洪久精密鍛造

鋁和鋁合金是應用最廣泛的一種有色金屬，其產量僅次于鋼鐵。若按地殼中的蘊藏量而論，約占地殼質量的8.13%，是鐵蘊藏量的一倍多，比其他有色金屬蘊藏量的總和還要多。

鋁合金特性

鋁合金的密度只有鋼的三分之一（鋁合金密度2.7g／cm3，鋼密度7.85g／cm3），是輕量化的理想材料。比強度大、比剛度大、疲勞強度高，宜用于輕量化高的關鍵受力部件。鋁合金塑性較好，可加工成各種形狀復雜的高精度鍛件。鋁鍛件具有良好耐腐性、導熱性和非磁性，這是鋼鍛件無法比擬的。

鋁和鋁合金應用廣泛

由于鋁和鋁合金具有優異性能，因此鋁和鋁合金已經廣泛應用于機械、航空、汽車、鐵道車輛、船舶艦艇、建筑、橋梁、化工、電力、電子、儀表、五金以及家庭生活用品等各個領域。

鋁合金代替某些鋼鐵可大為減輕機械產品的重量和增加結構的穩定性，因此在航空、航天及許多國防工業部門中，鋁和鋁合金更是必不可少的材料。例如飛機上有許多鋁合金鍛件，鋁合金在飛機上的使用量為15％～50%。鋁材廣泛應用于建筑、汽車和包裝，已經成為當今工業發達國家的三大用途。

鋁合金鍛件發展迅速

⑴鋁合金鍛件在國際上是一種發展趨勢。

因為汽車輕量化具有重要意義（降低油耗，減少環境污染），歐美日汽車巨頭都紛紛投入大量人力、財力研究降低汽車重量，采用鋁合金代替鋼材制作部分零件。例如，日本對鋁合金研發投入巨大人力和物力，2009年日本鋁合金鍛件產量30459t，占模鍛件總量2.7%，本田汽車公司2004年10月發表戰略報告中指出，每輛轎車將使用200kg鋁合金零件（約占轎車總重量20%），其中40kg是鋁鍛件。

圖1 鋁合金輪轂

鋁合金鍛件在國際上是一種發展趨勢，大多數鍛件用于汽車車橋、底盤構件，例如鋁合金輪轂（圖1）和鋁控制臂。據統計，鋁鍛件在世界鍛件總量中的占比由1985年的0.5%上升到2002年15%。隨著節能環保的發展，今后鋁合金鍛件必將有很大發展。

⑵鋁合金鍛件發展迅速。

近年來，汽車用鋁合金鍛件獲得快速發展，由于全球氣候變暖，能源緊張。另外，消費者要求乘車舒適，操控靈活，這些都對汽車工業提出嚴峻挑戰，加快汽車工業輕量化發展（轎車重量減輕10%，油耗降低8％～10%）。根據會議資料介紹，美國每輛轎車鋁合金使用量（鍛件、沖壓件）達到36.3%，歐洲和日本每輛轎車鋁合金使用量超過自重15%以上，而國產轎車上鋁合金使用量較少。汽車專家預測，今后將有越來越多鋁合金鍛件替代鋼質鍛件。鍛件

另外，高速列車輕量化也促使采用鋁合金零件，例如，某鍛造企業就生產高速列車7075高強度鋁合金鍛件。

變形鋁合金可鍛性分析

可鍛性定義和衡量指標

⑴鋁合金可鍛性定義。

鋁合金可鍛性（流動性）是指鋁合金在外力作用下充填模具型槽的能力。可鍛性高，即坯料充填模具型槽能力強。

⑵可鍛性衡量指標。

可鍛性常用金屬的塑性和變形抗力綜合衡量，塑性越高，變形抗力越小，則可鍛性越好。可鍛性取決于鋁合金本質（塑性和強度極限）和加工條件。可鍛性是衡量金屬通過塑性加工獲得優良零件的難易程度的工藝性能指標。

鋁合金可鍛性特點

鋁合金可鍛性特點是指與碳鋼和低合金結構鋼可鍛性比較而言。

⑴鋁合金高溫變形抗力特點。

①各種鋁合金高溫變形抗力相差大。鋁合金變形抗力（也稱流動應力）隨成分不同而有明顯改變，一些低強度鋁合金和中等強度鋁合金，如6000系鋁合金高溫變形抗力較低，而高強度鋁合金尤其是Al-Zn-Mg-Cu鋁合金，如7000系鋁合金高溫變形抗力較高。

圖2 碳鋼和鋁合金強度極限隨溫度變化曲線

例如鍛鋁2A50鋁合金500℃強度極限20MPa，而硬鋁2A12鋁合金500℃強度極限40 MPa，兩者相差兩倍，即所需鍛造變形載荷相差約2倍（圖2和表1）。

②多數常用變形鋁合金室溫變形抗力比碳鋼低，但其高溫變形抗力有三種：比碳鋼低，與碳鋼相當，還有比碳鋼高。

③鋁合金變形抗力對溫度很敏感（隨溫度增加或降低變化迅速）：隨溫度下降，其高溫變形抗力增長迅速，比碳鋼快。由表1和表2比較可知，高溫強度極限增長速度比碳鋼和低合金結構鋼迅速，碳鋼和低合金結構鋼溫度下降100℃，強度極限約增加50％，而鋁合金溫度下降50℃，強度極限約增加50％～300％。所以鋁合金，尤其合金化程度高的鋁合金不能在溫度低的工況下終鍛，故鋁合金鍛造溫度范圍窄，操作應迅速。鋁合金模鍛生產時的變形抗力決定其材料本身強度極限、加工條件以及鍛件的復雜程度。