中山市明基铝制品厂
第一课 铝合金基础知识（一）
一．铝的基本特性
1. 铝是地壳中分布最广, 储量最多的金属元素之一, 约占地壳总量的8.2%,仅次于氧和氮,
比铁、镁、钛的总和(7.8%)还多, 化学符号AL, 在化学周期表中属ⅢA 族, 常见化合价+3。
2. 英国人H. 达维于1807年用电化学方法最早发现铝元素,1825年丹麦化学家奥斯忒用电
解法获得铝单质。到了1855年在法国巴黎制造出第一根铝棒, 因为当时冶炼技术复杂, 此时铝棒的价格是黄金的10倍。
3. 自1859年首批量产铝棒1.7吨以来, 几乎是每10年增长一倍的速度发展,1999年全世界
生产销量铝合金达到了3000万吨, 中国铝的年销量是世界铝年产量的十分之一。
4. 铝的基本特性：
（1） 密度小. 即重量轻
（2） 良好的耐腐蚀性
（3） 良好的塑性和加工性能
（4） 良好的导热, 导电性能,(导电性能为铜的60%,导热仅次于金、银、铜。)
（5） 耐低温
（6） 对光、电、热、电波的反射率高
（7） 表面处理性能良好
（8） 无磁性（可应用于计算机硬盘）
（9） 良好的化学性能
（10） 基本无毒性（与砷、铅、锑、铟合金状态有毒性）
（11） 良好的吸音性能
（12） 耐酸性（怕弱酸）
（13） 抗核辐射性
（14） 弹性系数小
（15） 良好的力学性能
（16） 优良的铸造性能
其它性能：1、防爆性能
2、焊接性能
3、与其它金属在一起易腐蚀
4、体积收缩大
5、伸张率大
二．铝合金基本特性
变形铝合金
1³³³
³³³
³³³
变形铝合金
³³³
³³³
热处理可强化合金³³³
1．变形铝合金³³³
³³³
³³³
超级硅铝合金
³³³
热处理可强化合金³³³
³³³
2．变形铝合金的牌号及状态
1) 变形铝合金的ISO 牌号有两种，一种是以化学元素符号为基础的，另一种是由四位
数字表示的，它是由美国协会（AA ）提出的，得到了ISO 注册委员会的认可
2) 化学元素符号牌号表示法是以合金组元为基础，如：AlMg4、AlMg4.5Mn0.3、
AlMg4.5Mn0.7 等.
3) 四位数字牌号表示法是以主要添加元素的控制来分类的, 第一位数字是代表添加某
一种主要元素把铝合金归于某一个合金系即:
1³³³ Al99%以上的纯铝
2³³³
3³³³
4³³³
5³³³
6³³³
7³³³
8³³³
9³³³ Al-Cu 和Al-Cu-Mg 系合金 Al-Mn 和Al-Mn-Mg 系合金 Al-Si 合金 Al-Mg 和Al-Mg-Mn 合金 Al-Mg-Si 系合金 Al-Zn-Mg 和Al-Zn-Mg-Cu 系合金 Al-Sn 系合金 尚未使用的合金系列 中山市明基铝制品厂
4) 四位数字表示法的第二位数字表示合金代次或对原型合金的某种修改, 如2024中的
“0”为原型合金，而2124中的“1”则表示成份稍有变动的第二代合金，第三、四位数字仅用来表示同一系列中不同次第的流水编号（1³³³例外）
三．生产流程：
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规格：φ3〞、φ3.5〞、φ4〞
根据实际需要从200mm ~420mm
三段炉温加温：铝棒出炉实测温度根据材质不同而有区别
盛锭筒温度：400℃±10°，模具温度：440℃~480℃
保证直线度
6m 或1m 以上长料定尺且锯口要求一般的长料
硬化处理得到客户要求的硬度
一．合金特性
1． 合金化原理：以一种金属为基础，加入一种或几种元素使之溶在一起，构成一种新
的金属组成物，使之具有某种特性或良好的综合性能，这一过程称
为合金化。
2． 人 工 时 效：在一定温度下保温一定时间，可使合金进一步强化并使其性能趋于
稳定，这种方法叫人工时效或沉淀硬化
3． 合金元素对各种铝合金性能的影响：
1000系列——含铝量99%以上的纯铝，主要用在电气或化学领域，本系列铝材具有
高纯铝 极好的耐腐蚀性, 导热、导电系数高，机械性能低，具有极好的可塑性。 2000系列——Al-Cu 、Al-Cu-Mg 系合金，铜是本系列中主要合金元素，如A2011(Al Cu
硬铝
系合金) 铜含量5.4%~5.85%、A2017(Al Cu Mg系合金) 铜含量在3.6%~4.1%之间，镁含量0.46%~0.50%。本系列合金需进行固溶热处理
以获得最佳性能，热处理状态的力学性能类似于软钢，也可以人工时
效进一步提高力学性能，即提高材料的屈服强度，但伸长率会降低，
此系列合金耐腐蚀性较差，需包覆一层高纯铝以提高耐腐蚀性能。
3000系列——Al-Mn 、Al-Mn-Mg 系合金，锰是本系列中主要合金元素，如A3003锰
含量在1.1%~1.25%之间，一般属于不可热处理合金，因锰的添加受限
制（1.5%以下）, 锰系合金具有良好的可塑性及中等强度。
4000系列——Al-Si 系合金，硅是本系列中主要合金元素，加入足量的硅能降低溶
特殊铝 点而不会使最终合金产生脆性，Al-Si 合金主要用做焊条，本系列合
金大多不可热处理强化，但焊接时（含吸收被焊件的部份合金），应
按限定量进行热处理，阳极氧化时含大量硅的合金变成深灰色。
5000系列——Al-Mg 、Al-Mg-Mn 系合金，镁是本系列中主要合金元素，镁作为主要
防锈铝 添加合金时，可以得到中等强度或高等强度的不可热处理合金，作为
硬化剂时，镁比锰更有效，0.8%的镁相当于1.25%的锰, 本系列合金具
有良好的焊接性和耐海洋大气的腐蚀性, 为了保证耐腐蚀性应对冷加
工温度和冷加工量控制在一定的范围内。
6000系列——Al-Mg-Si 系合金，硅和镁是本系中的主要合金元素, 本系列合金具有
锻造铝
与形成硅化镁（Mg2Si ）比例近似的硅镁含量, 是可热处理合金, 中等
广泛用于工业生产.
7000系列——Al-Zn-Mg 、Al-Zn-Mg-Cu 系合金，锌是本系中的最主合金元素，加少
超硬铝 量镁，就形成可热处理可强化的硬化合金，此可分为含铜和不含铜两类，
不含铜的Al-Zn-Mg 主要特点焊接性能优良，适用于焊接后不需热处理的
大型工件，含铜的合金有利于强度的提高，但会降低抗应力腐蚀性能
二．常用合金典型性能及用途举例：
一．挤压在铝加工中的重要地位
1．挤压制品在变形区能获得比轧制、锻造更为强烈和均匀的三向压缩压力，充分体现被
加工金属本身的塑性
2．挤压法可以生产形状极其复杂的型材和管材
3．挤压法加工灵活性大，只需更换模具即可挤压不同型材，且更换模具简便易行，社会
效益高
4．挤压制品的精度比热轧、锻造制品精度高
5．挤压过程对金属力学性能的提升较其它加工方法的要高，这对挖掘铝合金材料潜力，
满足材料特殊要求具有很高的实用价值
二．世界金属挤压的发展历史与现状
1．1797年英国人布拉曼（Braman ）将溶融铝注入容器，利用手动柱塞强迫其通过环形缝
隙，在出口处凝固并形成管材
2．1863年英国人肖（Shaw ）设计的铝管挤压机，使用空心锭替代溶融的铝，这是最早的
铝挤压机
3．在高温下进行热挤压较硬金属的最初发现是法国人亚历山在²迪克, 第一台迪克型挤压
机是在英国制造的, 并于1895年安装成功
4．1924年英国的亨利²柏雷建造了一台反挤压机，大量试验证明用反挤压机法其被挤的
铸锭仅仅只有3%的材料损失
5．1950年法国雅克塞朱尼特研制成功了玻璃润滑剂，使钢和钛的挤压成为现实
6．60年代，静液挤压实现了工业化，静液挤压机不仅对脆性金属而且对塑性金属也适用，
不仅可使用冷锭，也可用预热锭，静液挤压和常规挤压的基本区别是后者在挤压筒上的径向力比挤压轴向力小20~30%，而在静液挤压中径向和轴向压力是相等的
7．1972年英国的格林发明了连续挤压法，其主要特点是能连续地生产具有精密公差的管、
棒和型材，连续挤压是一种不间断的挤压过程，原材料不断地送入回转的带槽的挤压轮子中，由磨擦力的作用将坯料送至一个固定的模子中，并产生足够的挤压力和获得变形温度，迫使铝棒通过模具挤压成产品形状
8．反挤压在经过设备和工具改进后，又有重新兴起的趋势，特别适用于硬铝合金和易切削
黄铜的大批量生产，与正挤压相比，反挤压有以下特点：
1>.挤压力比正挤压降低25~30%
2>.可在较低温度下, 挤压具有较大挤压系数的小断面制品, 而且可使用较高的挤压速度
4>.铸锭和挤压筒之间不产生磨擦热, 因而用较高的挤压速度, 产品的表面和边角不易产
生裂纹, 特殊材料压余不少于18mm
5>.挤压筒和模具的磨损小, 使用寿命长
6>.使整个铸锭横截面上有更均匀的变形, 从而减少了形成缩尾和粗晶环的机率
9. 意大利的丹尼利研制出回转型挤压机，其特点是带有回转模架，并在整个工作周期挤压
制品的拉出系统使用牵引机，回转型挤压机的特点是：
1>.辅助停机时间可缩短到10秒
2>.挤压残料厚度小于10mm
3>.无泄漏现象
4>.模架内壁清洁, 改善了制品质量
5>.新型模夹具配合良好, 对中性好, 可防止铝的任何泄漏
6>.操作简便
7>.设备牢固可靠, 刚度大
10．80年代，铝挤型机有向标准化发展的趋势，第二次世界大战后，由于航天航空技术以
及汽车、船舶、石油工业，特别是建筑工业的迅速崛起，需要大量的铝及铝合金的挤压制品，促进了铝挤压技术的急剧发展，到本世纪60年代，各国出现了大力发展铝挤压工业的热潮，从而为铝合金挤压技术的全面发展奠定基础
一．挤压力的传速过程： 挤压机柱塞产生的压力，通过安装在活动横梁上挤压杆传给挤压垫片（压饼），在压饼上产生足够高的单位压力，迫使密封在盛锭筒的铸锭金属产生塑性变形，并通过模具孔押出产品
二．挤压参数：
1．挤压力——挤压行程开关曲线图（图一）
2．影响挤压力的主要因素；金属的特性、挤压温度、速度、挤压比（变形程度）；模具的形
状、结构与表面接触磨擦条件；产品形状和尺寸；铸锭的形状、尺寸与表面状态。举例如下：
3．挤压温度——最大挤压力的关联图（图二）
4．挤压速度——最大挤压力的关联图（图三）
一．加热炉 1． 燃料加热炉：常用的有油炉和煤气炉，加热效益高，成本低，设备制造容易和投资较少，
缺点是炉温不易调整，管道等附属设备多，占地面积大，劳动条件及工作环境差。
2． 电阻加热炉：加热温度易于控制，加热质量好，占地面积少，机械化和自动程度较高、
劳动条件和工作环境好，但加热成本高。
3． 感应加热炉：加热速度快、体积小、耗电少，可完全实现机械化和自动化等，但容易加
热不均。
二．挤压机
1． 按结构形式一般分立式和卧式两类，常用的是卧式挤压机
2． 卧式挤压机具有以下特点：
a ．挤压机本体和大部分附属设备均布置在地面上，有利于对设备监视，保养和维护 b ．各种设备可布置在同一水平地面上，容易实现机械化和自动化
c ．水平出料，减少建筑施工困难和投资，特别是制品规格不受限制，可以制造、安装大
型挤压机
d ． 运动部件如柱塞、穿孔横梁，挤压筒的自重加压在道套、道轧面上, 容易磨损，难以
保持精度；某些部件受热膨胀改变正确位置，道致挤压中心失调等
三．模座
模座用来组装模具的，应满足：保持精度，更换模具容易，制品切断等辅助操作工序方便，操作周期短等。卧式挤压机上的模座结构按其运动方式分为：（1）纵动式（2）横动式（3）转动式（4）联合式。常用的是横动式水平模座（本厂目前使用）
四．挤压模具对挤压生产的重要性：
1．合理的模具结构是能实现任何一种挤压工艺过程的基础，它是使金属产生挤压变形和传
递压力的关键部件
2．模具是保证产品形状、尺寸和精度的基本工具（产品大部分尺寸是靠模具来确定，部分
尺寸是靠人员操作来控制，如圆管的内、外径尺寸等）
3．模具质量是保证制品外观品质最重要因素之一（模具的钢质不同，对产品外观效果则不
同，同时挤压速度快慢也会影响产品外观）
4．合理的模具结构，在一定程度上可控制产品的内部组织和力学性能，特别是控制空心制
品的焊缝组织和力学性能。（如焊合要求严格产品，在模具设计上就有所改变）
5．合理的模具可大大提高使用寿命，降低生产成本。
五．挤压模具的工作条件
1．承受长时间的高温（氮化温度560℃，铝棒温度500℃，生产时连续生产80~100个棒可
承受几个小时高温 ）
2．承受长时间的高压
4．承受强大复循环应力作用，挤压过程是呈周期的间隙式操作过程，模具有时受压，有时
受拉的反复循环，金属容易疲劳。
5．承受强大偏心载荷或冲击载荷
六．合理选择模具材料的原则
1．根据被挤压金属或合金的性能，因不同的金属有不同的挤压特性，也要求模具材料有别
2．根据产品品种，形状和规格等，一般圆管或铝芯可用较低强度模具钢，但壁厚或形状复
杂的产品用较高强度模具材料。
3．挤压方法、工艺条件与设备结构，要求模具材料有较高的热稳定性和耐磨性。
4．根据挤压模具的结构形状与尺寸，结构越复杂对模具钢材要求越高。
七．特殊模具
1．导流模：又称前室模，就是在型材模前加放一个导料模，其形状与型材外形相似的异形或与型材最大尺寸形状相当的矩形，铸锭镦粗后，先通过导流模产生预变形。
2．平模：在进行挤压之前铝棒需要加热到一事实上的温度，以软化铝材料并使合金元素过到熔线温度，在熔线温度上通常是镁和硅开始熔化。平模主要用来挤出没有孔穴的型材，此种模具的挤压速度一般都很快。
3．分流模：分流模主要用来挤压管材和多孔的异型材，有上模和下模之分，上模主要决定管材内部形状，而下模则决定管的外形。
一．定义：固态的铝合金适当的加热，保温和冷却处理，借以改变金属材料的组织和性能，
使之具有所需求的某种或综合性的物理、化学、力学性能或功能。常用的热处理方式有退火、淬火、时效、回归等四种方法。
二．退火
1．退火：为了改善合金化学成份和组织上的不均匀性，提高工艺塑性，消除内应力而
实施的热处理过程，又称组织均匀化。退火制度主要包括退火温度及保温时间及冷却制度的选择
2．成品退火：根据产品技术条件的要求，给予材料以一定的组织和力学性能的最终热
处理，成品退火可分为高温退火（生产软制品）和低温退火（生产不同状态的半硬制品）两种（本厂目前生产的JP04系列φ30.3*28.5的产品就属于成品退火）
三．淬火
1． 淬火是铝合金材料最重要的和要求最严格的热处理项目，其目的是为了得到高浓度
的过饱和溶体，给自然时效或人工时效创造必要条件，因此，制定淬火工艺制度时，必须恰当的选择加热温度、保温时间、加热设备和冷却方法
2． 淬火温度主要依据合金中低溶点共晶的最低溶化温度来确定，同时考虑生产工艺及
其它方面的要求
3． 淬火加热的保温时间与加热温度紧密相关，随着淬火加热温度提高，其保温时间就
相应缩短，在一定的淬火温度下，淬火保温时间取决于强化相的溶解速度
4． 淬火时的冷却速度：应该确保过饱和固溶体被固定下来以对合金的性能起决定性的
作用，为了在淬火和时效后得到应有的力学性能和耐蚀性，必须采用较快的淬火速度。
例：LC4（超硬铝）合金板材淬火转移时间对力学性能的影响
5．淬火冷却介质，大多用水冷却。但在水中淬火时，制品残余变形较大，且难以消除，为
了解决变形问题，也有用稀释的聚乙醇水溶液，它可以在温度剧烈下降时，在材料表面形成覆盖层，阻碍金属与水溶液间形成的蒸气层，因此可以加速冷却。
四．时效 中山市明基铝制品厂
1．时效：在淬火过程中所得到过饱和固溶体是不稳定的，有一种自发分解的趋势，把它置
于一定的温度下，保温一定的时间，过饱和的固溶体便发生分解，从而引起合金的强度和硬度大幅度的上升，这种热处理称为时效。
2．自然时效：在室温下贮放一段时间，以提高其强度的方法叫自然时效
3．人工时效：人工时效是以高于室温的某一特定温度中保温一定时间以提高其力学性能的
操作叫做人工时效。自然时效过程进行比较慢，而人工时效进行比较迅速。
2． 能够进行淬火和时效强化的合金，主要有以下几个合金系：(1)2XXX，即Al-Cu 、Al-Cu-Mg
系；（2）4XXX ，即Al-Si 系；（3）6XXX ，即Al-Mg-Si 系；（4）7XXX ，即Al-Zn 系，以上四个系中，只有Al-Cu-Mg 系硬铝合金使用自然时效强化，而其它一般是使用人工时效强化 。
五．回归
a ．回归：经过自然时效强化的铝合金在230℃~250℃进行短时间（几秒至数分钟）加热，
然后再快速冷却至室温，则合金能重新软化恢复至新淬火状态，如继续在室温中放置，仍能进行正常的自然时效，这种现象称之为回归。
B ．回归现象具有如下特点：
能自然时效硬化的铝合金都具有回归现象；
回归处理的温度愈高，回归过程进行得愈快；
同一合金可以进行几次回归处理, 但每次回归处理后, 它的性能总不能完全回复到原
来的状态；
经回归处理的合金, 它的耐蚀性有所降低
六．制品在热处理过程中产生的主要缺陷
1．力学性能不合格：可能原因是合金化学成份与所实施的热处理标准规定不符，或违反热
处理制度及操作规程等。
2．过烧：当材料发生严重过烧时，材料表面上的颜色发黑或发暗，或在材料表面上出现气
泡，细小的环状析出物或裂纹等。
3．气泡：一种是表面气泡，另一种是穿通气泡。气泡一般不是热处理本身产生，但此缺陷
是在淬火或退火加热过程才显露出来的。
4．淬火裂纹：某些形状复杂，壁厚差别较大的大型材料，在淬火过程中有时出现裂纹，裂
纹一般出现在拐角部位，尤其在壁厚不均之处，产生原因主要是淬火温度过高或加热不均匀，以及淬火时冷却速度过快等。
5．铜扩散：铜原子沿着晶界向包铝层中扩散，严重时穿透包铝层在板材表面上出现黄灰色
的斑点或长条，称为铜扩散，从而降低制品的抗腐蚀性。
6．晶粒粗大：使材料力学性能有所下降，表面粗糙或冲裂。（如3003、2017、2011因工艺
及操作不当容易出现晶粒粗大）
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第七课 铝合金的熔炼
一．合金的熔炼过程：是铝料在炉内承受高温和长时间的加热作用，实现由固态向液态的转变
及合金元素溶解于基体的合金化过程。
二．熔铸铝合金的目的：
1．获得化学成份均匀且符合要求的合金种类
2．获得纯洁度高的合金熔体
3．重获回收和各种铝合金废料使其得到合理的再应用
三．铝合金的熔铸流程：
铝锭：主要成份为Al 、Fe 、Si 、Zn ，铝锭的演变：矿石氧化铝 铝锭
熔炉装炉方法第一层是铺废料垫底，第二层铺铝锭，烧到一定程度再放铝锭，这样反复工作需4次，然后再添加母合金
（即每种材质的主要合金元素为母合金）。
熔炉温度约750℃，添加成份：如Cu 、Mg 等。
也叫炉前分析，然后再烧熔，根据成分分析结果，如成分过高需添加一定的铝锭，如成分低则添加其它金属元素，如
Mg 、Si 等。
包括：搅拌、除气、除渣，此三道工序是不间断的连续性工作，
第二次成分分析
过滤两道，第一道为玻璃纤维、石棉网过滤，第二道为陶瓷板过滤。
相当于我们的模具，这里称结晶器，外体是钛合金，下面是石墨环，浇铸时下面为头部，上面为尾部，在头部容易
出现杂质，尾部则是氧化铝多。
一般分：成分分析、外观和超音波检测
四．熔铸铝合金的特点： 中山市明基铝制品厂
1．铝非常活泼能与气体发生反应，且这些反应基本不可逆，一经反应金属很难还原，这
样就会损失金属，且生成的氧化物、碳化物进入熔体，将会污染金属，造成铸锭内部组织缺陷，所以铝合金的熔炼对工艺设备以及工艺流程均有严格规定，如缩短熔炼时间，控制熔化速度，采用熔剂覆盖来阻止在熔化过程中的化学反应。
2．铝在合金化过程中添加金属成份必须是以单质金属材料形式加入，只有极个别组元（如
铍Be 、锆Zr 等）可以以化工原料形式加入，否则会污染金属。
3．任何组元加入熔体都不能去掉，所以对铝合金加入的组元必须严格控制，误加入的非
期望合金或组元添加过多，都会出现化学成份不符，同时也给铸棒带来困难。
4．铝在熔炼温度下易与工艺过程中的水份、油质、碳氢化合物等发生反应，一是增加铝
熔体中的含气量，二是生成物弄脏熔体，因此在熔化过程中应采取一切措施，保证原料、辅料的干燥、不同季节都要采取不同的保护措施。
5．铸锭缺陷大多是熔化过程中产生，铸锭缺陷将直接影响材料的使用性能，如含气量过
高、非金属夹渣、晶粒粗大、金属化合物等对使用存在直接影响。
五．熔铸方法：
1．分批熔炼法即一个炉次一个炉次的熔炼，经过熔化、扒渣、调整化学成份，再经精
炼处理，温度合适后出炉，炉料一次出完，不容许剩有余料，然后装入下一炉炉料，这种方法适用于铝合金成品生产，它能保证合金化学成份的均匀性。
2．半分批熔炼法与分批熔炼法的区别在于出炉不是全部出完，而是留下1/5~1/4的液
体料，随后装入下一熔次炉料进行熔化，此法的优点是所加入的料浸在液体料中，从而加快熔化速度，减少烧损，可以使沉于炉内的夹杂物留在炉内，不致于流入铸棒中，减少铸棒金属夹渣，减少炉内温度波动，延长炉子寿命，但此法的缺点停留余料时间过长，易产生晶粒粗大，半分批熔炼法适用于中间合金（非特殊材料）以及质量要求较低，裂纹倾向较小的纯铝生产。
3．连续熔炼法，此法加料连续，间隙出炉，连续熔炼法灵洗性小，仅适用于纯铝的熔炼。
六．在熔炼过程中的一些物理化学行为
1．铝是活泼的金属元素之一，除隋性气体外，其他元素都与铝发生反应生成铝的化合
物，随着温度的升高，金属表面与炉气或大气接触时，会发生一系列的物理化学作用，金属表面会产生气体的吸附和熔解，产生氧化物、氢化物等。
2．熔融铝与气体相互作用：（1）金属的吸气由三个过程组成，即吸附、扩散和溶解；
吸附分物理吸附和化学吸附二种，（2）物理吸附很不稳定，单靠物理吸附的气体是不会溶解的，只有化学吸附才可能扩散和溶解。
3．铝在熔炼中极易与气体生成氧化铝（炉渣），一经生成Al 2O 3，便成了不可挽回的损
透过氧化膜向内扩散，可以阻止铝的进一步氧化。
4．氧化烧损主要取决于炉料状态和操作方法，例如在相同的条件下熔炼合金时，大块
料的烧损为0.8%~2.6%,打捆片料烧损2%~10%；碎屑料的烧损可高达30%。
一．铝合金分为铸造铝合金和变形铝合金
1．铸造铝合金的生产是将成分合格的合金熔体直接浇铸于型模中。铸成各种所需工件，部
分工件还需要车、铣等机加工后再使用
2．变形铝合金的生产是将成分合格的铝合金熔体浇入锭模内，铸成各种形状的铸锭（扁锭、
圆锭和空心锭）
二．铝合金铸锭的基本要求
1．铸锭的化学成份和组织应均匀，铸锭组织枝晶网格粗大和化学成份如果不均匀，晶界粗
大或低熔物呈网状分布，有金属化合物及分布不均匀等，都会使铸锭塑性和强度降低。
2．保证铸锭低倍组织质量，不应有气孔、疏松、夹渣、偏析及裂纹等缺陷
3．铸锭尺寸必须符合要求，否则不能使用或增加后续加工废品。
三．铸锭方法
1．水平铸造：又称卧式铸造，也可分为连续铸造和半连续铸造。
水平铸造由于熔体结晶的过程和以后的继续冷却过程中，铸锭要收缩，使得截面
变小，导致铸锭几何中心与热中心产生偏析，从而引起热应力的增大，铸锭裂纹倾向
性也增大，故一般只能铸造φ200以下的铸锭。
2．电磁场铸造：
成型原理：电磁场铸造无结晶器，而是依靠线圈交变电流作用，产生向上的推力，并在熔体中产生感应电流，由于集炉效应，沿径向方向压缩液体金属并使其液体旋转，阻止金属液往外蔬散，使之不与感应线圈和屏壁接触，随着铸锭下降，在位于感应圈下面的二次水冷却下，冷凝成铸锭。
电磁场铸造的特点：
由于成型不与感应圈接触，表面质量好，不用车皮即可加工。
由于电磁场的强烈搅拌作用，可均匀熔体的化学成份和温度，减少液穴深度和偏析程度，
又可使铸锭周边的结晶组织细密，提高铸锭的内部质量。
无结晶器和一次水冷，金属凝固后很快被二次水冷却，可以提高生产效率。
四．铸锭的结晶和组织
1．半连续铸造的结晶器与外水套组合在一起，里面充满冷却水，结晶器水套下部开槽与结
晶器下缘组成一个个喷水孔，冷却水通过喷水孔直接浇到铸锭表面。
2．液体金属注入结晶器后，热量通过结晶器壁传道给冷却水，称为一次水冷；
3．冷却水直接喷射到铸锭表面带走铸锭的大量热量，称为二次水冷，一般铸锭都要经二次
水冷才到常温，一次冷却主要是形成一层凝固外壳，一次水冷就是要达成金属放热量和散热量的平衡。
4．达到热平衡是连续铸造能够进行下去的先决条件，当导入的热量多于散失的热量时，则
液体金属还没来得及凝固，就拉出结晶器，造成拉漏；但当导入的热量少于散失的热量时，结晶器内的温度越来越低，最后全部凝固导致堵塞，铸造无法进行。
5．铸锭的结晶：连续铸造法生产铸锭时，结晶总是自表面开始，自表面向中心，由底部向上逐
渐扩展，随着热量从铸锭表面不断导出，结晶逐渐向熔体深处进行，结晶器内有已结晶的固体和未结晶的液体金属，两者的交界面一般称为结晶前沿，结晶前沿与淌入液面间的液体金属区称为液穴，在合金的快速冷却时，一般存在以下三个区域：固相区、两相区、液相区。
一．结晶过程
1．结晶原理：液体金属原子是无规则排列的，但会出现瞬间大量的“近似规则排列”的原
子集团，当熔体温度下降时，这些原子集团随着保留时间逐渐增长为晶胚，达到一定的尺寸时则形成晶核，这些液体金属就会附着在晶核上继续长大，直至全部液体原子排列完毕，则结晶就完成了。液体金属原子有序排列为固体金属原子的过程称为结晶过程。
2．结晶前沿的过冷：熔体冷却到平衡液相线以下某一温度尚未结晶的现象称为过冷；平衡
液相线温度（即理论结晶温度），与实际结晶温度之差叫过冷度；过冷度在液穴中所占的宽度叫过冷带。
3．晶核分类：晶核一般分为自发晶核和非自发晶核。熔体中存在的近似规则排列的原子集
团，是晶核的前身，当这些原子集团长到足够大时，才能在熔体稳定存在，从而形成晶核。这一足够大的尺寸，称为晶核的临界尺寸。
4．自发晶核：当熔体中“近似规则排列”自发晶核通常过冷度须几十度甚至上百度才能结
晶，在不含杂质的纯铝中，形成晶核的过冷度要195℃。
5．非自发晶核：熔体中熔点较高的杂质质点，在结晶过程实际起晶核作用，非自发晶核又
可分为活性质点和非活性质点。
6．由于自发晶核的结晶所需过冷度很大，且熔体中总是存在很多杂质质点，这些液体金属
开始结晶以前，熔体杂质质点呈微粒状态浮于液体金属中，则晶核往往首先依附现有的杂质质点而形成。此类晶核结晶所需过冷度小，仅需几度就可以进行，当邻近的晶核长到相互接触时，晶核则停止长大，
二．晶粒细化
1．铸锭在结晶时如果成核速度快且晶粒长大速度慢，则得到的晶核多且晶粒细。自发晶核
的产生要求过冷度大，并有浓度起伏时才能产生，但有外来掺入物作晶核时，就可以在很小的过冷度条件下快速结晶。
2．晶粒细化工业上最常用的是人工晶核变质法：为了起晶核作用而外加的变质剂，首先
需是难熔解于熔体的物质，且它的晶体性质应和基本金属的晶体性质相似，常用的变质剂如金属钛（Ti ）锆（Zr ）硼（B ）等难熔元素。
3．晶粒细化除了人工晶核变质法外，还有过热法、超声波法以及机械振动法。
三．铸锭质量标准：
（1）铸锭组织的细密程度；（2）铸锭的致密性（3）铸锭内合金组元分布的均匀性（4）铸锭表面粗糙程度。影响以上铸锭质量的有以下几方面的因素：
1．冷却速度：
a 冷却速度就是铸锭的降温速度，又称冷却速度，用℃/秒表示。
b 铸锭的力学性能随冷却速度的加快而提高，原因是由于晶粒大小与冷却速度成反比，故冷却强度大可使晶内结构更加细化，此外，随着液穴变浅，过渡带缩小，使金属的
补液条件缓和，可以减少铸锭内疏松、气孔等缺陷。铸锭的力学强度高，其制品的力
学性能也高。
c 随着冷却速度加大，铸锭内温度梯度加大，热应力也相应提高，铸锭的裂纹倾向性增大，在连续铸造时，结晶器和铸锭的供水均匀非常重要。
化铸锭冷却：采用矮结晶器以便提前二次冷却，从而提高冷却强度，结晶器高度与直径之比宜为0.25~0.5之间；在一定范围内增大冷却水量，提高水压或增大流速，降低水温；采用合适的铸造速度.
2．铸造速度
a 铸锭速度即在单位时间内铸锭与相对固定的结晶器降落的长度（mm/min）表示。
b 铸造速度与结晶速度和力学强度之关联如下图所示：
c 对于圆锭铸造速度对裂纹倾向性的影响是很大的，铸造速度越大，则形成中心裂纹的倾向性越大。
3．铸造温度
a 铸造温度通常是指出炉前静置炉中的金属熔体温度，这一温度首先应该保证金属熔体从静置炉通过流槽及各种铸造工具，在注入结晶前的流程中，保证必要的流动性，不
能在流槽中结晶。
b 铸造温度提高，增加液穴深度，产生柱状晶组织的倾向增大，凝固外壳变薄，使裂纹废品增多，直接影响金属流动性，将增大冷却深度，从而使组织产生显著的不均匀性, 并降低铸锭的力学性能，排气补缩条件恶化，还会使疏板、气孔、氧化膜夹渣废品增多。 c 适当提高铸造温度是必要的，可减少疏松、气孔、夹渣、冷隔等废品，改善铸锭表面质量。实际生产中，如果铸造温度提高30℃，而液穴温度仅提高1~2℃，适当提高熔
体温度对液穴影响不大，但却可以明显改善铸锭组织品质。
4．结晶器内液面高度
a通常结晶器的有效高度就是指结晶器内金属液面的水平高度，结晶器本身的高度并不
等于有效高度，但结晶器高度决定了一次水冷的接触面积。降低结晶器的有效高度，提高二次水冷强度，可使金属的平均力学性能提高，还有利于消除圆锭表面裂纹。
b如果结晶器有效高度过高，将使结晶器与熔体接触面积增大，增大熔体移动磨擦力,
另外凝固壳也将变弱，容易引起表面偏析相等缺陷。
一．均匀化退火的目的和作用：
1．均匀化退火即将铸锭在设定的温度下长时间加热，以期得到比原铸锭状态更均匀、更稳
定的组织，增加合金在冷、热加工时的塑性，并使制品获得所希望的性能，铸锭的均匀化退火是使铸锭组织由非平衡或非稳定的状态向平衡或稳定性状态转变的过程，是单向不可逆的变化过程。
2．均匀化退火的目的概况起有以下几项：
提高铸锭的塑性, 改善工艺性能. 试验证明:均匀化退火后, 可提高挤压速度10~20%,
降低挤压功率5~10%
改善合金制品的力学性能, 减少由于轧制所引起的力学性能的异向性
提高金属制品的抗腐性能
消除铸锭的残余应力
防止部份合金再结晶后出现粗大晶粒
二．均匀化退火基本原理:
1．在均匀化退火时，合金中固熔体成份均匀和非平衡过剩相消失，均依赖于扩散，扩散是
均匀化退火执行方法。
2．扩散就是金属和合金中的原子迁移运动，它既可以是纯金属中同种原子的“均质扩散”
也可以是熔质原子在熔剂中“异质扩散”。对合金均质温度愈高，原子扩散愈加速，从而使合金更快向平衡状态转化。
三．均匀化的组织变化
1．铸锭在均匀化过程中，组织均匀化相对较复杂，基本熔解和析出的过程。
2．铝合金铸锭中，Cu 、Mg 、Zn 、Si 、Ag 等元素具有较大的扩散系数，通过原子扩散而使固
熔体成分均匀，使晶内偏析消除，另外Mn 、Cr 、Fe 、Zr 、Ti 等元素扩散速度慢，在快速冷却的条件下，这些元素不易析出而呈过饱和状态，但在持续高温状态下过饱和固熔体发生分解，析出以上金属化合物，因此均匀化对这些元素则是析出过程。
四．铝合金铸锭均匀退火工艺
1. 任何热处理四个基本工艺参数：加热速度、加热温度、保温时间和冷却速度，其中主要参数是加热温度、保温时间。
2. 一般来说，铝合金在不发生过烧的情况下，应采用尽可能高的均质温度，温度愈高，原子扩散愈快，均质亦彻底，同时可以大大缩短时间，提高生产效率。均匀化退火温度一般采用0.8~0.95倍固熔温度，即略低于固相线（即熔点）温度，根据实际操作，一般均质温度较固相线温度低5~40℃
3. 因合金组元素固相线温度的影响明显，所以确定均质温度仅仅参考理论固相线温度还不够，还必须由实验来确定，实验过程主要监测熔化温度，显微组织及性能的变化才可以更准确界定实际合金温度范围。
4. 保温时间的确定：在一定的均热温度下，使非平衡的低熔点相和晶内偏析获得较为充分的扩散，最佳的保温时间应根据铸锭均热后的加工性能和半成品的力学性能变化，试验确定。过分延长保温时间无实际意义，额外增加加工成本。
的铸锭不宜升温过快，铸锭的冷却一般是在空气中或在炉内随炉慢冷，对于热处理强化的塑性较差的多相合金，其冷却速度不宜太快。
一．品质管制之演变历程
第一阶段：操作者之品质管制
在18世纪以前，产品从头至尾所有工序的制作，都是由一个人来完成，所以产品质量的优劣也就由同一个负责控制，此现象主要体现在早期的手工作坊场所内。 第二阶段：班组长之品质管制
在19世纪，随著工场的出现，生产方式逐渐变成由多数人集中在一起作业。以一个组或班为编制单位，并设置一个班组长来负责整个班组的品质管制。 第三阶段：检验员之品质管制
一战后，由于工厂管理工作的日益需求，班组长的精力主要放在组织生产，提高效率上，已很难兼管品质，因而提出了设置专职品质检验员来协助班组长的工作。
第四阶段：以统计学进行品质管制
利用统计手段进行品质管制，是美国的管理学家W.A.SHEWART 在1924年提出的，是以一张管制图来描绘抽样结果，并判定批量产品的质量状况。 第五阶段：全面质量管制（TQC ）
全面质量管理是将原来的工厂内部品质管制延伸到从产品构想、市场调研、产品设计、制造一直到售后服务的全过程的品质管制。它起源于1964年日本的丰田汽车公司。
第六阶段：全员质量管理（CWQC ）
CWQC 最先提出于日本，与TQC 相比，它是按照企业经营目的、要求公司所有部门的第一个员工，必须通力合作，为完成产品的设计及售后服务全过程的品质管制，从而达成共识，并全员参与，其强调员工主人翁责任感。 第七阶段：质量保证模式下的品质管制
此一阶段亦称ISO9000品质管制，是至今为此最为先进的品质管制技术，是结合中心工厂、协力厂、营销公司构成一个品质控制体系。以文件化管制程序来进行品质管制。
1．高阶层管理者的重视
员工的注意力，往往是受高层管理者的注意力的影响，特别是直属上级，所
以加强品质控制，首先要引起高层管理者的重视。在任何情况下都要避免“出货第一，品质第二”的观念。 2．明确品质管制职责、权限
在公司组织内，品管部门应属于一级品质部门，对品质仲裁权应高于其他职
能部门，并明确品管工作权责及运作体系与规范。 3．强调贯彻执行
品质管制工作主要包括4个方面内容： A 制定产品品质标准
B 保持检验标准与品质标准的一致性 C 采取纠正措施并追踪实施效果 D 修正新标准
4．重视训练
品质管制成功与否，关键是由人来完成，加强品质意识与理念的训练，有助于
执行者对“品质管制”的理解和有效执行。
5．重视品质分析和总结
重视时期内品质状况的分析、总结, 有利于职能人员了解品质差距的原因，
从而加以改善。
6．加强品质改善
品质控制在于：A 品质开发和制订
8．开展“质量评比”活动
借“评比”活动，加强员工对品质的重视，推动品管工作顺利进行。
B 品质的维护与保证 C 品质提升
7．形成改善循环并维护其正常运行
三．品管组织与职责
中山市明基铝制品厂
1．品管组织结构图
2．品质课职责与权限规定
(1) 负责测量、分析与改进的策划，包括各种数据统计、分析与应用； (2) 负责临视与测量过程的策划，检验标准、规程的制定及执行； (3) 负责计量工作，检测仪表、仪器的检定、校准与控制管理； (4) 质量管理体系过程活动监视与测量工作的规划、实施与跟踪； (5) 产品监视与测量和产品的监视与测量状态标识的控制； (6) 不合格品的评审、控制管理，包括品质抱怨与投诉的处理； (7) 品质异常分析及改善提案、改进措施的实施、跟踪与验证； (8) 协助人事部门对员工进行品质与环境知识的培训；
(9) 协助管理者代表做好管理体系运行的组织协调、检查与考核工作。对任何单位和个人违反法律、法规及相关规定的行为，有权检举和制止；
(10) 协调解决体系运行中出现的问题和对事故隐患制订纠正与预防措施并执行、跟踪；
一．不合格品产生的原因 1．设计与开发
① 生产过程的设计模棱两可，制作方法不明确。 ② 图样、图纸绘制不清楚，标码不准确。
③ 产品设计尺寸与生产用零配件，装配公差不一致。 ④ 废弃图样管理不力，造成生产中误用废旧图纸。
2．机器与设备
① 机器安装和设备不当。 ② 机器设备长时间无检验 ③ 刀具、模具、工具品质不良。 ④ 量具与检测设备精度不够。
⑤ 温度、湿度及其他环境条件对设备的影响。 ⑥ 设备加工能力不足。
⑦ 机器、设备的维修、保养不当。
3．材料与配件
① 使用未经检验的材料或配件。 ② 错误地使用材料或配件 ③ 材料、配件的品质变更 ④ 使用让步接受的材料或配件 4．作业员和管理者
① 急于完成数量指标，而忽视质量 ② 操作员不具备合格的生产技能 ③ 对图样不理解
④ 对生产工序控制规定不熟悉 ⑤ 员工缺乏自主品质管制意识 ⑥ 使用状态不稳定的机器设备 ⑦ 违章操作或调试机器设备 ⑧ 工序管制力度不够
5．工序品质控制与检验
① 工序控制点的设置不当 ② 试验设备超过校准期限
③ 品质规程、方法、应对措施不完善 ④ 品管人员素质不高
⑤ 没有形成有效的质量管理体系 ⑥ 高层管理者的品质意识不够 ⑦ 品质标准不准确或不完善
1．标示牌
由木板或金属片做成的小方牌，按货品的属性或处理类型将相应之标识牌悬挂在货物的外包装上加以表示。根据企业的标示需求，可分为“待验”牌、“收货”牌、“暂收”牌、“合格”牌、“不合格”牌，“待处理”牌、“冻结”牌、“退货“牌、“返工”牌、“返修”牌、“报废”牌等表明货品口处理指令类型的标识物 2．标签和卡片
该标识物一般为一张标签纸或卡片，通常也称为“箱头纸”, 在使用时将货物
判别类型标注在上面，并注明货物的品名、规格、颜色、材质、来源、工单编号、日期、数量、品质等内容（与本厂所使用的档案卡和传票卡相似）。 3．色标
色标的形状一般为一张正方形的有色粘贴纸。它可直接贴在货物表面规定的
位置，也可贴在产品的外包装或标签纸上。 ① 绿色：代表“受检合格”，一般贴在货物表面的“右下角”，易于看见的地方。 ② 黄色：代表“受检产品特采使用”，一般贴在货物表面的“右下角”，易于看见的地方。
③ 红色：代表“受检产品不合格”，一般贴在货物表面的“右下角”，易于看见的地方。
三．不合格品之判定
鉴别产品质量，涉及产品的符合性和适用性两种不同等级的判断
1．符合性判断：检验员的职责是按技术文件检验产品，判断产品是否符合品质要求，正确作出合格是否的鉴定。 2．适用性判断：对不合格品是否适用，则不能要求检验员来承担判别的责任和权限。
它是一项技术极强的判别，应由品质课的课长或班长人员根据不合格程度及对成品品质的最终影响程度，确定分级处理方法。就是当某种产品出现一个尺寸或多个不是重要管制的地方超出通用技术要求时，但现场人员又无法判断的情况下，通常由品质课课长或班长采用适用性判断。
四．不合格品之处理
在对不合格品的实际处理中，大多数工厂在经过评审后，对不合格的处理方
法大体分为：条件收货、来货拣用、返工、返修、退货、报废等处理方式。
1．条件收货：是指不合格程度较小经局部修整后可接受或直接使用时不会影响产品
的最终性能。在品质上可视为允许品范围内，对此类产品的接受，也称为“让步接受”。对于“条件收货”中“条件”的理解，通常是指对供货商的扣款或要求供货商按不合格品数量进行补货。
2．来货拣用：在来货基本合格，但是其中存在一定数量的不合格品时，在使用前，
由工厂安排人力将不合格品挑选出来。
3．返工与返修：是指对不合格品的重新加工和修理。
4．报废或退货：是指某产品在加工或检验中各要求超出图面要求，同时又影响直接
使用性能，后序生产中无法修复的情况。
一．量具的分类和识别 1．卡尺：
卡尺分数显卡尺（或称电子卡尺）、游标卡尺（线卡）、游表卡尺。
游标卡尺和游表卡尺的区别，游标卡尺的误差0.2mm ，游表卡尺的误差是0.02mm （按
正常来说测量误差在允许误差范围内是正常现象）。
1内爪 ○2刻度读出端面 ○3滑尺固定螺钉 ○4主尺 ○5深度尺 ○6高度差测卡尺的组成：○
7主尺刻度 ○8外爪 ○9滑尺 10外框固定螺钉 ○11附表刻度 ○12指轮 13基准端面 定面 ○○○2．千分尺
千分尺分外径千分尺（外径千分尺又称外径直径千分尺或螺旋尺）、内径千分尺（分
三爪和二爪，三爪和二爪不同的地方就是二爪有一个基准端面）和壁厚千分尺。内外千分尺又分数显或电子千分尺（目前我厂使用的外径千分尺其实叫百分尺）。百分尺和千分尺的区别是百分尺的误差0.01mm ，千分尺的误差是0.005mm ，就是5µm 1基准爪 ○2尺身○3主刻筒○4分刻筒○5刻度校准螺钉○6微调○7伸内径千分尺的组成：○
缩杆
1基准爪○2握柄○3滑柄○4滑杆固定螺钉○5刻度校准螺钉○6主刻筒○7外径千分尺组成：○
8微调 分刻度 ○3．抖动表
抖动表分百分表和千分表，又分针式和轴式二种，百分表和千分表区别在于百分表以
mm 表示，千分表以µm 表示，我们在使用时，从表面编号上面可以看到0.01mm 或0.001µm 和0.002µm 的数据。
抖动表的组成：1测针2光滑面3测试指示器 二．量具的使用方法及注意事项 1．卡尺使用方法
外卡：用手平托卡尺，右手拇指按住指轮来回平稳滑动，看各部件是否运转正常。
测量物件，物件应靠近外卡根部，避免使用尖部测量物件。同时禁止用力上、下摆卡身，用力过大，容易使外卡变形，导致测量误差，偏大、偏小和测量不准，壁厚为尖部测量，但必须测定在0.02mm 以上。
内卡：用手平托卡尺，测量时，尽量伸进测定处，使整个测定面紧挨被测物品，内
径测量取最大值，槽宽最小值，尽量避免用卡尖支测量。
深度与高度测量：对着测定物品面，将卡身设定为90°直角，然后轻推滑尺使深度
尺和高度尺接触物件面即可。
2．千分尺使用方法
外径千分尺：右手小指托信握柄，无名指平住主轴身，用食指和拇指轻放在分刻
筒上，然后旋转分刻筒，滑杆基准面接触物件端面。然后再用食指旋转微调，听微调“喀嚓”响三声后，再读取所测值。
爪接触所测物件后，再旋转微调，听微调“喀嚓”响三声后，再读取所测值。
千分尺测量物件、量具与物件成一条直线，基准面在物件的直径上，量具不可弯
曲和卡尺 3．抖动表使用方法
测针的角度，测针需与被测物之间成直角，对于有较大量测范围的物件，测针需
于被测物的量测面在量测范围中心成直角，在校准时，请特别确认测针于量测面成直角，如果测针的角度未成直角，则会在被测物的量测面于测针之间进行成角度量测，然而，使用角度被正功能，依旧可以测得实际量测值大约值，为取得正确值，请在读取量测结果后，根据以下方法进行补正。
补正方式：正确值=读取值³补正系数
例：角度以30°测量，测量指示器的读取值在0.05mm 时，正确值等于0.86（30°
4．测试指示器安装
为了避免弯曲造成指示器不准确性，请务必将指示器固定在鸠尾形槽内或牢固的定
支架上，如果没有将指示器固定好，可能会让测针有不稳的晃动，即使是使用鸠尾槽成牢固的固定支架，也要将其检查是否牢固置放。
测针的长度 ：测试指示器因机型不同，使用测针的长度各不同，使用测针长度错误时会给测量的结果带来很大的误差，因此，务必根据机型使用测针，若更换测针，则精度亦随之变动，变换后，务必再确认测量精度，特别是当测针小于φ1MM 以下时，由于较大的折曲，其回程误差会增大。
卡尺、千分尺在测量时使用力度控制6~10之间，不能用力过猛或过轻。 三．量具的使用方法及注意事项
1．使用前必须擦净尺身上的油污、灰尘及杂物。
2．所有量具避免直接于磁铁接触，不能测量带磁性物体。
3．严禁使用卡尺直接测量高温物体，使用环境温度在20℃~40℃之间为宜，相对温度在30%~60%之间。
4．量具使用应及时清理量具上的一切杂物，以防损坏量具机件，产生失准，导致误差。
第十五课 铝表面处理的发展历史与现状
一．铝表面处理的阶段史
第一阶段；银白色阳极氧化处理（硫酸等作电解液的阳极氧化）。 第二阶段：化学著色处理的著色法，又分自然著色法和电解著色法等。
第三阶段：木纹著色技术，是在综合第一、二阶段的技术基础上开发的特殊表面处理
工艺。
二．表面处理发展历史
1923年，日本化学鲸井博士提出了铝电绝缘性氧化膜制法，并发明了草酸阳极氧化法，能使制品著黄绿色，是最早的自然著色法。
1923年，美国的佛立料吉发明了硫酸阳极氧化法，因成本低廉、质量稳定，故目前在世界各地仍颇流行
1929年，日本发明了封孔处理方法，确定了耐蚀性良好的氧化膜制法 三．铝及铝合金的表面处理基本方法有如下几种：
1．化学氧化膜——化学氧化处理是铝制品在弱碱性或弱酸性溶液中，部分基体金属发生反应使其表面形成较自然氧化膜厚的氧化膜，或某些纯氧化膜的处理过程，它具有生产过程迅速、成本低、设备简单及不消耗电能等优点。常见的有铬酸膜和磷酸膜，这类膜薄吸附性好，可进行着色和封孔处理，但与阳极氧化相比，则膜薄很多，抗蚀性和硬度比较低。
2．有机涂层———各种类型油漆、清漆和树脂漆层等
3．陶瓷涂层———玻璃和陶瓷涂层
4．电镀层————在适当预处理（包括阳极氧化）后获得装饰性或功能性电镀层
5．阳极氧化膜——电化学氧化制作的氧化膜，具有不同厚度、硬度色泽、耐蚀、耐磨及化学和电学性能阳极氧化膜是一种万能保护层，应用最广泛、研究最透彻、技术最成熟 四．铝表面处理方法及目的和作用
1．
2．前处理时间一般在3~5分钟，封孔槽时间一般在8~10分钟，普通氧化时间为30分钟，
要求膜厚和表面硬度的产品最少氧化45分钟
六．阳极氧化的种类：
1．阳极氧化早就在工业上得到了广泛应用，其方法繁多，有以下几种分类：
1> 按电流型式分有：直流电阳极氧化，交流电阳极氧化，以用可缩短达到要求厚度的生产时间，膜层既厚又均匀致密，且抗蚀性显著，提高动脉冲电流阳极氧化； 2> 按电解分有：硫酸、单酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主，溶液的自然着色阳极氧化；
3> 按膜层性质分有：普通膜，硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层，半导体作用的阻挡层等阳极氧化
2．铝及铝合金常用的阳极氧化方法，其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍，它适用于铝及大部分铝合金的阳极氧化处理，膜层较厚，硬而耐磨，封孔后可获得更好的抗蚀性，膜层无色透明，吸附能力强极易着色，处理电压较低，耗电少，处理过程不必改变电压周期，有利于连续生产和实现操作自动化，但硫酸对人身的危害较铬酸小、货源广、价格低等优点。 七．阳极氧化最常见的几种缺陷：
1．碱流痕：溶解的铝在溶液中形成NaAlO2，铝溶解越多，NaAlO2水解生成Al （OH ）3
胶状物质也越多，使溶液的粘度提高，制品表面易出现碱流痕等缺陷，极大地影响蚀洗品质，在生产中，对溶液的铝含量必须加以控制。
2．黑点、麻面：出现黑点一般是铝及铝合金的含铁量过高，出现麻面，是在前处理时间过
长，铝及铝合金中镁的成份挥发过多，使铝及铝合金的本身毛孔过多，封孔后无法填充。
八．铝及铝合金表面脱脂有以下几种方法：
1．有机溶剂脱脂，有机溶剂脱脂是利用油脂易溶于有机溶剂这一特点的一种脱脂方法，有机溶剂既能溶解皂化油，也能溶解非皂化油，具有很强的脱脂能力，较常用的有：汽油、煤油、酒精、乙酸工酯，丙酮、四氯化碳，三氯乙稀等。用此方法脱脂，产品很难获得如同化学清洗的表面，往往残留薄油层，需再进行碱洗作为补充处理，不是特殊情况很少采用此方法，因价格贵，易挥发，有些蒸气有麻醉作用甚至有毒（目前本厂使用一种煤油脱脂，除去引拔产品表面油污）
2．表面活性剂脱脂：表面活性剂是在很低的浓度下，能显著降低液体张力的物质，常用
3． 碱性溶液脱脂：碱性溶液脱脂是表面预处理中最主要的脱脂方法之一，碱性脱脂
溶液的配方相当多，目前，一般采用磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠的传统工艺，磷酸钠，硅酸钠在溶液中除了起缓蚀，润滑作用外，还可用水解生成游离碱而控制氢氧化钠含量的变化，使溶液保持稳定，溶液加热和搅拌均有助于获得最好的效果，用纯净的压缩空气搅拌可使溶液的浓度、温度趋于均匀，增加溶液与制品表面的磨擦，同时出有利于采用较低浓度的溶液。
a) 酸性溶液脱脂：油脂在酸存在的条件下亦能进行水解反应生成甘油和相应的高
级脂肪酸。在溶液中添加适量润滑剂和乳化剂有利于油脂的软化游离，溶解和乳化，提高脱脂效果（目前本厂就是酸性溶液脱脂）
b) 电解脱脂：电解在室温下进行，亦可适当提高溶液温度，以增加导电性，加速
脱脂，提高电流密度，气体析出加剧，也能加快脱脂过程。
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一．GB1109-89铝及铝合金阳极氧化术语（与ISO7583-1986标准等效）
1． 光亮化Bringhtening ：用化学或电化学抛光的方法，使金属表面光亮的过程 2． 抛光Polishing ：减少金属表面粗糙度的过程
3． 软轮磨光buffing ：金属表面通过旋转的软轮进行抛光 4． 化学抛光chemical polishing：铝浸入倾泄这溶液中的抛光处理 5． 脱脂degreasing ：用机械、化学或电解方法除去表面的油脂
6． 酸洗pickling ：通过化学作用（一般在酸里），除去表面的氧化物或其他化合物 7． 清洗cleaning ：用弱酸、弱碱、溶剂及其蒸气，清除表面油脂和污垢 8． 浸蚀etching ，etch ：金属材料的表面在酸性或碱性溶液中使其表面粗糙化 9． 喷砂sand blasting：用砂或氧化铝进行研磨
10．脱膜（倒膜）stripping ：用适当的化学溶液除去金属表面的阳极氧化膜 11．阳极氧化anodiaing anodic oxidation：电解氧化过程，在该过程中铝或铝合金的
表面通常转化成一层氧化膜……..
12．耐磨性abrasion rseistance：表面的耐磨损能力
13．弯曲试验bend test：确定能保证表面不开裂所实施最小弯曲半径 14．光亮度brightness ：物体表面对光的反射能力
15．烧损burning ：在阳极氧化过程中，由于氧化膜受到严重的电击，使基体铝局部
受损
二．硫酸阳极氧化常见缺陷及其消除方法（如下表）：
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三．阳极氧化过程中常见事故及处理
1．：制品直接与阴极板接触，电解液的电阻未起作用，如短路必须马上排除，
否则很大的电流在阴、阳极上产生大量热量，将制品局部熔化或退火降低硬度
2．断路：制品与道电杆接触不良，或接触处有酸液渗入，从而产生绝缘氧化膜道致
断路，如果断路未及时发现，则已生成的膜也会溶液掉，所以电解时务必注意电流表的波动。
3．电解液的循环障碍：循环障碍时，使封闭的酸液温度升高，道致膜内部及膜孔外部的比电道显著上升，温度每升高1℃，比电道将提高1~2.5%，这相当于电解液的电阻下降而使电流逐渐上升，温度将越升越高。
四．几种阳极氧化品质检验
1．膜厚：一般用（um ）作单位，实际使用中，膜厚越厚耐蚀性越好，反之，则越差 2．膜厚级别及对应厚度：
级别 AA5 AA10 AA15 AA20 AA25
平均膜厚
5 10 15 20 25
局部最薄膜厚
4 8 12 16 20
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中山市明基铝制品厂
第一课 铝合金基础知识（一）
一．铝的基本特性
1. 铝是地壳中分布最广, 储量最多的金属元素之一, 约占地壳总量的8.2%,仅次于氧和氮,
比铁、镁、钛的总和(7.8%)还多, 化学符号AL, 在化学周期表中属ⅢA 族, 常见化合价+3。
2. 英国人H. 达维于1807年用电化学方法最早发现铝元素,1825年丹麦化学家奥斯忒用电
解法获得铝单质。到了1855年在法国巴黎制造出第一根铝棒, 因为当时冶炼技术复杂, 此时铝棒的价格是黄金的10倍。
3. 自1859年首批量产铝棒1.7吨以来, 几乎是每10年增长一倍的速度发展,1999年全世界
生产销量铝合金达到了3000万吨, 中国铝的年销量是世界铝年产量的十分之一。
4. 铝的基本特性：
（1） 密度小. 即重量轻
（2） 良好的耐腐蚀性
（3） 良好的塑性和加工性能
（4） 良好的导热, 导电性能,(导电性能为铜的60%,导热仅次于金、银、铜。)
（5） 耐低温
（6） 对光、电、热、电波的反射率高
（7） 表面处理性能良好
（8） 无磁性（可应用于计算机硬盘）
（9） 良好的化学性能
（10） 基本无毒性（与砷、铅、锑、铟合金状态有毒性）
（11） 良好的吸音性能
（12） 耐酸性（怕弱酸）
（13） 抗核辐射性
（14） 弹性系数小
（15） 良好的力学性能
（16） 优良的铸造性能
其它性能：1、防爆性能
2、焊接性能
3、与其它金属在一起易腐蚀
4、体积收缩大
5、伸张率大
二．铝合金基本特性
变形铝合金
1³³³
³³³
³³³
变形铝合金
³³³
³³³
热处理可强化合金³³³
1．变形铝合金³³³
³³³
³³³
超级硅铝合金
³³³
热处理可强化合金³³³
³³³
2．变形铝合金的牌号及状态
1) 变形铝合金的ISO 牌号有两种，一种是以化学元素符号为基础的，另一种是由四位
数字表示的，它是由美国协会（AA ）提出的，得到了ISO 注册委员会的认可
2) 化学元素符号牌号表示法是以合金组元为基础，如：AlMg4、AlMg4.5Mn0.3、
AlMg4.5Mn0.7 等.
3) 四位数字牌号表示法是以主要添加元素的控制来分类的, 第一位数字是代表添加某
一种主要元素把铝合金归于某一个合金系即:
1³³³ Al99%以上的纯铝
2³³³
3³³³
4³³³
5³³³
6³³³
7³³³
8³³³
9³³³ Al-Cu 和Al-Cu-Mg 系合金 Al-Mn 和Al-Mn-Mg 系合金 Al-Si 合金 Al-Mg 和Al-Mg-Mn 合金 Al-Mg-Si 系合金 Al-Zn-Mg 和Al-Zn-Mg-Cu 系合金 Al-Sn 系合金 尚未使用的合金系列 中山市明基铝制品厂
4) 四位数字表示法的第二位数字表示合金代次或对原型合金的某种修改, 如2024中的
“0”为原型合金，而2124中的“1”则表示成份稍有变动的第二代合金，第三、四位数字仅用来表示同一系列中不同次第的流水编号（1³³³例外）
三．生产流程：
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规格：φ3〞、φ3.5〞、φ4〞
根据实际需要从200mm ~420mm
三段炉温加温：铝棒出炉实测温度根据材质不同而有区别
盛锭筒温度：400℃±10°，模具温度：440℃~480℃
保证直线度
6m 或1m 以上长料定尺且锯口要求一般的长料
硬化处理得到客户要求的硬度
一．合金特性
1． 合金化原理：以一种金属为基础，加入一种或几种元素使之溶在一起，构成一种新
的金属组成物，使之具有某种特性或良好的综合性能，这一过程称
为合金化。
2． 人 工 时 效：在一定温度下保温一定时间，可使合金进一步强化并使其性能趋于
稳定，这种方法叫人工时效或沉淀硬化
3． 合金元素对各种铝合金性能的影响：
1000系列——含铝量99%以上的纯铝，主要用在电气或化学领域，本系列铝材具有
高纯铝 极好的耐腐蚀性, 导热、导电系数高，机械性能低，具有极好的可塑性。 2000系列——Al-Cu 、Al-Cu-Mg 系合金，铜是本系列中主要合金元素，如A2011(Al Cu
硬铝
系合金) 铜含量5.4%~5.85%、A2017(Al Cu Mg系合金) 铜含量在3.6%~4.1%之间，镁含量0.46%~0.50%。本系列合金需进行固溶热处理
以获得最佳性能，热处理状态的力学性能类似于软钢，也可以人工时
效进一步提高力学性能，即提高材料的屈服强度，但伸长率会降低，
此系列合金耐腐蚀性较差，需包覆一层高纯铝以提高耐腐蚀性能。
3000系列——Al-Mn 、Al-Mn-Mg 系合金，锰是本系列中主要合金元素，如A3003锰
含量在1.1%~1.25%之间，一般属于不可热处理合金，因锰的添加受限
制（1.5%以下）, 锰系合金具有良好的可塑性及中等强度。
4000系列——Al-Si 系合金，硅是本系列中主要合金元素，加入足量的硅能降低溶
特殊铝 点而不会使最终合金产生脆性，Al-Si 合金主要用做焊条，本系列合
金大多不可热处理强化，但焊接时（含吸收被焊件的部份合金），应
按限定量进行热处理，阳极氧化时含大量硅的合金变成深灰色。
5000系列——Al-Mg 、Al-Mg-Mn 系合金，镁是本系列中主要合金元素，镁作为主要
防锈铝 添加合金时，可以得到中等强度或高等强度的不可热处理合金，作为
硬化剂时，镁比锰更有效，0.8%的镁相当于1.25%的锰, 本系列合金具
有良好的焊接性和耐海洋大气的腐蚀性, 为了保证耐腐蚀性应对冷加
工温度和冷加工量控制在一定的范围内。
6000系列——Al-Mg-Si 系合金，硅和镁是本系中的主要合金元素, 本系列合金具有
锻造铝
与形成硅化镁（Mg2Si ）比例近似的硅镁含量, 是可热处理合金, 中等
广泛用于工业生产.
7000系列——Al-Zn-Mg 、Al-Zn-Mg-Cu 系合金，锌是本系中的最主合金元素，加少
超硬铝 量镁，就形成可热处理可强化的硬化合金，此可分为含铜和不含铜两类，
不含铜的Al-Zn-Mg 主要特点焊接性能优良，适用于焊接后不需热处理的
大型工件，含铜的合金有利于强度的提高，但会降低抗应力腐蚀性能
二．常用合金典型性能及用途举例：
一．挤压在铝加工中的重要地位
1．挤压制品在变形区能获得比轧制、锻造更为强烈和均匀的三向压缩压力，充分体现被
加工金属本身的塑性
2．挤压法可以生产形状极其复杂的型材和管材
3．挤压法加工灵活性大，只需更换模具即可挤压不同型材，且更换模具简便易行，社会
效益高
4．挤压制品的精度比热轧、锻造制品精度高
5．挤压过程对金属力学性能的提升较其它加工方法的要高，这对挖掘铝合金材料潜力，
满足材料特殊要求具有很高的实用价值
二．世界金属挤压的发展历史与现状
1．1797年英国人布拉曼（Braman ）将溶融铝注入容器，利用手动柱塞强迫其通过环形缝
隙，在出口处凝固并形成管材
2．1863年英国人肖（Shaw ）设计的铝管挤压机，使用空心锭替代溶融的铝，这是最早的
铝挤压机
3．在高温下进行热挤压较硬金属的最初发现是法国人亚历山在²迪克, 第一台迪克型挤压
机是在英国制造的, 并于1895年安装成功
4．1924年英国的亨利²柏雷建造了一台反挤压机，大量试验证明用反挤压机法其被挤的
铸锭仅仅只有3%的材料损失
5．1950年法国雅克塞朱尼特研制成功了玻璃润滑剂，使钢和钛的挤压成为现实
6．60年代，静液挤压实现了工业化，静液挤压机不仅对脆性金属而且对塑性金属也适用，
不仅可使用冷锭，也可用预热锭，静液挤压和常规挤压的基本区别是后者在挤压筒上的径向力比挤压轴向力小20~30%，而在静液挤压中径向和轴向压力是相等的
7．1972年英国的格林发明了连续挤压法，其主要特点是能连续地生产具有精密公差的管、
棒和型材，连续挤压是一种不间断的挤压过程，原材料不断地送入回转的带槽的挤压轮子中，由磨擦力的作用将坯料送至一个固定的模子中，并产生足够的挤压力和获得变形温度，迫使铝棒通过模具挤压成产品形状
8．反挤压在经过设备和工具改进后，又有重新兴起的趋势，特别适用于硬铝合金和易切削
黄铜的大批量生产，与正挤压相比，反挤压有以下特点：
1>.挤压力比正挤压降低25~30%
2>.可在较低温度下, 挤压具有较大挤压系数的小断面制品, 而且可使用较高的挤压速度
4>.铸锭和挤压筒之间不产生磨擦热, 因而用较高的挤压速度, 产品的表面和边角不易产
生裂纹, 特殊材料压余不少于18mm
5>.挤压筒和模具的磨损小, 使用寿命长
6>.使整个铸锭横截面上有更均匀的变形, 从而减少了形成缩尾和粗晶环的机率
9. 意大利的丹尼利研制出回转型挤压机，其特点是带有回转模架，并在整个工作周期挤压
制品的拉出系统使用牵引机，回转型挤压机的特点是：
1>.辅助停机时间可缩短到10秒
2>.挤压残料厚度小于10mm
3>.无泄漏现象
4>.模架内壁清洁, 改善了制品质量
5>.新型模夹具配合良好, 对中性好, 可防止铝的任何泄漏
6>.操作简便
7>.设备牢固可靠, 刚度大
10．80年代，铝挤型机有向标准化发展的趋势，第二次世界大战后，由于航天航空技术以
及汽车、船舶、石油工业，特别是建筑工业的迅速崛起，需要大量的铝及铝合金的挤压制品，促进了铝挤压技术的急剧发展，到本世纪60年代，各国出现了大力发展铝挤压工业的热潮，从而为铝合金挤压技术的全面发展奠定基础
一．挤压力的传速过程： 挤压机柱塞产生的压力，通过安装在活动横梁上挤压杆传给挤压垫片（压饼），在压饼上产生足够高的单位压力，迫使密封在盛锭筒的铸锭金属产生塑性变形，并通过模具孔押出产品
二．挤压参数：
1．挤压力——挤压行程开关曲线图（图一）
2．影响挤压力的主要因素；金属的特性、挤压温度、速度、挤压比（变形程度）；模具的形
状、结构与表面接触磨擦条件；产品形状和尺寸；铸锭的形状、尺寸与表面状态。举例如下：
3．挤压温度——最大挤压力的关联图（图二）
4．挤压速度——最大挤压力的关联图（图三）
一．加热炉 1． 燃料加热炉：常用的有油炉和煤气炉，加热效益高，成本低，设备制造容易和投资较少，
缺点是炉温不易调整，管道等附属设备多，占地面积大，劳动条件及工作环境差。
2． 电阻加热炉：加热温度易于控制，加热质量好，占地面积少，机械化和自动程度较高、
劳动条件和工作环境好，但加热成本高。
3． 感应加热炉：加热速度快、体积小、耗电少，可完全实现机械化和自动化等，但容易加
热不均。
二．挤压机
1． 按结构形式一般分立式和卧式两类，常用的是卧式挤压机
2． 卧式挤压机具有以下特点：
a ．挤压机本体和大部分附属设备均布置在地面上，有利于对设备监视，保养和维护 b ．各种设备可布置在同一水平地面上，容易实现机械化和自动化
c ．水平出料，减少建筑施工困难和投资，特别是制品规格不受限制，可以制造、安装大
型挤压机
d ． 运动部件如柱塞、穿孔横梁，挤压筒的自重加压在道套、道轧面上, 容易磨损，难以
保持精度；某些部件受热膨胀改变正确位置，道致挤压中心失调等
三．模座
模座用来组装模具的，应满足：保持精度，更换模具容易，制品切断等辅助操作工序方便，操作周期短等。卧式挤压机上的模座结构按其运动方式分为：（1）纵动式（2）横动式（3）转动式（4）联合式。常用的是横动式水平模座（本厂目前使用）
四．挤压模具对挤压生产的重要性：
1．合理的模具结构是能实现任何一种挤压工艺过程的基础，它是使金属产生挤压变形和传
递压力的关键部件
2．模具是保证产品形状、尺寸和精度的基本工具（产品大部分尺寸是靠模具来确定，部分
尺寸是靠人员操作来控制，如圆管的内、外径尺寸等）
3．模具质量是保证制品外观品质最重要因素之一（模具的钢质不同，对产品外观效果则不
同，同时挤压速度快慢也会影响产品外观）
4．合理的模具结构，在一定程度上可控制产品的内部组织和力学性能，特别是控制空心制
品的焊缝组织和力学性能。（如焊合要求严格产品，在模具设计上就有所改变）
5．合理的模具可大大提高使用寿命，降低生产成本。
五．挤压模具的工作条件
1．承受长时间的高温（氮化温度560℃，铝棒温度500℃，生产时连续生产80~100个棒可
承受几个小时高温 ）
2．承受长时间的高压
4．承受强大复循环应力作用，挤压过程是呈周期的间隙式操作过程，模具有时受压，有时
受拉的反复循环，金属容易疲劳。
5．承受强大偏心载荷或冲击载荷
六．合理选择模具材料的原则
1．根据被挤压金属或合金的性能，因不同的金属有不同的挤压特性，也要求模具材料有别
2．根据产品品种，形状和规格等，一般圆管或铝芯可用较低强度模具钢，但壁厚或形状复
杂的产品用较高强度模具材料。
3．挤压方法、工艺条件与设备结构，要求模具材料有较高的热稳定性和耐磨性。
4．根据挤压模具的结构形状与尺寸，结构越复杂对模具钢材要求越高。
七．特殊模具
1．导流模：又称前室模，就是在型材模前加放一个导料模，其形状与型材外形相似的异形或与型材最大尺寸形状相当的矩形，铸锭镦粗后，先通过导流模产生预变形。
2．平模：在进行挤压之前铝棒需要加热到一事实上的温度，以软化铝材料并使合金元素过到熔线温度，在熔线温度上通常是镁和硅开始熔化。平模主要用来挤出没有孔穴的型材，此种模具的挤压速度一般都很快。
3．分流模：分流模主要用来挤压管材和多孔的异型材，有上模和下模之分，上模主要决定管材内部形状，而下模则决定管的外形。
一．定义：固态的铝合金适当的加热，保温和冷却处理，借以改变金属材料的组织和性能，
使之具有所需求的某种或综合性的物理、化学、力学性能或功能。常用的热处理方式有退火、淬火、时效、回归等四种方法。
二．退火
1．退火：为了改善合金化学成份和组织上的不均匀性，提高工艺塑性，消除内应力而
实施的热处理过程，又称组织均匀化。退火制度主要包括退火温度及保温时间及冷却制度的选择
2．成品退火：根据产品技术条件的要求，给予材料以一定的组织和力学性能的最终热
处理，成品退火可分为高温退火（生产软制品）和低温退火（生产不同状态的半硬制品）两种（本厂目前生产的JP04系列φ30.3*28.5的产品就属于成品退火）
三．淬火
1． 淬火是铝合金材料最重要的和要求最严格的热处理项目，其目的是为了得到高浓度
的过饱和溶体，给自然时效或人工时效创造必要条件，因此，制定淬火工艺制度时，必须恰当的选择加热温度、保温时间、加热设备和冷却方法
2． 淬火温度主要依据合金中低溶点共晶的最低溶化温度来确定，同时考虑生产工艺及
其它方面的要求
3． 淬火加热的保温时间与加热温度紧密相关，随着淬火加热温度提高，其保温时间就
相应缩短，在一定的淬火温度下，淬火保温时间取决于强化相的溶解速度
4． 淬火时的冷却速度：应该确保过饱和固溶体被固定下来以对合金的性能起决定性的
作用，为了在淬火和时效后得到应有的力学性能和耐蚀性，必须采用较快的淬火速度。
例：LC4（超硬铝）合金板材淬火转移时间对力学性能的影响
5．淬火冷却介质，大多用水冷却。但在水中淬火时，制品残余变形较大，且难以消除，为
了解决变形问题，也有用稀释的聚乙醇水溶液，它可以在温度剧烈下降时，在材料表面形成覆盖层，阻碍金属与水溶液间形成的蒸气层，因此可以加速冷却。
四．时效 中山市明基铝制品厂
1．时效：在淬火过程中所得到过饱和固溶体是不稳定的，有一种自发分解的趋势，把它置
于一定的温度下，保温一定的时间，过饱和的固溶体便发生分解，从而引起合金的强度和硬度大幅度的上升，这种热处理称为时效。
2．自然时效：在室温下贮放一段时间，以提高其强度的方法叫自然时效
3．人工时效：人工时效是以高于室温的某一特定温度中保温一定时间以提高其力学性能的
操作叫做人工时效。自然时效过程进行比较慢，而人工时效进行比较迅速。
2． 能够进行淬火和时效强化的合金，主要有以下几个合金系：(1)2XXX，即Al-Cu 、Al-Cu-Mg
系；（2）4XXX ，即Al-Si 系；（3）6XXX ，即Al-Mg-Si 系；（4）7XXX ，即Al-Zn 系，以上四个系中，只有Al-Cu-Mg 系硬铝合金使用自然时效强化，而其它一般是使用人工时效强化 。
五．回归
a ．回归：经过自然时效强化的铝合金在230℃~250℃进行短时间（几秒至数分钟）加热，
然后再快速冷却至室温，则合金能重新软化恢复至新淬火状态，如继续在室温中放置，仍能进行正常的自然时效，这种现象称之为回归。
B ．回归现象具有如下特点：
能自然时效硬化的铝合金都具有回归现象；
回归处理的温度愈高，回归过程进行得愈快；
同一合金可以进行几次回归处理, 但每次回归处理后, 它的性能总不能完全回复到原
来的状态；
经回归处理的合金, 它的耐蚀性有所降低
六．制品在热处理过程中产生的主要缺陷
1．力学性能不合格：可能原因是合金化学成份与所实施的热处理标准规定不符，或违反热
处理制度及操作规程等。
2．过烧：当材料发生严重过烧时，材料表面上的颜色发黑或发暗，或在材料表面上出现气
泡，细小的环状析出物或裂纹等。
3．气泡：一种是表面气泡，另一种是穿通气泡。气泡一般不是热处理本身产生，但此缺陷
是在淬火或退火加热过程才显露出来的。
4．淬火裂纹：某些形状复杂，壁厚差别较大的大型材料，在淬火过程中有时出现裂纹，裂
纹一般出现在拐角部位，尤其在壁厚不均之处，产生原因主要是淬火温度过高或加热不均匀，以及淬火时冷却速度过快等。
5．铜扩散：铜原子沿着晶界向包铝层中扩散，严重时穿透包铝层在板材表面上出现黄灰色
的斑点或长条，称为铜扩散，从而降低制品的抗腐蚀性。
6．晶粒粗大：使材料力学性能有所下降，表面粗糙或冲裂。（如3003、2017、2011因工艺
及操作不当容易出现晶粒粗大）
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第七课 铝合金的熔炼
一．合金的熔炼过程：是铝料在炉内承受高温和长时间的加热作用，实现由固态向液态的转变
及合金元素溶解于基体的合金化过程。
二．熔铸铝合金的目的：
1．获得化学成份均匀且符合要求的合金种类
2．获得纯洁度高的合金熔体
3．重获回收和各种铝合金废料使其得到合理的再应用
三．铝合金的熔铸流程：
铝锭：主要成份为Al 、Fe 、Si 、Zn ，铝锭的演变：矿石氧化铝 铝锭
熔炉装炉方法第一层是铺废料垫底，第二层铺铝锭，烧到一定程度再放铝锭，这样反复工作需4次，然后再添加母合金
（即每种材质的主要合金元素为母合金）。
熔炉温度约750℃，添加成份：如Cu 、Mg 等。
也叫炉前分析，然后再烧熔，根据成分分析结果，如成分过高需添加一定的铝锭，如成分低则添加其它金属元素，如
Mg 、Si 等。
包括：搅拌、除气、除渣，此三道工序是不间断的连续性工作，
第二次成分分析
过滤两道，第一道为玻璃纤维、石棉网过滤，第二道为陶瓷板过滤。
相当于我们的模具，这里称结晶器，外体是钛合金，下面是石墨环，浇铸时下面为头部，上面为尾部，在头部容易
出现杂质，尾部则是氧化铝多。
一般分：成分分析、外观和超音波检测
四．熔铸铝合金的特点： 中山市明基铝制品厂
1．铝非常活泼能与气体发生反应，且这些反应基本不可逆，一经反应金属很难还原，这
样就会损失金属，且生成的氧化物、碳化物进入熔体，将会污染金属，造成铸锭内部组织缺陷，所以铝合金的熔炼对工艺设备以及工艺流程均有严格规定，如缩短熔炼时间，控制熔化速度，采用熔剂覆盖来阻止在熔化过程中的化学反应。
2．铝在合金化过程中添加金属成份必须是以单质金属材料形式加入，只有极个别组元（如
铍Be 、锆Zr 等）可以以化工原料形式加入，否则会污染金属。
3．任何组元加入熔体都不能去掉，所以对铝合金加入的组元必须严格控制，误加入的非
期望合金或组元添加过多，都会出现化学成份不符，同时也给铸棒带来困难。
4．铝在熔炼温度下易与工艺过程中的水份、油质、碳氢化合物等发生反应，一是增加铝
熔体中的含气量，二是生成物弄脏熔体，因此在熔化过程中应采取一切措施，保证原料、辅料的干燥、不同季节都要采取不同的保护措施。
5．铸锭缺陷大多是熔化过程中产生，铸锭缺陷将直接影响材料的使用性能，如含气量过
高、非金属夹渣、晶粒粗大、金属化合物等对使用存在直接影响。
五．熔铸方法：
1．分批熔炼法即一个炉次一个炉次的熔炼，经过熔化、扒渣、调整化学成份，再经精
炼处理，温度合适后出炉，炉料一次出完，不容许剩有余料，然后装入下一炉炉料，这种方法适用于铝合金成品生产，它能保证合金化学成份的均匀性。
2．半分批熔炼法与分批熔炼法的区别在于出炉不是全部出完，而是留下1/5~1/4的液
体料，随后装入下一熔次炉料进行熔化，此法的优点是所加入的料浸在液体料中，从而加快熔化速度，减少烧损，可以使沉于炉内的夹杂物留在炉内，不致于流入铸棒中，减少铸棒金属夹渣，减少炉内温度波动，延长炉子寿命，但此法的缺点停留余料时间过长，易产生晶粒粗大，半分批熔炼法适用于中间合金（非特殊材料）以及质量要求较低，裂纹倾向较小的纯铝生产。
3．连续熔炼法，此法加料连续，间隙出炉，连续熔炼法灵洗性小，仅适用于纯铝的熔炼。
六．在熔炼过程中的一些物理化学行为
1．铝是活泼的金属元素之一，除隋性气体外，其他元素都与铝发生反应生成铝的化合
物，随着温度的升高，金属表面与炉气或大气接触时，会发生一系列的物理化学作用，金属表面会产生气体的吸附和熔解，产生氧化物、氢化物等。
2．熔融铝与气体相互作用：（1）金属的吸气由三个过程组成，即吸附、扩散和溶解；
吸附分物理吸附和化学吸附二种，（2）物理吸附很不稳定，单靠物理吸附的气体是不会溶解的，只有化学吸附才可能扩散和溶解。
3．铝在熔炼中极易与气体生成氧化铝（炉渣），一经生成Al 2O 3，便成了不可挽回的损
透过氧化膜向内扩散，可以阻止铝的进一步氧化。
4．氧化烧损主要取决于炉料状态和操作方法，例如在相同的条件下熔炼合金时，大块
料的烧损为0.8%~2.6%,打捆片料烧损2%~10%；碎屑料的烧损可高达30%。
一．铝合金分为铸造铝合金和变形铝合金
1．铸造铝合金的生产是将成分合格的合金熔体直接浇铸于型模中。铸成各种所需工件，部
分工件还需要车、铣等机加工后再使用
2．变形铝合金的生产是将成分合格的铝合金熔体浇入锭模内，铸成各种形状的铸锭（扁锭、
圆锭和空心锭）
二．铝合金铸锭的基本要求
1．铸锭的化学成份和组织应均匀，铸锭组织枝晶网格粗大和化学成份如果不均匀，晶界粗
大或低熔物呈网状分布，有金属化合物及分布不均匀等，都会使铸锭塑性和强度降低。
2．保证铸锭低倍组织质量，不应有气孔、疏松、夹渣、偏析及裂纹等缺陷
3．铸锭尺寸必须符合要求，否则不能使用或增加后续加工废品。
三．铸锭方法
1．水平铸造：又称卧式铸造，也可分为连续铸造和半连续铸造。
水平铸造由于熔体结晶的过程和以后的继续冷却过程中，铸锭要收缩，使得截面
变小，导致铸锭几何中心与热中心产生偏析，从而引起热应力的增大，铸锭裂纹倾向
性也增大，故一般只能铸造φ200以下的铸锭。
2．电磁场铸造：
成型原理：电磁场铸造无结晶器，而是依靠线圈交变电流作用，产生向上的推力，并在熔体中产生感应电流，由于集炉效应，沿径向方向压缩液体金属并使其液体旋转，阻止金属液往外蔬散，使之不与感应线圈和屏壁接触，随着铸锭下降，在位于感应圈下面的二次水冷却下，冷凝成铸锭。
电磁场铸造的特点：
由于成型不与感应圈接触，表面质量好，不用车皮即可加工。
由于电磁场的强烈搅拌作用，可均匀熔体的化学成份和温度，减少液穴深度和偏析程度，
又可使铸锭周边的结晶组织细密，提高铸锭的内部质量。
无结晶器和一次水冷，金属凝固后很快被二次水冷却，可以提高生产效率。
四．铸锭的结晶和组织
1．半连续铸造的结晶器与外水套组合在一起，里面充满冷却水，结晶器水套下部开槽与结
晶器下缘组成一个个喷水孔，冷却水通过喷水孔直接浇到铸锭表面。
2．液体金属注入结晶器后，热量通过结晶器壁传道给冷却水，称为一次水冷；
3．冷却水直接喷射到铸锭表面带走铸锭的大量热量，称为二次水冷，一般铸锭都要经二次
水冷才到常温，一次冷却主要是形成一层凝固外壳，一次水冷就是要达成金属放热量和散热量的平衡。
4．达到热平衡是连续铸造能够进行下去的先决条件，当导入的热量多于散失的热量时，则
液体金属还没来得及凝固，就拉出结晶器，造成拉漏；但当导入的热量少于散失的热量时，结晶器内的温度越来越低，最后全部凝固导致堵塞，铸造无法进行。
5．铸锭的结晶：连续铸造法生产铸锭时，结晶总是自表面开始，自表面向中心，由底部向上逐
渐扩展，随着热量从铸锭表面不断导出，结晶逐渐向熔体深处进行，结晶器内有已结晶的固体和未结晶的液体金属，两者的交界面一般称为结晶前沿，结晶前沿与淌入液面间的液体金属区称为液穴，在合金的快速冷却时，一般存在以下三个区域：固相区、两相区、液相区。
一．结晶过程
1．结晶原理：液体金属原子是无规则排列的，但会出现瞬间大量的“近似规则排列”的原
子集团，当熔体温度下降时，这些原子集团随着保留时间逐渐增长为晶胚，达到一定的尺寸时则形成晶核，这些液体金属就会附着在晶核上继续长大，直至全部液体原子排列完毕，则结晶就完成了。液体金属原子有序排列为固体金属原子的过程称为结晶过程。
2．结晶前沿的过冷：熔体冷却到平衡液相线以下某一温度尚未结晶的现象称为过冷；平衡
液相线温度（即理论结晶温度），与实际结晶温度之差叫过冷度；过冷度在液穴中所占的宽度叫过冷带。
3．晶核分类：晶核一般分为自发晶核和非自发晶核。熔体中存在的近似规则排列的原子集
团，是晶核的前身，当这些原子集团长到足够大时，才能在熔体稳定存在，从而形成晶核。这一足够大的尺寸，称为晶核的临界尺寸。
4．自发晶核：当熔体中“近似规则排列”自发晶核通常过冷度须几十度甚至上百度才能结
晶，在不含杂质的纯铝中，形成晶核的过冷度要195℃。
5．非自发晶核：熔体中熔点较高的杂质质点，在结晶过程实际起晶核作用，非自发晶核又
可分为活性质点和非活性质点。
6．由于自发晶核的结晶所需过冷度很大，且熔体中总是存在很多杂质质点，这些液体金属
开始结晶以前，熔体杂质质点呈微粒状态浮于液体金属中，则晶核往往首先依附现有的杂质质点而形成。此类晶核结晶所需过冷度小，仅需几度就可以进行，当邻近的晶核长到相互接触时，晶核则停止长大，
二．晶粒细化
1．铸锭在结晶时如果成核速度快且晶粒长大速度慢，则得到的晶核多且晶粒细。自发晶核
的产生要求过冷度大，并有浓度起伏时才能产生，但有外来掺入物作晶核时，就可以在很小的过冷度条件下快速结晶。
2．晶粒细化工业上最常用的是人工晶核变质法：为了起晶核作用而外加的变质剂，首先
需是难熔解于熔体的物质，且它的晶体性质应和基本金属的晶体性质相似，常用的变质剂如金属钛（Ti ）锆（Zr ）硼（B ）等难熔元素。
3．晶粒细化除了人工晶核变质法外，还有过热法、超声波法以及机械振动法。
三．铸锭质量标准：
（1）铸锭组织的细密程度；（2）铸锭的致密性（3）铸锭内合金组元分布的均匀性（4）铸锭表面粗糙程度。影响以上铸锭质量的有以下几方面的因素：
1．冷却速度：
a 冷却速度就是铸锭的降温速度，又称冷却速度，用℃/秒表示。
b 铸锭的力学性能随冷却速度的加快而提高，原因是由于晶粒大小与冷却速度成反比，故冷却强度大可使晶内结构更加细化，此外，随着液穴变浅，过渡带缩小，使金属的
补液条件缓和，可以减少铸锭内疏松、气孔等缺陷。铸锭的力学强度高，其制品的力
学性能也高。
c 随着冷却速度加大，铸锭内温度梯度加大，热应力也相应提高，铸锭的裂纹倾向性增大，在连续铸造时，结晶器和铸锭的供水均匀非常重要。
化铸锭冷却：采用矮结晶器以便提前二次冷却，从而提高冷却强度，结晶器高度与直径之比宜为0.25~0.5之间；在一定范围内增大冷却水量，提高水压或增大流速，降低水温；采用合适的铸造速度.
2．铸造速度
a 铸锭速度即在单位时间内铸锭与相对固定的结晶器降落的长度（mm/min）表示。
b 铸造速度与结晶速度和力学强度之关联如下图所示：
c 对于圆锭铸造速度对裂纹倾向性的影响是很大的，铸造速度越大，则形成中心裂纹的倾向性越大。
3．铸造温度
a 铸造温度通常是指出炉前静置炉中的金属熔体温度，这一温度首先应该保证金属熔体从静置炉通过流槽及各种铸造工具，在注入结晶前的流程中，保证必要的流动性，不
能在流槽中结晶。
b 铸造温度提高，增加液穴深度，产生柱状晶组织的倾向增大，凝固外壳变薄，使裂纹废品增多，直接影响金属流动性，将增大冷却深度，从而使组织产生显著的不均匀性, 并降低铸锭的力学性能，排气补缩条件恶化，还会使疏板、气孔、氧化膜夹渣废品增多。 c 适当提高铸造温度是必要的，可减少疏松、气孔、夹渣、冷隔等废品，改善铸锭表面质量。实际生产中，如果铸造温度提高30℃，而液穴温度仅提高1~2℃，适当提高熔
体温度对液穴影响不大，但却可以明显改善铸锭组织品质。
4．结晶器内液面高度
a通常结晶器的有效高度就是指结晶器内金属液面的水平高度，结晶器本身的高度并不
等于有效高度，但结晶器高度决定了一次水冷的接触面积。降低结晶器的有效高度，提高二次水冷强度，可使金属的平均力学性能提高，还有利于消除圆锭表面裂纹。
b如果结晶器有效高度过高，将使结晶器与熔体接触面积增大，增大熔体移动磨擦力,
另外凝固壳也将变弱，容易引起表面偏析相等缺陷。
一．均匀化退火的目的和作用：
1．均匀化退火即将铸锭在设定的温度下长时间加热，以期得到比原铸锭状态更均匀、更稳
定的组织，增加合金在冷、热加工时的塑性，并使制品获得所希望的性能，铸锭的均匀化退火是使铸锭组织由非平衡或非稳定的状态向平衡或稳定性状态转变的过程，是单向不可逆的变化过程。
2．均匀化退火的目的概况起有以下几项：
提高铸锭的塑性, 改善工艺性能. 试验证明:均匀化退火后, 可提高挤压速度10~20%,
降低挤压功率5~10%
改善合金制品的力学性能, 减少由于轧制所引起的力学性能的异向性
提高金属制品的抗腐性能
消除铸锭的残余应力
防止部份合金再结晶后出现粗大晶粒
二．均匀化退火基本原理:
1．在均匀化退火时，合金中固熔体成份均匀和非平衡过剩相消失，均依赖于扩散，扩散是
均匀化退火执行方法。
2．扩散就是金属和合金中的原子迁移运动，它既可以是纯金属中同种原子的“均质扩散”
也可以是熔质原子在熔剂中“异质扩散”。对合金均质温度愈高，原子扩散愈加速，从而使合金更快向平衡状态转化。
三．均匀化的组织变化
1．铸锭在均匀化过程中，组织均匀化相对较复杂，基本熔解和析出的过程。
2．铝合金铸锭中，Cu 、Mg 、Zn 、Si 、Ag 等元素具有较大的扩散系数，通过原子扩散而使固
熔体成分均匀，使晶内偏析消除，另外Mn 、Cr 、Fe 、Zr 、Ti 等元素扩散速度慢，在快速冷却的条件下，这些元素不易析出而呈过饱和状态，但在持续高温状态下过饱和固熔体发生分解，析出以上金属化合物，因此均匀化对这些元素则是析出过程。
四．铝合金铸锭均匀退火工艺
1. 任何热处理四个基本工艺参数：加热速度、加热温度、保温时间和冷却速度，其中主要参数是加热温度、保温时间。
2. 一般来说，铝合金在不发生过烧的情况下，应采用尽可能高的均质温度，温度愈高，原子扩散愈快，均质亦彻底，同时可以大大缩短时间，提高生产效率。均匀化退火温度一般采用0.8~0.95倍固熔温度，即略低于固相线（即熔点）温度，根据实际操作，一般均质温度较固相线温度低5~40℃
3. 因合金组元素固相线温度的影响明显，所以确定均质温度仅仅参考理论固相线温度还不够，还必须由实验来确定，实验过程主要监测熔化温度，显微组织及性能的变化才可以更准确界定实际合金温度范围。
4. 保温时间的确定：在一定的均热温度下，使非平衡的低熔点相和晶内偏析获得较为充分的扩散，最佳的保温时间应根据铸锭均热后的加工性能和半成品的力学性能变化，试验确定。过分延长保温时间无实际意义，额外增加加工成本。
的铸锭不宜升温过快，铸锭的冷却一般是在空气中或在炉内随炉慢冷，对于热处理强化的塑性较差的多相合金，其冷却速度不宜太快。
一．品质管制之演变历程
第一阶段：操作者之品质管制
在18世纪以前，产品从头至尾所有工序的制作，都是由一个人来完成，所以产品质量的优劣也就由同一个负责控制，此现象主要体现在早期的手工作坊场所内。 第二阶段：班组长之品质管制
在19世纪，随著工场的出现，生产方式逐渐变成由多数人集中在一起作业。以一个组或班为编制单位，并设置一个班组长来负责整个班组的品质管制。 第三阶段：检验员之品质管制
一战后，由于工厂管理工作的日益需求，班组长的精力主要放在组织生产，提高效率上，已很难兼管品质，因而提出了设置专职品质检验员来协助班组长的工作。
第四阶段：以统计学进行品质管制
利用统计手段进行品质管制，是美国的管理学家W.A.SHEWART 在1924年提出的，是以一张管制图来描绘抽样结果，并判定批量产品的质量状况。 第五阶段：全面质量管制（TQC ）
全面质量管理是将原来的工厂内部品质管制延伸到从产品构想、市场调研、产品设计、制造一直到售后服务的全过程的品质管制。它起源于1964年日本的丰田汽车公司。
第六阶段：全员质量管理（CWQC ）
CWQC 最先提出于日本，与TQC 相比，它是按照企业经营目的、要求公司所有部门的第一个员工，必须通力合作，为完成产品的设计及售后服务全过程的品质管制，从而达成共识，并全员参与，其强调员工主人翁责任感。 第七阶段：质量保证模式下的品质管制
此一阶段亦称ISO9000品质管制，是至今为此最为先进的品质管制技术，是结合中心工厂、协力厂、营销公司构成一个品质控制体系。以文件化管制程序来进行品质管制。
1．高阶层管理者的重视
员工的注意力，往往是受高层管理者的注意力的影响，特别是直属上级，所
以加强品质控制，首先要引起高层管理者的重视。在任何情况下都要避免“出货第一，品质第二”的观念。 2．明确品质管制职责、权限
在公司组织内，品管部门应属于一级品质部门，对品质仲裁权应高于其他职
能部门，并明确品管工作权责及运作体系与规范。 3．强调贯彻执行
品质管制工作主要包括4个方面内容： A 制定产品品质标准
B 保持检验标准与品质标准的一致性 C 采取纠正措施并追踪实施效果 D 修正新标准
4．重视训练
品质管制成功与否，关键是由人来完成，加强品质意识与理念的训练，有助于
执行者对“品质管制”的理解和有效执行。
5．重视品质分析和总结
重视时期内品质状况的分析、总结, 有利于职能人员了解品质差距的原因，
从而加以改善。
6．加强品质改善
品质控制在于：A 品质开发和制订
8．开展“质量评比”活动
借“评比”活动，加强员工对品质的重视，推动品管工作顺利进行。
B 品质的维护与保证 C 品质提升
7．形成改善循环并维护其正常运行
三．品管组织与职责
中山市明基铝制品厂
1．品管组织结构图
2．品质课职责与权限规定
(1) 负责测量、分析与改进的策划，包括各种数据统计、分析与应用； (2) 负责临视与测量过程的策划，检验标准、规程的制定及执行； (3) 负责计量工作，检测仪表、仪器的检定、校准与控制管理； (4) 质量管理体系过程活动监视与测量工作的规划、实施与跟踪； (5) 产品监视与测量和产品的监视与测量状态标识的控制； (6) 不合格品的评审、控制管理，包括品质抱怨与投诉的处理； (7) 品质异常分析及改善提案、改进措施的实施、跟踪与验证； (8) 协助人事部门对员工进行品质与环境知识的培训；
(9) 协助管理者代表做好管理体系运行的组织协调、检查与考核工作。对任何单位和个人违反法律、法规及相关规定的行为，有权检举和制止；
(10) 协调解决体系运行中出现的问题和对事故隐患制订纠正与预防措施并执行、跟踪；
一．不合格品产生的原因 1．设计与开发
① 生产过程的设计模棱两可，制作方法不明确。 ② 图样、图纸绘制不清楚，标码不准确。
③ 产品设计尺寸与生产用零配件，装配公差不一致。 ④ 废弃图样管理不力，造成生产中误用废旧图纸。
2．机器与设备
① 机器安装和设备不当。 ② 机器设备长时间无检验 ③ 刀具、模具、工具品质不良。 ④ 量具与检测设备精度不够。
⑤ 温度、湿度及其他环境条件对设备的影响。 ⑥ 设备加工能力不足。
⑦ 机器、设备的维修、保养不当。
3．材料与配件
① 使用未经检验的材料或配件。 ② 错误地使用材料或配件 ③ 材料、配件的品质变更 ④ 使用让步接受的材料或配件 4．作业员和管理者
① 急于完成数量指标，而忽视质量 ② 操作员不具备合格的生产技能 ③ 对图样不理解
④ 对生产工序控制规定不熟悉 ⑤ 员工缺乏自主品质管制意识 ⑥ 使用状态不稳定的机器设备 ⑦ 违章操作或调试机器设备 ⑧ 工序管制力度不够
5．工序品质控制与检验
① 工序控制点的设置不当 ② 试验设备超过校准期限
③ 品质规程、方法、应对措施不完善 ④ 品管人员素质不高
⑤ 没有形成有效的质量管理体系 ⑥ 高层管理者的品质意识不够 ⑦ 品质标准不准确或不完善
1．标示牌
由木板或金属片做成的小方牌，按货品的属性或处理类型将相应之标识牌悬挂在货物的外包装上加以表示。根据企业的标示需求，可分为“待验”牌、“收货”牌、“暂收”牌、“合格”牌、“不合格”牌，“待处理”牌、“冻结”牌、“退货“牌、“返工”牌、“返修”牌、“报废”牌等表明货品口处理指令类型的标识物 2．标签和卡片
该标识物一般为一张标签纸或卡片，通常也称为“箱头纸”, 在使用时将货物
判别类型标注在上面，并注明货物的品名、规格、颜色、材质、来源、工单编号、日期、数量、品质等内容（与本厂所使用的档案卡和传票卡相似）。 3．色标
色标的形状一般为一张正方形的有色粘贴纸。它可直接贴在货物表面规定的
位置，也可贴在产品的外包装或标签纸上。 ① 绿色：代表“受检合格”，一般贴在货物表面的“右下角”，易于看见的地方。 ② 黄色：代表“受检产品特采使用”，一般贴在货物表面的“右下角”，易于看见的地方。
③ 红色：代表“受检产品不合格”，一般贴在货物表面的“右下角”，易于看见的地方。
三．不合格品之判定
鉴别产品质量，涉及产品的符合性和适用性两种不同等级的判断
1．符合性判断：检验员的职责是按技术文件检验产品，判断产品是否符合品质要求，正确作出合格是否的鉴定。 2．适用性判断：对不合格品是否适用，则不能要求检验员来承担判别的责任和权限。
它是一项技术极强的判别，应由品质课的课长或班长人员根据不合格程度及对成品品质的最终影响程度，确定分级处理方法。就是当某种产品出现一个尺寸或多个不是重要管制的地方超出通用技术要求时，但现场人员又无法判断的情况下，通常由品质课课长或班长采用适用性判断。
四．不合格品之处理
在对不合格品的实际处理中，大多数工厂在经过评审后，对不合格的处理方
法大体分为：条件收货、来货拣用、返工、返修、退货、报废等处理方式。
1．条件收货：是指不合格程度较小经局部修整后可接受或直接使用时不会影响产品
的最终性能。在品质上可视为允许品范围内，对此类产品的接受，也称为“让步接受”。对于“条件收货”中“条件”的理解，通常是指对供货商的扣款或要求供货商按不合格品数量进行补货。
2．来货拣用：在来货基本合格，但是其中存在一定数量的不合格品时，在使用前，
由工厂安排人力将不合格品挑选出来。
3．返工与返修：是指对不合格品的重新加工和修理。
4．报废或退货：是指某产品在加工或检验中各要求超出图面要求，同时又影响直接
使用性能，后序生产中无法修复的情况。
一．量具的分类和识别 1．卡尺：
卡尺分数显卡尺（或称电子卡尺）、游标卡尺（线卡）、游表卡尺。
游标卡尺和游表卡尺的区别，游标卡尺的误差0.2mm ，游表卡尺的误差是0.02mm （按
正常来说测量误差在允许误差范围内是正常现象）。
1内爪 ○2刻度读出端面 ○3滑尺固定螺钉 ○4主尺 ○5深度尺 ○6高度差测卡尺的组成：○
7主尺刻度 ○8外爪 ○9滑尺 10外框固定螺钉 ○11附表刻度 ○12指轮 13基准端面 定面 ○○○2．千分尺
千分尺分外径千分尺（外径千分尺又称外径直径千分尺或螺旋尺）、内径千分尺（分
三爪和二爪，三爪和二爪不同的地方就是二爪有一个基准端面）和壁厚千分尺。内外千分尺又分数显或电子千分尺（目前我厂使用的外径千分尺其实叫百分尺）。百分尺和千分尺的区别是百分尺的误差0.01mm ，千分尺的误差是0.005mm ，就是5µm 1基准爪 ○2尺身○3主刻筒○4分刻筒○5刻度校准螺钉○6微调○7伸内径千分尺的组成：○
缩杆
1基准爪○2握柄○3滑柄○4滑杆固定螺钉○5刻度校准螺钉○6主刻筒○7外径千分尺组成：○
8微调 分刻度 ○3．抖动表
抖动表分百分表和千分表，又分针式和轴式二种，百分表和千分表区别在于百分表以
mm 表示，千分表以µm 表示，我们在使用时，从表面编号上面可以看到0.01mm 或0.001µm 和0.002µm 的数据。
抖动表的组成：1测针2光滑面3测试指示器 二．量具的使用方法及注意事项 1．卡尺使用方法
外卡：用手平托卡尺，右手拇指按住指轮来回平稳滑动，看各部件是否运转正常。
测量物件，物件应靠近外卡根部，避免使用尖部测量物件。同时禁止用力上、下摆卡身，用力过大，容易使外卡变形，导致测量误差，偏大、偏小和测量不准，壁厚为尖部测量，但必须测定在0.02mm 以上。
内卡：用手平托卡尺，测量时，尽量伸进测定处，使整个测定面紧挨被测物品，内
径测量取最大值，槽宽最小值，尽量避免用卡尖支测量。
深度与高度测量：对着测定物品面，将卡身设定为90°直角，然后轻推滑尺使深度
尺和高度尺接触物件面即可。
2．千分尺使用方法
外径千分尺：右手小指托信握柄，无名指平住主轴身，用食指和拇指轻放在分刻
筒上，然后旋转分刻筒，滑杆基准面接触物件端面。然后再用食指旋转微调，听微调“喀嚓”响三声后，再读取所测值。
爪接触所测物件后，再旋转微调，听微调“喀嚓”响三声后，再读取所测值。
千分尺测量物件、量具与物件成一条直线，基准面在物件的直径上，量具不可弯
曲和卡尺 3．抖动表使用方法
测针的角度，测针需与被测物之间成直角，对于有较大量测范围的物件，测针需
于被测物的量测面在量测范围中心成直角，在校准时，请特别确认测针于量测面成直角，如果测针的角度未成直角，则会在被测物的量测面于测针之间进行成角度量测，然而，使用角度被正功能，依旧可以测得实际量测值大约值，为取得正确值，请在读取量测结果后，根据以下方法进行补正。
补正方式：正确值=读取值³补正系数
例：角度以30°测量，测量指示器的读取值在0.05mm 时，正确值等于0.86（30°
4．测试指示器安装
为了避免弯曲造成指示器不准确性，请务必将指示器固定在鸠尾形槽内或牢固的定
支架上，如果没有将指示器固定好，可能会让测针有不稳的晃动，即使是使用鸠尾槽成牢固的固定支架，也要将其检查是否牢固置放。
测针的长度 ：测试指示器因机型不同，使用测针的长度各不同，使用测针长度错误时会给测量的结果带来很大的误差，因此，务必根据机型使用测针，若更换测针，则精度亦随之变动，变换后，务必再确认测量精度，特别是当测针小于φ1MM 以下时，由于较大的折曲，其回程误差会增大。
卡尺、千分尺在测量时使用力度控制6~10之间，不能用力过猛或过轻。 三．量具的使用方法及注意事项
1．使用前必须擦净尺身上的油污、灰尘及杂物。
2．所有量具避免直接于磁铁接触，不能测量带磁性物体。
3．严禁使用卡尺直接测量高温物体，使用环境温度在20℃~40℃之间为宜，相对温度在30%~60%之间。
4．量具使用应及时清理量具上的一切杂物，以防损坏量具机件，产生失准，导致误差。
第十五课 铝表面处理的发展历史与现状
一．铝表面处理的阶段史
第一阶段；银白色阳极氧化处理（硫酸等作电解液的阳极氧化）。 第二阶段：化学著色处理的著色法，又分自然著色法和电解著色法等。
第三阶段：木纹著色技术，是在综合第一、二阶段的技术基础上开发的特殊表面处理
工艺。
二．表面处理发展历史
1923年，日本化学鲸井博士提出了铝电绝缘性氧化膜制法，并发明了草酸阳极氧化法，能使制品著黄绿色，是最早的自然著色法。
1923年，美国的佛立料吉发明了硫酸阳极氧化法，因成本低廉、质量稳定，故目前在世界各地仍颇流行
1929年，日本发明了封孔处理方法，确定了耐蚀性良好的氧化膜制法 三．铝及铝合金的表面处理基本方法有如下几种：
1．化学氧化膜——化学氧化处理是铝制品在弱碱性或弱酸性溶液中，部分基体金属发生反应使其表面形成较自然氧化膜厚的氧化膜，或某些纯氧化膜的处理过程，它具有生产过程迅速、成本低、设备简单及不消耗电能等优点。常见的有铬酸膜和磷酸膜，这类膜薄吸附性好，可进行着色和封孔处理，但与阳极氧化相比，则膜薄很多，抗蚀性和硬度比较低。
2．有机涂层———各种类型油漆、清漆和树脂漆层等
3．陶瓷涂层———玻璃和陶瓷涂层
4．电镀层————在适当预处理（包括阳极氧化）后获得装饰性或功能性电镀层
5．阳极氧化膜——电化学氧化制作的氧化膜，具有不同厚度、硬度色泽、耐蚀、耐磨及化学和电学性能阳极氧化膜是一种万能保护层，应用最广泛、研究最透彻、技术最成熟 四．铝表面处理方法及目的和作用
1．
2．前处理时间一般在3~5分钟，封孔槽时间一般在8~10分钟，普通氧化时间为30分钟，
要求膜厚和表面硬度的产品最少氧化45分钟
六．阳极氧化的种类：
1．阳极氧化早就在工业上得到了广泛应用，其方法繁多，有以下几种分类：
1> 按电流型式分有：直流电阳极氧化，交流电阳极氧化，以用可缩短达到要求厚度的生产时间，膜层既厚又均匀致密，且抗蚀性显著，提高动脉冲电流阳极氧化； 2> 按电解分有：硫酸、单酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主，溶液的自然着色阳极氧化；
3> 按膜层性质分有：普通膜，硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层，半导体作用的阻挡层等阳极氧化
2．铝及铝合金常用的阳极氧化方法，其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍，它适用于铝及大部分铝合金的阳极氧化处理，膜层较厚，硬而耐磨，封孔后可获得更好的抗蚀性，膜层无色透明，吸附能力强极易着色，处理电压较低，耗电少，处理过程不必改变电压周期，有利于连续生产和实现操作自动化，但硫酸对人身的危害较铬酸小、货源广、价格低等优点。 七．阳极氧化最常见的几种缺陷：
1．碱流痕：溶解的铝在溶液中形成NaAlO2，铝溶解越多，NaAlO2水解生成Al （OH ）3
胶状物质也越多，使溶液的粘度提高，制品表面易出现碱流痕等缺陷，极大地影响蚀洗品质，在生产中，对溶液的铝含量必须加以控制。
2．黑点、麻面：出现黑点一般是铝及铝合金的含铁量过高，出现麻面，是在前处理时间过
长，铝及铝合金中镁的成份挥发过多，使铝及铝合金的本身毛孔过多，封孔后无法填充。
八．铝及铝合金表面脱脂有以下几种方法：
1．有机溶剂脱脂，有机溶剂脱脂是利用油脂易溶于有机溶剂这一特点的一种脱脂方法，有机溶剂既能溶解皂化油，也能溶解非皂化油，具有很强的脱脂能力，较常用的有：汽油、煤油、酒精、乙酸工酯，丙酮、四氯化碳，三氯乙稀等。用此方法脱脂，产品很难获得如同化学清洗的表面，往往残留薄油层，需再进行碱洗作为补充处理，不是特殊情况很少采用此方法，因价格贵，易挥发，有些蒸气有麻醉作用甚至有毒（目前本厂使用一种煤油脱脂，除去引拔产品表面油污）
2．表面活性剂脱脂：表面活性剂是在很低的浓度下，能显著降低液体张力的物质，常用
3． 碱性溶液脱脂：碱性溶液脱脂是表面预处理中最主要的脱脂方法之一，碱性脱脂
溶液的配方相当多，目前，一般采用磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠的传统工艺，磷酸钠，硅酸钠在溶液中除了起缓蚀，润滑作用外，还可用水解生成游离碱而控制氢氧化钠含量的变化，使溶液保持稳定，溶液加热和搅拌均有助于获得最好的效果，用纯净的压缩空气搅拌可使溶液的浓度、温度趋于均匀，增加溶液与制品表面的磨擦，同时出有利于采用较低浓度的溶液。
a) 酸性溶液脱脂：油脂在酸存在的条件下亦能进行水解反应生成甘油和相应的高
级脂肪酸。在溶液中添加适量润滑剂和乳化剂有利于油脂的软化游离，溶解和乳化，提高脱脂效果（目前本厂就是酸性溶液脱脂）
b) 电解脱脂：电解在室温下进行，亦可适当提高溶液温度，以增加导电性，加速
脱脂，提高电流密度，气体析出加剧，也能加快脱脂过程。
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一．GB1109-89铝及铝合金阳极氧化术语（与ISO7583-1986标准等效）
1． 光亮化Bringhtening ：用化学或电化学抛光的方法，使金属表面光亮的过程 2． 抛光Polishing ：减少金属表面粗糙度的过程
3． 软轮磨光buffing ：金属表面通过旋转的软轮进行抛光 4． 化学抛光chemical polishing：铝浸入倾泄这溶液中的抛光处理 5． 脱脂degreasing ：用机械、化学或电解方法除去表面的油脂
6． 酸洗pickling ：通过化学作用（一般在酸里），除去表面的氧化物或其他化合物 7． 清洗cleaning ：用弱酸、弱碱、溶剂及其蒸气，清除表面油脂和污垢 8． 浸蚀etching ，etch ：金属材料的表面在酸性或碱性溶液中使其表面粗糙化 9． 喷砂sand blasting：用砂或氧化铝进行研磨
10．脱膜（倒膜）stripping ：用适当的化学溶液除去金属表面的阳极氧化膜 11．阳极氧化anodiaing anodic oxidation：电解氧化过程，在该过程中铝或铝合金的
表面通常转化成一层氧化膜……..
12．耐磨性abrasion rseistance：表面的耐磨损能力
13．弯曲试验bend test：确定能保证表面不开裂所实施最小弯曲半径 14．光亮度brightness ：物体表面对光的反射能力
15．烧损burning ：在阳极氧化过程中，由于氧化膜受到严重的电击，使基体铝局部
受损
二．硫酸阳极氧化常见缺陷及其消除方法（如下表）：
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三．阳极氧化过程中常见事故及处理
1．：制品直接与阴极板接触，电解液的电阻未起作用，如短路必须马上排除，
否则很大的电流在阴、阳极上产生大量热量，将制品局部熔化或退火降低硬度
2．断路：制品与道电杆接触不良，或接触处有酸液渗入，从而产生绝缘氧化膜道致
断路，如果断路未及时发现，则已生成的膜也会溶液掉，所以电解时务必注意电流表的波动。
3．电解液的循环障碍：循环障碍时，使封闭的酸液温度升高，道致膜内部及膜孔外部的比电道显著上升，温度每升高1℃，比电道将提高1~2.5%，这相当于电解液的电阻下降而使电流逐渐上升，温度将越升越高。
四．几种阳极氧化品质检验
1．膜厚：一般用（um ）作单位，实际使用中，膜厚越厚耐蚀性越好，反之，则越差 2．膜厚级别及对应厚度：
级别 AA5 AA10 AA15 AA20 AA25
平均膜厚
5 10 15 20 25
局部最薄膜厚
4 8 12 16 20
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