FORTAL超硬模具铝合金的热处理工艺

　　FORTAL模具铝全面技术解析

　　1. 材料背景与基本特性

　　FORTAL是法国Pechiney公司(现为加拿大Alcan集团)开发的高强度铝合金系列，专门为模具和航空航天应用设计。该系列铝合金以其zhuoyue的强度重量比和优异的加工性能闻名。

　　FORTAL实测化学成分：

　　铝 Al(小值)：余量

　　硅 Si：0.30~0.6

　　铁 Fe：0.10~0.30

　　铜 Cu：≤0.10

　　锰 Mn：≤0.10

　　镁 Mg：0.35~0.6

　　铬 Cr：≤0.05

　　锌 Zn：≤0.15

　　钛 Ti：≤0.10

　　未指定的其他元素：单个：≤0.05;合计：≤0.15

　　注：①在生产者或供者与买方都同意下，挤压件和锻件(Zr+Ti)限量大可定为0.25%

　　FORTAL力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥245

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥140

　　伸长率 δ10 (%)：≥10

　　注 ：型材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：所有厚度

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　质量特征

　　密度：2.75g/cm3。

　　弹性模量：拉伸：70.3GPa(10.2×106psi)，剪切26.4GPa(3.83×106psi)，压缩71.7GPa(10.4×106psi)

　　疲劳强度：H321和H116状态：循环5106次时160MPa(23ksi);R.R.Moore型试验。

　　性能：具有良好的延展性、抗蚀性;

　　应用：电子、电气用弹簧、开关、接插件、引线框架、连接器、端子、振动片等。FORTAL用于弹性材料;弹性要求特别高时，选用FORTAL;

　　功能：适用于制作弹性元件、零件、耐蚀零件和抗磁零件等材料。

　　3. 机械性能参数

　　3.1 典型力学性能

　　状态抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)硬度(HB)

　　T6510-570430-4907-10150-160

　　T73480-520400-4408-12140-150

　　T76500-540420-4607-9145-155

　　3.2 物理特性

　　密度: 2.81 g/cm³

　　熔点范围: 475-635°C

　　热导率: 130 W/m·K

　　电导率: 33% IACS

　　热膨胀系数: 23.6×10⁻⁶/°C (20-100°C)

　　4. 核心应用领域

　　4.1 模具制造应用

　　注塑模具：特别适合工程塑料(如PEEK、PEI等)成型

　　压铸模具：滑块、模芯等关键部件

　　冲压模具：高强度冲头、凹模

　　吹塑模具：大型容器成型模具

　　4.2 其他工业应用

　　航空航天结构件

　　赛车底盘组件

　　高负荷机械部件

　　设备承力结构

　　5. 加工与处理工艺

　　5.1 机加工特性

　　推荐切削参数：

　　粗加工：VC=200-300m/min，fz=0.1-0.15mm

　　精加工：VC=350-450m/min，fz=0.05-0.08mm

　　刀具选择：

　　粗加工：金刚石涂层硬质合金

　　精加工：PCD刀具

　　5.2 热处理工艺

　　固溶处理：

　　温度：465-480°C

　　时间：1h/25mm厚度

　　冷却方式：水淬(20-30°C)

　　时效处理：

　　T6处理：120°C/24h

　　T73处理：107°C/7h + 163°C/7h

　　T76处理：121°C/6h + 157°C/8h

　　6. 产品优势分析

　　6.1 性能优势

　　强度接近某些钢材(如P20)，但重量轻60%

　　优异的疲劳强度(10⁷次循环下仍有高承载能力)

　　良好的热传导性，模具冷却效率高

　　6.2 经济性优势

　　加工工时比钢模缩短40-50%

　　刀具损耗降低30%

　　可实现整体加工，减少装配环节

　　7. 使用技术指南

　　7.1 设计建议

　　小圆角半径≥1mm

　　壁厚均匀性设计

　　避免截面突变

　　大型模具建议采用网格加强结构

　　7.2 表面处理选项

　　处理方式膜厚(μm)硬度(HV)适用场景

　　硬质阳极化25-50400-600耐磨场合

　　微弧氧化50-100800-1200极端磨损

　　化学镀镍10-20500-700防腐需求

　　DLC涂层2-52000-3000高光洁度

　　8. 典型应用案例

　　8.1 汽车行业应用

　　某德国品牌保险杠模具：

　　尺寸：2.4m×1.8m

　　减重35%同时保持刚度

　　生产周期缩短6周

　　8.2 电子行业应用

　　手机外壳精密模具：

　　实现0.01mm级精度

　　表面粗糙度Ra0.025μm

　　日产量达20万件

　　8.3 航空领域应用

　　飞机内饰件成型模具：

　　满足航空防火标准

　　-50°C至180°C工况稳定

　　使用寿命达15年

　　9. 选材对比参考

　　特性FORTAL钢模(P20)Alumold选择建议

　　强度★★★★★★★★★★★★★★☆超高负荷选FORTAL

　　加工性★★★★☆★★☆☆☆★★★★★复杂造型选FORTAL

　　成本★★★☆☆★★☆☆☆★★★★☆预算有限选Alumold

　　热稳定性★★★★☆★★★★★★★★☆☆高温工况选P20钢

　　FORTAL铝合金特别适合以下需求：

　　需要接近钢模强度但要求轻量化的场景

　　复杂型腔的整体加工需求

　　快速交付的模具项目

　　高精度、长寿命要求的精密模具