shí)際上所有用于載荷傳遞的螺紋緊固件都由這三大類鋁合金制成。有四種鋁合金幾乎是專用的。

2024-T4型鋁合金（含4.5%的銅，1.6%的錳，1.5%的鎂，其余為鋁）是重負(fù)荷合金。它在強(qiáng)度、抗腐蝕性、制造性、經(jīng)濟(jì)性的結(jié)合上達(dá)到了完美的平衡，廣泛地應(yīng)用于螺紋緊固件的制造。

用7075-T73型鋁合金（含1.6%的銅，2.5%的錳，0.3%的鉻，其余為鋁）制成的螺栓、螺釘和雙頭螺栓在強(qiáng)度上有了微小的進(jìn)步，而且由于“T73”特殊的熱處理工藝，使它能在很大程度上阻止應(yīng)力腐蝕的發(fā)生。但昂貴的造價(jià)使它的普及受到限制。

6061-T6型鋁合金（含0.6%的硅，0.25%的銅，1%的鎂，0.2%的鉻，其余為鋁）可用于設(shè)計(jì)對(duì)抗腐蝕能力有更高要求的內(nèi)、外螺紋緊固件。

6062-T9型鋁合金（含0.6%的硅，0.25%的銅，1%的鎂，0.09%的鉻，0.5%的鉛，其余為鋁）幾乎為設(shè)計(jì)螺母專用。這種合金比6061-T6型鋁合金強(qiáng)度更高并有相對(duì)較好的抗腐蝕性。

6062-T9型鋁合金制成的全厚度螺母有足夠的強(qiáng)度用來(lái)配合2024-T4或7075-T73型鋁合金制成的螺栓。機(jī)用螺釘、螺母和其它1/4英寸及更小尺寸的螺母用2024-T4型鋁合金制成。

已經(jīng)提到的四種鋁合金在螺紋承載緊固件的制造中應(yīng)用最為廣泛，而其它的鋁合金則用于其它類型緊固件的制造業(yè)。小固體、半管和盲鉚釘分別由1100-F、5052-F、5056-F型鋁合金制得?？蔁崽幚淼?017-T4、2117-T4、2024-T4、6061-T6型鋁合金和相對(duì)新研制出的7075-T73型鋁合金有著優(yōu)越的抗剪強(qiáng)度，并且不需要進(jìn)行“預(yù)傳動(dòng)處理”就可以傳動(dòng)。

平墊圈通常由鍍鋁的2024-T4合金制得；螺旋彈簧墊圈通常用7075-T6合金制得；攻牙螺釘可利用7075-T6合金制得；自攻螺釘由同材料合金通過陽(yáng)極處理得到。2011-T3型鋁合金（含5.5%的銅，0.5%的鉛，0.5%的鉍，其余為鋁）可用于制造螺紋切削機(jī)的零件。

3、強(qiáng)度特性

外螺紋緊固件鋁合金材料2024-T4、6061-T6和7075-T73的強(qiáng)度特性在B-158頁(yè)的ASTM F468有具體論述；螺母鋁合金材料2024-T4、6061-T6和6062-T9的強(qiáng)度特性在B-184頁(yè)的ASTM F467中有具體論述。

在這里有必要說明一下鋁合金制螺紋緊固件和其它金屬材料制緊固件在機(jī)械性能上的兩點(diǎn)差別。

第一點(diǎn)就是：計(jì)算零件的負(fù)載能力時(shí)，要測(cè)定橫截面牙底部分的區(qū)域而不是面積更大的拉應(yīng)力區(qū)域。只有在ASTM F468的表格2中給定的機(jī)械測(cè)試樣本的抗拉、屈服強(qiáng)度值才是真正的強(qiáng)度值。在對(duì)整個(gè)尺寸的緊固件做強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，可以做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。這樣在將應(yīng)力值與螺紋受力區(qū)域面積相乘以計(jì)算以磅為單位的負(fù)載能力時(shí)，計(jì)算結(jié)果大約即是表中“真值”與更小的牙底區(qū)域面積的乘積。

第二點(diǎn)是鋁合金的硬度區(qū)別很小，而且象檢查準(zhǔn)則一樣沒什么意義。作為硬度測(cè)試的替換，通常引進(jìn)抗剪強(qiáng)度測(cè)試。