1. 铝合金与铝的优良性能
铝合金在有色金属材料中用途最广，用量最多。但在某些环境条件下，材料性能有所改变。试验表明，在不同温度下，特别在高温下，铝合金复合材料的强度明显高于铝合金。
铝及铝合金的力学、热学、物理性能符号和含义 ：
名称 符号 单位 含意 备注
比例极限 δp MPa 材料在拉伸过程中，应力与应变保持正比关系的最大应力。这个阶段的最大极限负荷Pp除以试棒的原始横截面积，即为比例极限 1 kgf/mm2 = 9.80665MPa
1 MPa = 0.10197kgf/mm2
英制：PSI ：lb/in2
KPSI = 1000PSI
=6.896MPa
弹性极限 δe MPa 材料在受载过程中，未产生塑性变形的最大应力
拉 伸
弹 性 模 量 E GPa 金属承受拉伸载荷时，在弹性范围内，应力与应变成正比例关系时，这个比例系数为拉伸弹性模量 1 kgf/mm2 = 0.0098067GPa
1GPa = 101.97162kgf/mm2
剪切
弹性模量 G GPa 金属在弹性范围内进行扭转试验时，外力和变形成比例地增长，即应力与应变成正比例关系时，这个比例系数称为剪切弹性模量
屈服强度 （条件屈服强度） δ0.2 MPa 在拉伸过程中，一般规定标距长度部分塑性变形量达到的原标距长度的规定数值时之负荷除以原始横截面积所得的应力，称为屈服强度或条件屈服强度。一般规定数值为拉伸试样原标距长度的0.2%，即用δ0.2表示
压缩屈服强度 （条件屈服强度） δ-0.2 MPa 试样在压缩过稆中，标距部分残余压缩达到原标距长度规定数值时的负荷除以原始横截面积所得的应力称为压缩屈服强度或条件压缩屈服强度。一般规定数值为压缩试样原标距长度的0.2%，由于受力方向与拉伸相反，故压缩屈服强度常用δ-0.2表示
抗剪强度 MPa 试样剪切时，在剪断面上所承受的最大负荷除以原始横截面积所得的应力，称为搞剪强度。表示材料在剪切力作用下抵抗破坏的最大能力。
抗拉强度 δb MPa 在单向均匀拉伸载荷作用下，断裂时材料的最大负荷除以原始横截面积所得的应力。
疲劳极限 δ-1 MPa 材料在重复交变应力作用下，承受过无限次循环而不产生断裂的最最大应力值
疲劳强度 δN
MPa 试样在交变应力作用下，在规定的循环次数内（如106、107、108次等），不至于产生断裂的最大应力值
伸长率
（延伸率） δ5
δ10 % 材料拉伸时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比。
是标距为5倍直径时的伸长率，是标距为10倍直径时的伸长率
断面收缩率 ψ % 金属试样在拉断后，其缩颈处横截面积与原始横截面积的百分比
冲击韧度 αk J/cm2
或
kJ/m2 用一定尺寸和形状的U型缺口标准试样，在规定类型试验机上受冲击载荷折断时，试样刻槽处单位横截面积上所消耗的冲击功。它表示金属材料对冲击载荷的抵抗能力。 1 kgf•m/cm2 = 98.0665kJ/m2
1kJ/m2 = 0.010197kgf/cm2
布氏硬度 HBS 用一定直径的淬硬钢球压入试样表面，并在规定载荷下保持一定时间，以其载荷除压痕面积所得的商表面材料的布氏硬度。其计算公式为
HBS = 2P/лD[D – （D2-d2）1/2]
P——载荷
D——压头直径，mm；
d——压痕直径，mm 通常由测得的压痕直径直接查表得硬度值
洛氏硬度 HRB
HRF 在洛氏硬度机上，用直径为1。58mm的淬硬钢球作压头，载荷为980N试验所得的硬度值。
用1.58mm淬硬钢球作压头，载荷为588N测得的洛氏硬度值 HRB常用作测量淬火时效后铝合金硬度值。
HRF用作测量铝合金煅件硬度
显微维氏硬度 HV 用夹角为136o的金刚石四棱锥压头以小于等于0.2kgf（常扩大至1kgf）的载荷压入试样，以单位面积上所受载荷表示材料的硬度值。仪器上装有金相显微镜，用于测量合金的显微组织和极薄表面层的硬度值
密度 ρ g/cm3或
kg/m3 金属材料单位体积的质量
熔点 ℃ 材料由固态转变为液态时的熔化温度
平均线膨系数 α
µm/(m•k) 物体的长度随温度变化而改变，在指定的温度范围内，每当温度升降1，其单位长度胀缩的长度称平均线膨胀系数 膨胀及收缩率计算式见表1-5
热导率
（导热系数） λ W/(m•℃) 表示物体导热的能力。以物体内维持单位温度梯度（ΔL/ΔT）时，在单位时间（t）内流经垂直于热流方向的单位面积（A）上的热量（Q）表示 1 cal/(s•cm•℃) = 418.68W/(m•℃)
λ=1/A•Q/t•ΔL/ΔT
比热容 С
J/(kg•K)
或
J/(kg•℃) 将单位质量的物质在等压过程（或等容过程）中温度升高1K度时吸收的热量或温度降低1K度放出的热量 1 kcal/(kg•K) = 4186.8J(kg•K)
1 kcalth/(kg•K) = 4186.8J(kg•K)
电阻率
（比电阻电阻系数） ρ Ω•m
чΩ•m
nΩ•m 表征物质导电能力的一个物理常数，它等于长1m、横截面为1mm2 的导线两端间的电阻，也可用一个单位立方体的两平等端面间的电阻表示 1µΩ•cm = 10-8Ω•m
1nΩ•cm = 10-9Ω•m
电导率 λ S/m 电阻率的倒数叫电导率。在数值上它等于导体维持单位电位梯度时，流过单位面积的电流
电阻温度
系数 αp ℃-1 温度每升1℃，材料电阻率的改变量与原电阻率之比
表1—2为铝及铝合金的膨胀与收缩率计算式。表中L0为0℃时的长度；Lt 为在给定定温度范围内，t ℃时的长度；C为合金常数，其数值在表达1—3中列出。
表1—2 铝及铝合金的膨胀率与收缩率计算式
温度范围，℃ t ℃时的长度
-196 ~ 0
0 ~500
-60 ~ 10 Lt = L0[1+C(20.83t – 0.01177t2 - 0.0001446t3) x 10-6]
Lt = L0[1+C(22.29t + 0.01009t2 ) x 10-6]
Lt = L0[1+C(22.16t + 0.01219t2 ) x 10-6]
2. Allloy 20合金材质，都是些什么成分
产品名称：ALLOY20/UNS N08020
国际通称：Alloy 20合金、UNS N08020、NS143、Inconel alloy20/NAS 335X、W.Nr.2.4460
Nicrofer 3620 Nb-alloy20、ATI 20
各国标准：ASTM B463/ ASME SB463、ASTM A240/ ASME SA240、ASTM B729/ ASME SB729
主要成分：碳(C)≤0.07,锰(Mn)≤2.0,镍(Ni)32.0～38.0,硅(Si)≤1.0,磷(P)≤0.045,硫(S)≤0.035,铬(Cr)19.0～21.0
铌(Nb) ≤1.0,铝(Al) ≤0.2,钛(Ti) 0.6～1.2,铜(Cu) 3.0～4.0 ,钼(Mo)2.0～3.0
物理性能：密度：8.14g/cm3， 熔点：1370-1400 ℃，磁性：无
热处理：900-1150℃之间保温1-2小时，快速空冷或水冷。
机械性能：抗拉强度：σb≥550Mpa，屈服强度σb≥240Mpa：延伸率：δ≥30%，硬度；HB135-220
耐腐蚀性及主要使用环境：
Alloy 20合金具有很多优异性能的耐蚀合金，对氧化性和中等还原性腐蚀 有很好的抵抗能力，具有优异的抗应力腐蚀开裂能力和好的耐局部腐蚀能力在很多化工工艺介质中有满意的耐蚀特性。
有优异的抗应腐蚀开裂能力和好的耐局部还原性复合介质腐蚀，运用于硫酸环境及含有卤族离子及金属离子的硫酸溶液工业装置。
配套焊接材料及焊接工艺：Alloy 20合金的焊接建议采用AWS A5.14焊丝ERNiCrMo-3或AWS A5.11焊条ENiCrMo-3，焊接工艺及指导书欢迎来电索取。
应用领域有：硫酸酸洗设备、磷酸生产设备、石油化工装备、煤化工、海洋平台、海水淡化、复合板、波纹管膨胀节等行业和产品。
3. 什么是合金元素的吸收率
合金元素的吸收率又称收得率或回收率，是指进人钢中合金元素的质量占合金元素加入总量的百分比。所炼钢种、合金加人种类、数量和顺序，终点碳以及操作因素等，均影响合金元素吸收率。 ①先加脱氧能力弱的，后加脱氧能力强的脱氧剂。这样既能保证钢水的脱氧程度达到钢种的要求，又利于脱氧产物上浮，质量合乎钢种的要求。②对30CrMo圆钢拉低碳工艺，脱氧剂的加入顺序是：先强后弱，实践证明，减少钢中夹杂物，同时可以大大提高并稳定元素的吸收率，相应减少合金用量。但必须采用相应的精炼措施。
4. 脱氧合金化的加入原则_脱氧合金化
1 影响钢水氧含量的因素有哪些?
吹炼终点钢水氧含量也称为钢水的氧化性。钢水氧化性对钢的质量、合金吸收率以及对沸腾钢的脱氧，都有重要的影响。
影响钢水氧含量的因素主要有：
(1)钢中氧含量主要受碳含量控制。碳含量高，氧含量就低；
碳含量低时，氧含量相应就高；
它们服从碳-氧平衡规律。
(2)钢水中的余锰含量也影响钢中氧含量。在wc<0.1％时，锰对氧化性的影响比较明显，余锰含量高，钢中氧含量会降低。
(3)钢水温度高，增加钢水的氧含量。
(4)操作工艺对钢水的氧含量也有影响。例如高枪位，或低氧压，熔池搅拌减弱，将增加钢水的氧含量，当wc<0.15％时，进行补吹会增加钢水氧含量；
拉碳前，加铁矿石或氧化铁皮等调温剂，也会增加钢水氧含量。因此，钢水要获得正常的氧含量，首先应该稳定吹炼操作。
2 什么是脱氧，什么是合金化?
向钢中加入脱氧元素，使之与氧发生反应，生成不溶于钢水的脱氧产物，并从钢水中上浮进入渣中，钢中氧含量达到所炼钢种的要求，这项工艺称为脱氧。
为了调整钢中合金元素含量达到所炼钢种规格的成分范围，向钢中加入所需的铁合金或金属的操作是合金化。
通常，锰铁及硅铁既作为脱氧剂使用，又是合金化元素。有些合金只是作为脱氧剂使用，如硅钙合金，硅铝合金及铝等。冶炼含铝的钢种，铝也是合金化元素。另有一些合金只用于合金化，如铬铁、铌铁，钒铁、钨铁、钼铁等。在一般情况下，脱氧与合金化的操作是同时进行的。
3 由于脱氧工艺不同，脱氧产物的组成有何不同，怎样才有利于脱氧产物的排除?
钢包脱氧合金化后，钢中的氧[O]溶形成氧化物，只有脱氧产物上浮排除才能降低[O]夹，达到去除钢中一切形式氧含量的目的。
脱氧工艺有3种。
(1)用Si+Mn脱氧，形成的脱氧产物可能有：固相的纯Si02；
液相的MnO·Si02；
固溶体MnO-FeO。
通过控制合适的w(Mn)/w(Si)比，能得到液相的MnO·Si02产物，夹杂物易于上浮排除。
(2)用Si+Mn+A1脱氧，形成的脱氧产物可能有蔷薇辉石(2MnO·A1203·5Si02)；
硅铝榴石(3MnO·A1203·3Si02)；
A1203(wA1203>30％)。
控制夹杂物成分在低熔点范围，为此钢中w[Al]≤0．006％，钢中[O]溶可达0.0020％(2 0ppm)而无A1203沉淀，钢水可浇性好，不堵水口，铸坯不会产生皮下气孔。
(3)用过量铝脱氧。对于低碳铝镇静钢，钢中酸溶铝[Al]s含量为0.02％～0.04％，则脱氧产哗基弯物全部为A1203。A1203熔点高达2050℃，在钢水中呈固态；
若A1203含量多钢水的可浇性变差，易堵水口。另外，A1203为不变形夹杂物，影响钢材性能。
通过吹氩搅拌加速A1203上浮排出，或者喂入Si—Ca线、Ca线的钙处理，改变A120 3性态。
[Al]s含量较低，钙处理生成低熔点2CaO·A1203·Si02；
[Al]s较高，钙处理应保持合适的w(Ca)/w(Al)比，以形成12CaO·7 A1203。
对于低碳铝镇静钢，通过钙处理，产物易于上浮排除纯净了钢水，改善了可浇性。
4 什么是合金元素的吸收率，影响合金元素吸收率的因素有哪些?
合金元素的吸收率又称收得率或回收率(η)，是指进入钢中合金元素的质量占合金元素加入总量的百分比。所炼钢种、合金加锋渗入种类、数量和顺序、终点碳以及操作因素等，均影响合金元素吸收率。
吸收率=(合金元素进入钢中乱闷质量/合金元素加入总量)×100％(4-18)
不同合金元素吸收率不同；
同一种合金元素，钢种不同，吸收率也有差异。影响合金元素吸收率的因素主要有：
(1)钢水的氧化性。钢水氧化性越强，吸收率越低，反之则高。钢水氧化性主要取决于终点钢水碳含量，所以，终点碳的高低是影响元素吸收率的主要因素。
(2)终渣TFe含量。终渣的TFe含量高，钢中氧含量也高，吸收率低，反之则高。
(3)终点钢水的余锰含量。钢水余锰含量高，钢水氧含量会降低，吸收率有提高。
(4)脱氧元素脱氧能力。脱氧能力强的合金吸收率低，脱氧能力弱的合金吸收率高。
(5)合金加人量。在钢水氧化性相同的条件下，加入某种元素合金的总量越多，则该元素的吸收率也高。
(6)合金加入的顺序。钢水加入多种合金时，加入次序不同，吸收率也不同。对于同样的钢种，先加的合金元素吸收率就低，后加的则高。倘若先加入部分金属铝预脱氧，后继加入其他合金元素，吸收率就高。
(7)出钢情况。出钢钢流细小且发散，增加了钢水的二次氧化，或者是出钢时下渣过多，这些都降低合金元素的吸收率。
(8)合金的状态。合金块度应合适，否则吸收率不稳定。块度过大，虽能沉人钢水中，但不易熔化，会导致成分不均匀。但块度过小，甚至粉末过多，加入钢包后，易被裹入渣中，合金损失较多，降低吸收率。
5 对终点钢水余锰含量应如何考虑?
终点钢水余锰含量是确定含锰合金加入量的重要数据。终点余锰与铁水锰含量、终点碳、炉渣氧化性及终点温度有关。铁水锰含量高，终点温度高，终点碳含量高，钢中余锰含量高；
后吹次数多、喷溅大钢中余锰含量低。此外，凡影响终渣TFe增高的因素，钢中余锰含量都会降低，相反余锰含量会增高。目前转炉用铁水均为低锰铁水，终点钢中余锰很低。表4-17是余锰含量占铁水锰含量的百分比，根据钢水终点碳含量确定，可供参考。
钢中余锰占铁水锰含量的比
终点w[C]/%
余锰量占铁水锰含量的比/%
终点w[C]/%
余锰量占铁水锰含量的比/%
0.21-0.28
40
0.08-0.10
25-30
0.14-0.20
40
0.05-0.07
20
0.11-0.13
35
0.02-0.04
10-20
6 合金加入的顺序和原则是怎样的?
在常压下脱氧剂加入的顺序有两种。
(1)先加脱氧能力弱的，后加脱氧能力强的脱氧剂。这样既能保证钢水的脱氧程度达到钢种的要求，又利于脱氧产物上浮，质量合乎钢种的要求。因此，冶炼一般钢种时，脱氧剂加入的顺序是：Fe-Mn→Fe-Si→Al。
(2)对拉低碳工艺，脱氧剂的加入顺序是：先强后弱，即Al→Fe-Si→Fe-Mn。实践证明，利于Al203上浮，减少钢中夹杂物，同时可以大大提高并稳定Si和Mn元素的吸收率，相应减少合金用量：但必须采用相应精炼措施。
一般合金加入顺序应考虑以下原则：
(1)以脱氧为目的的元素先加，合金化元素后加。
(2)易氧化的贵重合金应在脱氧良好的情况下加入。如Fe-V、Nb-Fe、Fe-B等合金应在Fe-Mn、Fe-Si、铝等脱氧剂全部加完以后再加，以减少其烧损。为了成分均匀，加入的时间也不能过晚。微量元素还可以在精炼过程中加入。
(3)难熔的、不易氧化的合金，如Fe-Cr、Fe-W，Fe-Mo，Fe-Ni等可加在精炼炉或转炉内。其他合金均加在钢包内。
7 合金加入时间应如何掌握?
大多数钢种均在钢包内完成脱氧合金化。这种方法简便，大大缩短冶炼周期，而且能提高合金元素的吸收率。合金加入时间，一般在钢水流出总量的1/4时开始加入，流出3/4时加完。为保证合金熔化和搅拌均匀，合金应加在钢流冲击的部位或同时吹氩搅拌。
5. 铝合金化率是什么意思
铝合金性能参数。铝合金化率，是指铝敬烂合金性能参数的意思，铝制品品质越高，如巧铝合金化率就越高。铝合金，以铝为基添渣稿键加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。