安陸火鳳凰鋁材有限責任公司

　　一、鋁的基本知識：

　　銀白色輕金屬。英文代號為Al，有延展性。商品常制成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。鋁粉和鋁箔在空氣中加熱能猛烈燃燒，并發出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，難溶于水。相對密度2.70。熔點660℃。沸點2327℃。鋁元素在地殼中的含量僅次于氧和硅，居第三位，是地殼中含最豐富的金屬元素，應用極為廣泛。

　　鋁是活潑金屬，在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約50埃的致密氧化膜，使鋁不會進一步氧化并能耐水；但鋁的粉末與空氣混合則極易燃燒；熔融的鋁能與水猛烈反應；高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應的金屬；鋁是兩性的，即易溶于強堿，也能溶于稀酸，強酸弱堿 基本不溶解。

　　物質的用途在很大程度上取決于物質的性質。因為鋁有多種優良性能，所以鋁有著極為廣泛的用途。

　　（1）鋁的密度很小，僅為2.7 g/cm，雖然它比較軟，但制成鋁合金后，強度上升，比強度（重量強度比）超過了普通的鋼材，如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應用于交通運輸行業，如飛機、汽車、火車、船舶等制造工業。此外，宇宙火箭、航天飛機、人造衛星也使用大量的鋁及其鋁合金。一般產品為鑄造件、板材、型材、管材等；

　　（2）鋁的導電性僅次于銀、銅，雖然它的導電率只有銅的2/3，但密度只有銅的1/3，所以輸送同量的電，鋁線的質量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力，而且有一定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業、電線電纜工業和無線電工業中有廣泛的用途，一般產品為電線、鋁排，導電管、電力金具等。

　　（3）鋁是熱的良導體，它的導熱能力比鐵大3倍，工業上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。

　　（4）鋁具有良好的裝飾效果，表面可以進行氧化、涂漆等處理，同時具有中等的強度，易于切削加工，可用于建筑行業門窗、幕墻、裝飾，部分設備強度要求不高的結構件等；

　　（5）鋁有較好的延展性（它的延展性僅次于金和銀），容易壓延加工，可使用擠壓、軋制、拉伸、鍛造、沖壓等方法制成各種成品；在100 ℃～150 ℃時可制成薄于0.01 mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。

　　（6）鋁的表面因有致密的氧化物保護膜（氧化膜包括自然生成的人工氧化得來的氧化膜），不易受到腐蝕，同時沖擊沒有火花，沒有磁性，蓄能能力強，常被用來制造儲存強酸的罐體、化學反應器、醫療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。

　　（7）鋁粉具有銀白色光澤（一般金屬在粉末狀時的顏色多為黑色），常用來做涂料，俗稱銀粉、銀漆，以保護鐵制品不被腐蝕，而且美觀。

　　（8）鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機物混合而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸鋇68%、鋁粉28%、蟲膠4%）。

　　（9）鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑。鋁粉和石墨、二氧化鈦（或其他高熔點金屬的氧化物）按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經高溫煅燒而制成耐高溫的金屬陶瓷，它在火箭及導彈技術上有重要應用。

　　（10）鋁板對光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來制造高質量的反射鏡，如太陽灶反射鏡、燈具等。

　　（11）鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現代化大型建筑室內的天花板等也采用鋁。

　　（12）耐低溫，鋁在溫度低時，它的強度反而增加而無脆性，因此它是理想的用于低溫裝置材料，如冷藏庫、冷凍庫、南極雪上車輛、氧化氫的生產裝置。

　　（13）是兩性氧化物，酸堿均可溶解，一般金屬與堿不起作用，只溶于酸；

　　（14）滲鋁，是鋼鐵化學熱處理方法的一種，使普通碳鋼或鑄鐵表面上形成耐高溫的氧化鋁膜以保護內部的鐵。鋁是一種十分重要的金屬，然而，許多含鋁化合物對人類的作用也是非常重大的。

　　根據鋁合金中鋁及其他元素的含量

　　（1）純鋁：純鋁按其純度分為高純鋁、工業高純鋁和工業純鋁三類。焊接主要是工業純鋁，工業純鋁的純度為99. 7%~98. 8%，其牌號有1070.1060.1050.1035.1100等。

　　（2）鋁合金：往純鋁中加入合金元素就得到了鋁合金。根據鋁合金的加工工藝特性，可將它們分作形變鋁合金和鑄造鋁合金兩類。形變鋁合金塑性好，適宜于壓力加工。

　　形變鋁合金按照其性能特點和用途可分為防銹鋁<LF）、硬鋁（LY）、超硬鋁（LC）和鍛鋁（LD）四種，其中防銹鋁指以鎂和錳為主要合金元素的鋁合金，包括純鋁，無法通過淬火時效進行硬化。鑄造鋁合金按加入主要合金元素的不同，分為鋁硅系（AL-Si）、鋁銅系（Al-Cu）、鋁鎂系（Al-Mg）和鋁鋅系（Al-Zn）四種。

 

　　鋁的牌號：

　　1×××系列為：純鋁（鋁含量不小于99.00%），如1060、1100，

　　2×××系列為：以銅為主要合金元素的鋁合金，如2024，

　　3×××系列為：以錳為主要合金元素的鋁合金，如3A21、3003

　　4×××系列為：以硅為主要合金元素的鋁合金

　　5×××系列為：以鎂為主要合金元素的鋁合金，如5052、5454

　　6×××系列為：以鎂為主要合金元素并以Mg2Si相為強化相的鋁合金，如6063

　　7×××系列為：以鋅為主要合金元素的鋁合金、如7075

　　8×××系列為：以其他元素為主要合金元素的鋁合金

　　9×××系列為：備用合金組

 

　　2XXX,6XXX,7XXXX中的部分鋁合金在航空航天上得到了應用，有人稱為“航空鋁合金”，5XXX被稱為“鎂鋁合金”

　　牌號的第二位字母表示原始純鋁或鋁合金的改型情況，最后兩位數表示，牌號的最后兩位數字以標識同一組中不同的鋁合金或表示鋁的純度。

　　1×××系列牌號的最后兩位數表示為：最低鋁含量的百分點。牌號的第二位的字母表示原始純鋁的改型情況。

　　2×××～8×××系列牌號的最后兩位數沒有特殊意義，僅用來區分：同一組中不同的鋁合金。牌號的第二位字母表示原始純鋁的改型情況。

 

　　*鋁和鋁合金的狀態：

　　代號F××為：自由加工狀態

　　O××為：完全退火狀態

　　H××為：加工硬化狀態

　　W××為：固熔熱處理狀態

　　T××為：熱處理狀態（不同于F、O、H狀態），如T4 在線淬火自然時效，T5 在線淬火人工時效，T6 人工淬火人工時效，硬鋁（2系），超硬鋁（7系）由于擠壓溫度一般達不到淬火溫度，不適于在線淬火，在線淬火使用最廣泛的是6063和6061擠壓材，無縫管擠壓由于和普通擠壓不同，也不適合在線淬火

 

　　鋁的強化

　　純鋁的力學性能不高，不適宜制作承受較大載荷的結構零件。為了提高鋁的力學性能在純鋁中加入某些合金元素制成合金，常加入的合金元素有銅、鎂、鉻、鋅、硅、錳、鎳、鈷、鈦及鍶等，稀土元素在某些合金中加入。這些合金元素加入后通過以下幾個方面對鋁進行強化。

　　1、固溶強化（合金化）

　　合金元素加入純鋁中形成無限固溶體或有限固溶體，不僅能獲得高的強度，而且還能獲得優良的塑性與良好的壓力加工性能。在一般鋁合金中固溶強化最常用的合金元素是銅、鎂、錳、鋅、硅、鎳等元素。一般鋁的合金化都形成有限的固溶體，如Al-Cu，Al-Mg，Al-Zn，Al-Si，Al-Mn等二元合金均形成有限固溶體，并且都有較大的極限溶解度能起較大的固溶強化效果。

　　2、時效強化（熱處理，配合淬火同時使用）

　　鋁合金熱處理后可以得到過飽和的鋁基固溶體。這種過飽和鋁基固溶體在室溫或加熱到某一溫度時，其強度和硬度隨時間和延長而增高，但塑性降低。這個過程就稱時效。時效過程中使合金的強度、硬度增高的現象稱為時效強化或時效硬化。我公司常用的1060、3A21、5454牌號無法通過時效增加硬度；

　　3、過剩相強化

　　當鋁中加入的合金元素含量超過其極限溶解度時，淬火加熱時便有一部分不能溶入固溶體的第二相出現稱之為過剩相。在鋁合金中過剩相多為硬而脆的金屬間化合物。它們在合金中起阻礙滑移和位錯運動的作用，使強度、硬度提高，而塑性、韌性降低。合金中過剩相的數量愈多，其強化效果愈好，但過剩相多時，由于合金變脆而導致強度、塑性降低。

　　4、細化組織強化

　　在鋁合中添加微量元素細化組織是提高鋁合金力學性能的另一種重要手段。

　　變形鋁合金中添加微量鈦、鋯、鈹、鍶以及稀土元素，它們能形成難熔化合物，在合金結晶時作為非自發晶核，起細化晶粒作用，提高合金的強度和塑性。

　　鑄造鋁合金中常加入微量元素作變質處理來細化合金組織，提高強度和塑性。變質處理對不能熱處理強化或強化效果不大的鑄造鋁合金和變形鋁合金具有特別重要的意義。比如在鋁硅鑄造鋁合金中加入微量鈉或鈉鹽或銻作變質劑進行變質處理，細化組織可以顯著提高塑性和強度。同樣在鑄造鋁合金中加入少量錳、鉻、鈷等元素能使雜質鐵形成的板塊狀或針狀化合物AlFeSi細化，提高塑性，加入微量鍶可消除或減少初晶硅，并使共晶硅細化；粒子園整度提高。

　　5、冷變形強化

　　冷變形強化亦稱冷作硬化，即金屬材料在再結晶溫度以下冷變形，冷變形時，金屬內部位錯密度增大，且相互纏結并形成胞狀結構，阻礙位錯運動。變形度越大位錯纏結越嚴重，變形抗力越大，強度越高。冷變形后強化的程度隨變形度、變形溫度及材料本身的性質而不同。同一材料在同一溫度下冷變形時，變形度越大則強度越高。塑性隨變形程度的增加而降低。如冷拉、冷軋等。

 

　　二、鋁的加工方法

　　原鋁錠：氧化鋁熔融氟鹽電解法；

　　鋁棒：分實心和空心兩種，一般通過立式水冷深井半連續鑄造法生產；按形狀不同可分為圓錠和板錠兩種；鋁棒是通過原鋁錠熔鑄而來；在熔化過程中，對熔融鋁液進行合金化、凈化、均勻化、細化等處理，得到規定組成、組織純凈、成分均勻、晶粒度合乎要求的棒錠；

　　鋁的壓延加工：主要指擠壓、軋制、拉伸和鍛造；可生產板材、帶材、箔材、管材、棒材、型材、線材和鍛件（自由鍛件、模鍛件）八類產品

　　1、擠壓

　　擠壓是將錠坯裝入擠壓筒中，通過擠壓軸對金屬施加壓力，使其從給定形狀和尺寸的模孔中擠出，產生塑性變形而獲得所要求的擠壓產品的一種加工方法。按擠壓時金屬流動方向不同。擠壓又可分為正向擠壓、反向擠壓和聯合擠壓。正向擠壓時，擠壓軸的運動方向和擠出金屬的流動方向一致，而反向擠壓時，擠壓軸的運動方向與擠出金屬的流動方向相反。按錠坯的加熱溫度，擠壓可分為熱擠壓和冷擠壓。熱擠壓時是將錠坯加熱到再結晶溫度以上進行擠壓，冷擠壓是在室溫下進行擠壓；擠壓可分為單動擠壓和雙動擠壓，雙動擠壓主要是用于生產無縫鋁管。

　　2、軋制

　　軋制是錠坯依靠摩擦力被拉進旋轉的軋輥間，借助于軋輥施加的壓力，使其橫斷面減小，形狀改變，厚度變薄而長度增加的一種塑性變形過程。根據軋輥旋轉方向不同，軋制又可分為縱軋、橫軋和斜軋。縱軋時，工作軋輥的轉動方向相反，軋件的縱軸線與軋輥的軸線相互垂直，它是鋁合金板、帶、箔材平輥軋制中最常用的方法；橫軋時，工作軋輥的轉動方向相同，軋件的縱軸線與軋輥軸線相互平行，在鋁合金板帶材軋制中很少使用；斜軋時，工作軋輥的轉動方向相同，軋件的縱軸線與軋輥軸線成一定的傾斜角度。在生產鋁合金管材和某些異形產品時常用雙輥或多輥斜軋。根據輥系不同，鋁合金軋制可分為兩輥（一對）系軋制，多輥系軋制和特殊輥系（如行星式軋制、V形軋制等）軋制：根據軋輥形狀不同，鋁合金軋制可分為平輥軋制和孔型輥軋制等。根據產品品種不同，鋁合金軋制又可分為板、帶、箔材軋制，棒材、扁條和異形型材軋制，管材和空心型材軋制等。

　　3、拉拔

　　拉拔是拉伸機（或拉拔機）通過夾鉗把鋁及鋁合金坯料（線坯或管坯）從給定形狀和尺寸的模孔中拉出來，使其產生塑性變形而獲得所需的管、棒、型、線材的加工方法。根據所生產的產品品種和形狀不同，拉伸可分為線材拉伸、管材拉伸、棒材拉伸和型材拉伸。管材拉伸又可分為空拉、帶芯頭拉伸和游動芯頭拉伸。拉伸加工的主要要素是拉伸機、拉伸模和拉伸卷筒。根據拉伸配模，拉伸可分為單模拉伸和多模拉伸。

　　4、鍛造

　　鍛造是鍛錘或壓力機（機械的或液壓的）通過錘頭或壓頭對鋁及鋁合金鑄錠或鍛坯施加壓力，使金屬產生塑性變形的加工方法。鋁合金鍛造有自由鍛和模鍛兩種基該方法。自由鍛是將工件放在平砧（或型砧）間進行鍛造；模鍛是將工件放在給定尺寸和形狀的模具內，然后對工件施加壓力進行鍛造變形，而獲所要求的模鍛件。

　　5、其它：

　　⑴壓力鑄造成形法，如低、中、高壓成形，擠壓成形等。

　　⑵半固態成形法，如半固態軋制、半固態擠壓、半固態拉拔、液體模鍛等。

　　⑶連續成形法，如連鑄連擠、高速連鑄軋、Conform連續擠壓法等。

　　⑷復合成形法，如層壓軋制法，多坯料擠壓法等。

　　⑸變形熱處理法等。

 

　　三、鋁管

　　鋁管主要分為以下幾種

　　按外形分：方管、圓管、花紋管、異型管

　　按擠壓方式分：無縫鋁管和普通擠壓管

　　按精度分：普通鋁管和 精密鋁管，其中精密鋁管一般需要在擠壓后進行再加工，如冷拉精抽，軋制。

　　按厚度分：普通鋁管和薄壁鋁管

　　鋁管的主要生產方法：

　　有縫鋁管：實心錠組合模擠壓法；

　　無縫鋁管：實心錠穿孔擠壓法，空心錠穿孔或不穿孔擠壓法；空心錠三輥熱斜軋法等，后續還可進行冷軋和冷拉。冷拉一般又有直拉和盤拉兩種，以直管和盤管交貨。

 

　　一般鋁管的表示方法：

　　牌號　狀態　　　　　規格　　　　　　　　　長度　　　　　　執行標準

　　例1：3Ａ21－Ｏ（全軟）　Φ19（外徑）×1.5（壁厚）×7500（長度）　ＧＢ/T6893-2010

　　例2：

　　1、Φ19×1.5鋁管截面積、米重

　　Ｓ＝π（外徑－壁厚）壁厚

　　＝3.14×（19－1.5）×1.5

　　＝82.425mm?（平方毫米）

　　M（米重）=Sρ（截面積×密度）/1000=2.73×82.425/1000=0.225Kg/m（千克每米）

　　注：1）鋁的密度，純鋁約2.7,合金會略有變化，我公司一般取2.73；

　　2）實際尺寸與名義尺寸會有區別，重量也會有偏差。

　　如3A21∮19×1.5，外模∮19，內模∮16.8，壁厚=（19－16.8）/2=1.6,則每米重量=（19－1.6）×1.6×3.14×2.73/1000=0.239Kg/m。

 

　　四、無縫鋁管材技術標準

　　1. 幾種管材的牌號、狀態應符合下表規定

 

 

 

　　注：未標范圍的雜質為含量上限。數據來源于國標GB/T3190-2008 變形鋁合金化學成分，Si只有上限的不添加，不做常規分析。

 

 

　　注：不適用于退火狀態的管材，對于退火管的彎曲度有要求時應在合同中注明。

 

　　⑵管材外徑允許偏差：GBT4436—1995