连成旺锻造

铝和铝合金是应用最广泛的一种有色金属，其产量仅次于钢铁。若按地壳中的蕴藏量而论，约占地壳质量的8.13%，是铁蕴藏量的一倍多，比其他有色金属蕴藏量的总和还要多。

铝合金特性

铝合金的密度只有钢的三分之一（铝合金密度2.7g／cm3，钢密度7.85g／cm3），是轻量化的理想材料。比强度大、比刚度大、疲劳强度高，宜用于轻量化高的关键受力部件。铝合金塑性较好，可加工成各种形状复杂的高精度锻件。铝锻件具有良好耐腐性、导热性和非磁性，这是钢锻件无法比拟的。

铝和铝合金应用广泛

由于铝和铝合金具有优异性能，因此铝和铝合金已经广泛应用于机械、航空、汽车、铁道车辆、船舶舰艇、建筑、桥梁、化工、电力、电子、仪表、五金以及家庭生活用品等各个领域。

铝合金代替某些钢铁可大为减轻机械产品的重量和增加结构的稳定性，因此在航空、航天及许多国防工业部门中，铝和铝合金更是必不可少的材料。例如飞机上有许多铝合金锻件，铝合金在飞机上的使用量为15％～50%。铝材广泛应用于建筑、汽车和包装，已经成为当今工业发达国家的三大用途。

铝合金锻件发展迅速

⑴铝合金锻件在国际上是一种发展趋势。

因为汽车轻量化具有重要意义（降低油耗，减少环境污染），欧美日汽车巨头都纷纷投入大量人力、财力研究降低汽车重量，采用铝合金代替钢材制作部分零件。例如，日本对铝合金研发投入巨大人力和物力，2009年日本铝合金锻件产量30459t，占模锻件总量2.7%，本田汽车公司2004年10月发表战略报告中指出，每辆轿车将使用200kg铝合金零件（约占轿车总重量20%），其中40kg是铝锻件。

图1 铝合金轮毂

铝合金锻件在国际上是一种发展趋势，大多数锻件用于汽车车桥、底盘构件，例如铝合金轮毂（图1）和铝控制臂。据统计，铝锻件在世界锻件总量中的占比由1985年的0.5%上升到2002年15%。随着节能环保的发展，今后铝合金锻件必将有很大发展。

⑵铝合金锻件发展迅速。

近年来，汽车用铝合金锻件获得快速发展，由于全球气候变暖，能源紧张。另外，消费者要求乘车舒适，操控灵活，这些都对汽车工业提出严峻挑战，加快汽车工业轻量化发展（轿车重量减轻10%，油耗降低8％～10%）。根据会议资料介绍，美国每辆轿车铝合金使用量（锻件、冲压件）达到36.3%，欧洲和日本每辆轿车铝合金使用量超过自重15%以上，而国产轿车上铝合金使用量较少。汽车专家预测，今后将有越来越多铝合金锻件替代钢质锻件。锻件

另外，高速列车轻量化也促使采用铝合金零件，例如，某锻造企业就生产高速列车7075高强度铝合金锻件。

变形铝合金可锻性分析

可锻性定义和衡量指标

⑴铝合金可锻性定义。

铝合金可锻性（流动性）是指铝合金在外力作用下充填模具型槽的能力。可锻性高，即坯料充填模具型槽能力强。

⑵可锻性衡量指标。

可锻性常用金属的塑性和变形抗力综合衡量，塑性越高，变形抗力越小，则可锻性越好。可锻性取决于铝合金本质（塑性和强度极限）和加工条件。可锻性是衡量金属通过塑性加工获得优良零件的难易程度的工艺性能指标。

铝合金可锻性特点

铝合金可锻性特点是指与碳钢和低合金结构钢可锻性比较而言。

⑴铝合金高温变形抗力特点。

①各种铝合金高温变形抗力相差大。铝合金变形抗力（也称流动应力）随成分不同而有明显改变，一些低强度铝合金和中等强度铝合金，如6000系铝合金高温变形抗力较低，而高强度铝合金尤其是Al-Zn-Mg-Cu铝合金，如7000系铝合金高温变形抗力较高。

图2 碳钢和铝合金强度极限随温度变化曲线

例如锻铝2A50铝合金500℃强度极限20MPa，而硬铝2A12铝合金500℃强度极限40 MPa，两者相差两倍，即所需锻造变形载荷相差约2倍（图2和表1）。

②多数常用变形铝合金室温变形抗力比碳钢低，但其高温变形抗力有三种：比碳钢低，与碳钢相当，还有比碳钢高。

③铝合金变形抗力对温度很敏感（随温度增加或降低变化迅速）：随温度下降，其高温变形抗力增长迅速，比碳钢快。由表1和表2比较可知，高温强度极限增长速度比碳钢和低合金结构钢迅速，碳钢和低合金结构钢温度下降100℃，强度极限约增加50％，而铝合金温度下降50℃，强度极限约增加50％～300％。所以铝合金，尤其合金化程度高的铝合金不能在温度低的工况下终锻，故铝合金锻造温度范围窄，操作应迅速。铝合金模锻生产时的变形抗力决定其材料本身强度极限、加工条件以及锻件的复杂程度。