(1) 3×××系铝合金的特点
3×××系铝合金是以锰为主要合金元素的铝合金, 属于热处理不可强化铝合
金。 它的塑性高, 焊接性能好, 强度比1×××系铝合金高, 而耐蚀性能与1××
×系铝合金相近, 是一种耐腐蚀性能良好的中等强度铝合金, 它用途广, 用量大。
(2) 合金元素和杂质元素在3×××系铝合金中的作用
Mn: Mn是3×××系 Al合金中唯一的主合金元素, 其含量一般在1.0%~
1.6%范围内, 合金的强度、 塑性和工艺性能良好, Mn与 Al可以生成 MnAl6 相。
合金的强度随 Mn含量的增加而提高, 当 Mn含量高于1.6%时, 合金强度随之提
高, 但由于形成大量脆性化合物 MnAl6, 合金变形时容易开裂。 随着 Mn含量的
增加, 合金的再结晶温度相应地提高。 该系合金由于具有很大的过冷能力, 因此在
快速冷却结晶时, 产生很大的晶内偏析, Mn的浓度在枝晶的中心部位低, 而在边
第1 章 铝及铝合金材料加工技术基础知识 31缘部位高, 当冷加工产品存在明显的 Mn偏析时, 在退火后易形成粗大晶粒。
Fe: Fe能溶于 MnAl6 中形成 (FeMn) Al6 化合物, 从而降低 Mn在 Al中的
溶解度。 在合金中加入0.4%~0.7%的 Fe, 但 Fe+Mn要保证不大于1.85%, 可
以有效地细化板材退火后的晶粒, 否则, 形成大量的粗大片状 (FeMn) Al6 化合
物, 会显著降低合金的力学性能和工艺性能。
Si: Si是有害杂质。 Si与 Mn形成复杂三元相 T (Al12Mn3Si2) 相, 该相也能
溶解 Fe, 形成 (Al、 Fe、 Mn、 Si) 四元相。 若合金中 Fe和 Si同时存在, 则先形
成α (Al12Fe3Si2) 或β (Al9Fe2Si2) 相, 破坏了 Fe的有利影响。 故合金中的 Si
应控制在0.6%以下。 Si也能降低 Mn在 Al中的溶解度, 而且比 Fe的影响大。 Fe
和Si可以加速 Mn在热变形时从过饱和固溶体中的分解过程, 也可以提高一些力
学性能。
Mg: 少量的 Mg (≈0.3%) 能显著地细化该系合金退火后的晶粒, 并稍许提
高其抗拉强度。 但同时也损害了退火材料的表面光泽。 Mg也可以是 Al-Mg合金中
的合金化元素, 添加0.3%~1.3%的 Mg, 合金强度提高, 延伸率 (退火状态) 降
低, 因此发展出 Al-Mg-Mn系合金。
Cu: 合金中含有0.05%~0.5%的 Cu, 可以显著提高其抗拉强度。 但含有少
量的 Cu (0.1%), 便能使合金的耐蚀性能降低, 故合金中 Cu含量应控制在0.2%
以下。
Zn: Zn含量低于0.5%时, 对合金的力学性能和耐蚀性能无明显影响, 考虑
到合金的焊接性能, Zn的含量限制在0.2%以下。