铝怎么焊接

(1)要求火焰能率高 铝和铝合金的热导率、比热容都很大,因此要求大功率和能量集中的热源。因此气焊的火焰能率要大,有时需要对焊件进行预热来满足工艺要求。

(2)氧化能力强 氧与铝的亲和力大,其al2o3膜致密结实,厚度约01μm,密度为铝的14倍,熔点为2050℃。焊接时氧化膜包覆着熔滴及熔化金属,阻碍填充金属与母材的熔合,易造成未熔合、夹渣和成形不良。同时氧化膜还会吸附水分,使焊缝易出现气孔。所以,焊前要严格清理金属表面,焊接过程中对熔池及高温金属要有效保护,防止再氧化。

(3)容易产生气孔液态铝不溶解氮,但可以溶解大量的氢,而在固态时氢在铝中的溶解度几乎等于零。当熔池快速冷却时,氢的溶解度急剧下降,在凝固点由069cm3/100g下降到0036cm3/100g。来不及逸出的氢在焊缝中集聚成气孔。

铝及铝合金焊接时产生的气孔有三种:

1)分散气孔 常出现在焊缝截面中,数量多、尺寸小(<02mm)、呈弥散状分布,试样断口上呈圆形高白色的点。焊接气氛中所含的水分是产生这种氢气孔的原因。纯铝比铝镁合金更容易产生这种气孔。

2)集中气孔 往往分布在熔合线附近,尺寸大,断面为圆形,内壁光滑;呈亮白色或金**(油污氧化引起)。母材表面及坡口未去净的氧化膜所吸附的水分是产生这种氢气孔的原因。铝镁合金比纯铝容易形成吸水强、疏松、厚的表面氧化膜层,所以,集中气孔比纯铝严重。

3)热影响区气孔 分布于热影响区表面,含镁量较高的铝镁合金易产生此种气孔,并且有时形成连续的凸起鼓胀现象。这是由于高温下氢压的作用,使氢向热影响区扩散而形成气孔。

(4)易产生热裂纹 铝的线膨胀系数大、凝固收缩率大、导热快、加热时间长、受热面积大,所以,焊接变形及应力大。而高温时塑性差,在640～650℃时δ<06%,在350～400℃时σb≤10mpa,某些铝合金易形成低熔点共晶物,因此容易产生裂纹。

(5)焊接接头性能下降 铝合金中所含的合金元素mg、zn、mn等高温下易烧损,使焊缝性能下降。热影响区由于受热软化,若纯铝板在冷作硬化状态下焊接,接头强度会下降,热处理强化铝合金软化更严重,接头强度只有母材的40%～50%。

(6)易产生焊缝塌陷和烧穿 由于铝及铝合金高温时强度比较低,固液态转变时没有显著的颜色变化,而且熔池表面又有一层氧化膜,焊接时很难判断熔化情况,所以熔池温度很难掌握,稍不注意就会塌陷乃至烧穿。

气焊铝及铝合金时,材料的相对焊接性见表2。

表2气焊铝及铝合金的相对焊接性

工业纯铝 铝锰合金 铝镁合金 硬铝

适用厚度范围/mm

l1～l7 lf21 lf5、lf6 lf2、lf3

ly11、ly12

适宜范围 厚度界限

好 好 差 尚可 差 05～10 03～25

2气焊铝及铝合金用焊丝与焊剂

气焊铝及铝合金时,一般应选用与母材化学成分相近的焊丝,也可用母材切条为填充金属。常用的焊丝牌号及化学成分见表3-42。选用焊丝时必须考虑到抗裂纹性能、耐腐蚀性能和接头力学性能。

铝及铝合金焊前虽然经过清理,但其表面氧化膜有可能清除不干净,焊接时又会产生新的氧化膜。所以,焊接时应采用熔剂,清除熔池中的氧化膜和其它杂质,提高熔化金属的流动性,使焊接顺利并保证质量和成形。气焊铝及铝合金常用熔剂配方见表3。

表3 气焊铝及铝合金熔剂的配方(质量分数)(%)

组成

铝块

晶石 氯化钠 氯化钾 氯化钡 氯化锂 氟化钠 氟化钙

硼砂 其它

cj401 — 27～30 495～52 — 135～15 75～9

— — —

1 — 19 29 48 — — 4 — —

2 30 30 40 — — — — — —

3 20 — 40 40 — — — — —

4 — 45 30 — 10 15 — — —

5 — 27 18 — — — — 14 硝酸钾41

6 — 20 40 20 — 20 — — —

7 — 25 25 — — — — 40 硫酸钠10

8 48 — — 333 195 — 148

氧化镁28

氟化镁248

9 — — — 70 15 氟化锂15 — — —

10 硝酸钾28 9 3 — — — — 40 硫酸钾20

11 45 40 15 — — — — — —

12 20 30 30 — — — — — —

3铝及铝合金气焊的工艺要求

(1) 严格清除焊件接头处及焊丝表面的氧化膜和油污。清理方法有化学清理和机械清理两种。较小焊件及焊丝适于化学清洗,尺寸较大的焊件常用机械方法清理,其工艺见表4。焊件及焊丝经清理后在存放过程中会重新生成氧化膜,所以,应缩短清理后至焊接前的存放时间,干燥环境间隔时间不超过24h,潮湿环境不超过4h, 否则应重新清理氧化膜。采用抛光处理焊丝并用塑料密封,保存期可达半年。

表4铝及铝合金的焊前清理

工序 除油 碱洗 冲洗

溶液ω/% 温度/℃ 时间/min

化学清洗法

纯铝

汽油、煤油、丙酮等除油剂

naoh

6～10 40～60 ≤20 流动清水

铝镁、

铝锰合金 ≤7

工序 中和光化 冲洗 干燥

溶液φ/% 温度/℃ 时间/min

化学清洗法

纯铝 hno3

30

室温或

40～60 1～3 流动清水

风干或

低温干燥

铝镁、铝

锰合金

机械法

用丙酮或汽油进行表面除油,随后用φ015mm丝径的铜或不锈钢丝刷子刷,直至露出金属光泽为止。也可以用刮刀清理焊件表面

(2)坡口形式及尺寸 气焊铝及铝合金的坡口形式及尺寸见表5。

气焊铝及铝合金时,不宜采用搭接接头和t形接头。因为这种接头易残留熔剂和焊渣,不便焊后清除,使接头耐腐蚀性下降。

为保证焊件焊接时既焊透而又不塌陷和烧穿,可以采用垫板。垫板可用不锈钢板、碳素钢板或石墨板。当单面焊双面成形时,应在接触介质一面施焊。

(3) 合理选择焊丝与熔剂 sa1si5是一种通用焊丝,焊缝金属流动性好,抗裂纹性能高,并能保证一定的力学性能,除铝镁合金外,常采用此焊丝。因铝镁合金采用sa1si5焊丝时,会在晶间析出mgsi脆性化合物,使接头塑性和抗腐蚀性能下降,甚至引起裂纹,焊接铝镁合金时应采用sa1mg5ti焊丝。

表5铝及合金气焊坡口形式与尺寸

板厚

/mm

施焊

方法

坡口

名称 坡口形式 尺寸

b/mm p/mm

α/(°)

≤2 单面焊 卷边 — — —

≤5 单面焊 i型 1～15 — —

5～10 单面焊 v型 2～4 05～2 65±5

气焊熔剂有含锂和不含锂两类,含锂的熔剂熔点较低,熔渣的熔点、粘度也较低,焊后易清除,但价格高,吸潮性强,应以干粉状加入熔池。不含锂的熔剂价格低,但熔点高,熔渣粘度大,易夹渣,适于较高温度下焊接用。

气焊角接及搭接接头时,由于熔渣不易清除干净,建议选用表3中序号7熔剂。铝镁合金焊接不宜采用含钠熔剂,可采用表3中序号8、9号熔剂。

(4)气焊铝及铝合金时应采用中性焰或乙炔稍多的中性焰,严禁采用氧化焰。焊接薄板时火焰能率稍小,焊接厚板时火焰能率应大。其板厚与焊炬的使用见表6。

由于铝及铝合金高温固液态转变时没有明显的颜色变化,所以熔化情况不易掌握。当加热表面由光亮银白色变成暗淡的银白色,表面氧化膜起皱,加热处金属有波动现象时,即达熔化温度,可以施焊;用蘸有熔剂的焊丝端头触及加热处有粘性,焊丝与母材能熔合时,即达熔化温度,可以施焊;母材边棱有倒下现象时,母材达熔化温度,可以施焊。

表6气焊铝及铝合金的焊炬与板厚关系

板厚/mm 12 15～20 30～40

焊炬型号 h01-6 h01-6 h01-6

焊嘴号 1 1～2 3～4

焊嘴孔径/mm

09 09～10 11～13

焊丝直径/mm

15～20 20～25 20～30

板厚/mm 50～70

70～100

100～200

焊炬型号 h01-12 h01-12 h01-20

焊嘴号 1～3 2～4 4～5

焊嘴孔径/mm

14～18 16～20 30～32

焊丝直径/mm

40～50 50～60 50～60

当气焊薄小件时采用左焊法,厚度较大焊件采用右焊法。

气焊3mm以下薄件时,焊炬倾角为20°～40°,气焊厚件时,焊炬倾角为40°～80°,焊丝与焊炬夹角为80°～100°。

(5)预热 气焊薄小件时,一般不需要预热,厚度大于5mm及结构复杂件,应进行局部或整体预热,温度为150～300℃

(6)定位焊 采用比正式焊接稍大的火焰,焰芯距焊件表面3～5mm,焊炬与焊件夹角为50°左右。较长焊缝从中间向两端定位焊,环缝对称定位焊,一般要求见表7和表8。

(7)焊炬操作 气焊铝及铝合金时,焊炬可以上下跳动前进或平直前进,见图1。

气焊3mm以下薄件时,焊炬上下跳动前进,跳动幅度为3～4mm,焰芯尖端距焊件3～5mm,焊丝做反向的跳动;气焊厚大件时,焊炬平直前进,焰芯尖端距焊件表面3～5mm,焊丝上下跳动,拨开氧化膜,搅动熔池。

表7铝及铝合金板定位焊要求(mm)

板厚 <15 15～20 3～4 5～7

定位焊间距

10～30 30～50 50～70 80～100

定位焊缝长度

5～8 6～10 10～15 20～30

焊点高度 1～12 12～2 25～3 3～5

板厚 7～10 10～16 >16

定位焊间距

100～120 120～180 180～240

定位焊缝长度

30～40 40～50 50～60

焊点高度 3～5 5～7 6～8

管材直径

壁厚(δ)

定位焊位置及数量

定位焊缝长度

定位焊缝高度

≤18 1～35

对接定位焊 2处

5～10 ≤δ

25～55 15～5

对称定位焊 3处

10～20

δ～2/3δ

75～120 25～10

对接定位焊 4处

30～40

δ～2/3δ

(8) 焊后处理 焊后残存在焊缝及附近的熔剂和焊渣要及时清理干净,否则会腐蚀焊件。清理方法为:先在60～80℃热水中用硬毛刷洗刷焊接接头,重要构件洗刷后再放入 60～80℃、质量分数为2%～3%的铬酐水溶液中浸泡5～10min,然后再用硬毛刷仔细洗刷,最后用热水冲洗干洗。

清理后若焊接接头表面无白色附着物即可认为合格,或用质量分数为2%硝酸银溶液滴在焊接接头上,若没有产生白色沉淀物,即说明清洗干净。

铸造铝合金补焊后为消除内应力,可进行300～350℃退火处理。

4铝及铝合金的气焊实例

铝冷凝器端盖的气焊,其结构见图2,材料为lf6,焊接工艺要点如下:

图1气焊铝及铝合金时焊炬的运动方式

a)上下跳动前进;b)平直前进

1)采用化学清洗的办法(见表4)将接管、端盖、大小法兰、焊丝清洗干净。

图2铝冷凝器端盖示意图

2)焊丝选用sa1mg5ti,φ4mm,熔剂选用cj401。用气焊火焰将焊丝加热,在熔剂槽内将焊丝蘸满cj401备用。

3)采用中性焰,右向焊法焊接。焊炬选用h01-12,选用3号焊嘴。

4)焊接小法兰盘与接管。用气焊火焰对小法兰均匀加热,待温度达250℃左右时组焊接管。定位焊两处,从第三点进行焊接。为避免变形和隔热,在预热和焊接时小法兰盘放在耐火砖上。

5)焊接端盖与大法兰盘。切割一块与大法兰盘等径的厚度20mm的钢板,并将其加热到红热状态,将大法兰盘放在钢板上,用两把焊炬将其预热到300℃左右,快速将端盖组合到大法兰盘上。定位三处,从第四点施焊。焊接过程中保持大法兰盘的温度,并不间断焊接。

6)焊接接管与端盖焊缝,预热温度为250℃

7)焊后清理:先在60～80℃热水中用硬毛刷刷洗焊缝及热影响区,再放入60～80℃、质量分数为2%～3%的铬酐水溶液中浸泡5～10min,再用硬毛刷刷洗,然后用热水冲洗干净并风干。

ly12是高强度硬铝。

ly12是一种高强度硬铝，可进行热处理强化，在退火和刚淬火状态下塑性中等，点焊焊接性良好，用气焊和氩弧焊时有形成晶间裂纹的倾向；合金在淬火和冷作硬化后其可切削性能尚好，退火后可切削性低；抗蚀性不高，常采用阳极氧化处理与涂漆方法或表面加包铝层以提高其抗腐蚀能力。

ly12的特性：

1、加工性能：

将化学成分、强度及硬度的偏差降至最小，加工中不会发生"粘刀"、"崩刀"现象。

2、均匀性：

热处理技术卓越，产品在300mm厚度（或直径）以下，强度、硬度可保持一致。

3、稳定性：

生产工序全部电脑控制，绝少人为偏差，不同批次生产也可保证性能一样。

4、染色效果：

染色处理效果均匀而有光泽，表面无“条纹”状或“斑点”状、颜色不一的现象发生。

5、抗腐蚀性能：

通过金属及合金的显微检验，具有优良的抗应力腐蚀性能及抗腐蚀鳞状剥落性能，在各种介质（如水蒸气、弱酸、弱碱等）环境下长久使用不会产生凹坑或发黑现象。

以上内容参考 —LY12

sum21对应国内国标为LY12的铝合金。sum21是一种高强度铝合金，主要由铝、铜、镁和锰等元素组成。它具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，适用于制造航空航天、汽车、船舶等领域的结构件和零部件。ly12是中国国家标准GB/T3190-2010中规定的一种铝合金材料，其化学成分和机械性能与sum21相似。所以sum21对应国内国标为ly12的铝合金。

2XXX系列为铝－铜－镁系中的典型硬 铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。很多国家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C，2XXX系列合金的强度比7075合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。广泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。

2XXX系铝铜合金用途

2XXX系列铝铜合金由于有高强度和好疲劳强度，被广泛应用在航空器结构上，尤其是机翼与机身结构下的受到张力的地方。

2XXX系列硬铝应用较为广泛的牌号：2024(2A12)、LY12、LY11、2A11、2A14（LD10）、2017、2A17等。

2XXX系铝铜合金的化学成份（以最高百分比表示，除非列出的是一个范围值）

硅Si 铁Fe

铜Cu

锰Mn

镁Mg

铬Cr

锌Zn

钛Ti

其它元素

铝

每个

总计

05

05

38－49

03-09

12-18

001

025

015

015

015

926以上

2×××铝铜合金的机械及物理性能

力学性能：

抗拉强度 σb (MPa) ≥425

条件屈服强度 σ02 (MPa)≥275

状态T4硬度：HB 120--145

延伸率：14以上

试样尺寸：铝板

注：铝板室温横向力学性能

2×××铝铜合金的出厂状态：H112，T4，T351，T6；

公司经营铝铜合金系列牌号及化学成分表：

牌号

化学成分 (质量分数)(%)

备注

(老牌号)

Si

(硅)

Fe

(铁)

Cu

(铜)

Mn

(锰)

Mg

(镁)

Cr

(铬)

Ni

(镍)

Zn

(锌)

Ti

(钛)

Zr

(锆)

其他

Al

(铝)

单个

合计

2A01

050

050

22～30

020

020～050

—

—

010

—

015

—

005

010

余量

LY1

2A02

030

030

26～32

045～07

20～24

—

—

010

—

015

—

005

010

余量

LY2

2A04

030

030

32～37

050～08

21～26

—

—

010

Be：0001～001②

005～040

—

005

010

余量

LY4

2A06

050

050

38～43

050～10

17～23

—

—

010

Be：0001～0005②

003～015

—

005

010

余量

LY6

2A10

025

020

39～45

030～050

015～030

—

—

010

—

015

—

005

010

余量

LY10

2A11

07

07

38～48

040～08

040～08

—

010

030

Fe+Ni：07

015

—

005

010

余量

LY11

2B11

050

050

38～45

040～08

040～08

—

—

010

—

015

—

005

010

余量

LY8

2A12

050

050

38～49

030～09

12～18

—

010

030

Fe+Ni：050

015

—

005

010

余量

LY12

2B12

050

050

38～45

030～07

12～16

—

—

010

—

015

—

005

010

余量

LY9

2A13

07

06

40～50

—

030～050

—

—

06

—

015

—

005

010

余量

LY13

2A14

06～12

07

39～48

040～10

040～08

—

010

030

—

015

—

005

010

余量

LD10

2A16

030

030

60～70

040～08

005

—

—

010

—

010～020

020

005

010

余量

LY16

2B16

025

030

58～68

020～040

005

—

—

V：005～015

008～020

010～025

005

010

余量

LY16-1

2A17

030

030

60～70

040～08

025～045

—

—

010

—

010～020

005

010

余量

LY17

2A20

020

030

58～68

—

002

—

—

010

V：005～015

B：0001～001

007～016

010～025

005

015

余量

LY20

2A21

020

020～06

30～40

005

08～12

—

18～23

020

—

005

—

005

015

余量

214

2A25

006

006

36～42

050～07

10～15

—

006

—

—

—

—

005

010

余量

225

2A49

025

08～12

32～38

030～06

18～22

—

08～12

—

—

008～012

—

005

015

余量

149

2A50

07～12

07

18～26

040～08

040～08

—

010

030

Fe+Ni：07

015

—

005

010

余量

LD5

2B50

07～12

07

18～26

040～08

040～08

001～020

010

030

Fe+Ni：07

020～010

—

005

010

余量

LD6

2A70

035

09～15

19～25

020

14～18

—

09～15

030

—

002～010

—

005

010

余量

LD7

2B70

025

09～14

18～27

020

12～18

—

08～14

015

Pb：005；Sn：005

Ti+Zr：020

010

—

005

015

余量

LD7-1

2A80

050～12

10～16

19～25

020

14～18

—

09～15

030

—

015

—

005

015

余量

LD8

2A90

050～10

050～10

35～45

020

040～08

—

18～23

030

—

015

—

005

015

余量

LD9

2004

020

020

55～65

010

050

—

—

010

—

005

030～050

005

015

余量

—

2011

040

07

50～60

－

－

—

—

030

Bi：020～06

Pb：020～06

—

—

005

015

余量

AlCuBiPb

2014

050～12

07

39～50

040～12

020～08

010

—

025

③

015

—

005

015

余量

AlCuSiMn

2014A

050～09

050

39～50

040～12

020～08

010

010

025

Ti+Zr：020

015

—

005

015

余量

—

2214

050～12

030

39～50

040～12

020～08

010

—

025

③

015

—

005

015

余量

—

2017

020～08

07

35～45

040～10

040～08

010

—

025

③

015

—

005

015

余量

—

2017A

020～08

07

35～45

040～10

040～10

010

—

025

Ti+Zr：025

—

—

005

015

余量

AlCu4MgSi

2117

08

07

22～30

020

020～050

010

—

025

—

—

—

005

015

余量

—

2218

09

10

35～45

020

12～18

010

17～23

025

—

—

—

005

015

余量

—

2618

010～025

09～13

19～27

—

13～18

—

09～12

010

—

004～010

—

005

015

余量

—

2219

020

030

58～68

020～040

002

—

—

010

V：005～015

020～010

010～025

005

015

余量

LY19

2024

050

050

38～49

030～09

12～18

010

—

025

③

015

—

005

015

余量

AlCuMg2

2124

020

030

38～49

030～09

12～18

010

—

025

③

015

—

005

015

余量

—

LY12是旧牌号，新牌号是2A12，这是一种高强度硬铝，可进行热处理强化，在退火和刚淬火状态下塑性中等，点焊焊接性良好，用气焊和氩弧焊时有形成晶间裂纹的倾向；合金在淬火和冷作硬化后其可切削性能尚好，退火后可切削性低；抗蚀性不高，常采用阳极氧化处理与涂漆方法或表面加包铝层以提高其抗腐蚀能力。

外文名 LY12 最新执行标准 GB/T3880——2006 密度 278g/cm3 抗拉强度 ≥425

基本简介

温馨提醒：LY12最新执行标准GB/T3880——2006

LY12为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。很多国家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C，2024合金的强度比7075铝合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。

1组织致密性：

独有的晶粒细化工艺保证,航空产品系列全部通过航空航天用铝合金制品的超声波探伤工序检验,无沙孔、裂纹、气泡及杂质等。

2内应力（人工时效）：

完美的预拉伸消除内应力工艺处理，彻底消除内应力，产品在加工和受力时也不会翘曲、开裂及变形。

3公差精度：

产品全部符合美国材料及试验学会规范(ASTM)和航空航天材料规范(AMS),大部分产品的公差指标可超过ASTM1/2公差精度,部分产品公差指标甚至可超过ASTM 1/4标准公差精度。

4加工性能：

将化学成分、强度及硬度的偏差降至最小，加工中不会发生"粘刀"、"崩刀"现象。

5均匀性：

热处理技术卓越，产品在300mm厚度（或直径）以下，强度、硬度可保持一致。

6稳定性：

生产工序全部电脑控制，绝少人为偏差，不同批次生产也可保证性能一样。

7染色效果：

染色处理效果均匀而有光泽，表面无“条纹”状或“斑点”状、颜色不一的现象发生。

8抗腐蚀性能

:通过金属及合金的显微检验，具有优良的抗应力腐蚀性能及抗腐蚀鳞状剥落性能，在各种介质（如水蒸气、弱酸、弱碱等）环境下长久使用不会产生凹坑或发黑现象。

9抗高温性能:

在400℃工作环境中不会产生永久变形。

10弯曲性能:

板材全部通过半导弯曲检验，弯曲180度不会产生开裂现象。

化学成分

（百分比%）

硅 05

铁 05

铜 38-49

锰 00-09

镁 12-18

铬 010

镍 050

锌 025

钛 015（5）

其它 015

铝 余量

力学性能

LY12密度 278g/cm3

试样尺寸：所有壁厚

注：管材室温纵向力学性能

热学工艺

状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但

热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。

对应牌号：

国标：2A12(LY12) GB/T 3191-2010

ISO：AlCu4Mg1 ISO 2091-1989

日标：A2024 JIS H4000-1999 JIS H4040-1999

非标：24530 IS5902

法标：2024（A-USG1) NF A50-411 NF A50-451

美标：2024 AA

LY12密度： 278g/cm3

现货规格

LY12板材现货规格：03mm-350mm(厚度)

LY12棒材现货规格：30mm-500mm(直径)

LY12线材现货规格：01mm-20mm(线径)

在物理学中，把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。

1、某种物质的质量和其体积的比值，即单位体积的某种物质的质量，叫作这种物质密度。符号ρ。国际主单位为单位 为千克/米^3，常用单位还有 克/厘米^3。

其数学表达式为ρ=m/V。在国际单位制中，质量的主单位是千克，体积的主单位是立方米，于是取1立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为“平均密度”。

2、密度的物理意义。用水举例，水的密度在4℃时为10^3千克/米^3或1克/立方厘米（10×10^3kg／m^3，）物理意义是：每立方米的水的质量是10×10^3千克。

地球的平均密度为55×10^3千克/米^3。

标准状况下干燥空气的平均密度为0001293×10^3千克/米^3。

常见的非金属固体、金属、液体、气体的密度：（单位：千克/米^3）金：193×10^3 银：105×10^3 钢，铁：79×10^3

铅：113×10^3 铜：89×10^3 铝：27×10^3 干松木：05×10^3 水银：136×10^3 硫酸：184×10^3 植物油09×10^3

煤油，酒精08×10^3 汽油：071×10^3 二氧化碳：198 氧：143 空气：129 一氧化碳：125 氦：018 氢：009

纯水：10x10^3 海水：103x10^3 砖：（14~22）x10^3蜡：09x10^3

3 是指在规定温度下，单位体积内所含物质的质量数，以kg/m^3（读作千克每立方米）或g/cm^3（读作克每立方厘米）表示。主要用在换算数量与交货验收的计量和某些油品的质量控制，以及简单判断油品性能上。

4在印刷术语中，反射密度指一种表面的遮光能力；透射密度指一种过滤器的遮光能力。

5感光材料的密度是指其经曝光显影后，影像深浅的程度。如胶片，画面愈是透明的地方，密度愈小；反之，愈是不透明的地方，其密度愈大。

密度是反映物质特性的物理量，物质的特性是指物质本身具有的而又能相互区别的一种性质，人们往往感觉密度大的物质“重”，密度小的物质“轻”一些，这里的“重”和“轻”实质上指的是密度的大小。

：质量是物体所含物质的多少。所含物质减少，所以质量减少。密度是物质的一种特性，它不随质量、体积的改变而改变，同种物质的密度不变。

密度是物质的一种特性，它只与物质的种类有关，与质量、体积等因素无关，不同的物质，密度一般是不相同的，同种物质的密度则是相同的 。

密度的公式 ：ρ＝m/V (ρ表示密度、m表示质量、 V表示体积)

正确理解密度公式时，要注意条件和每个物理量所表示的特殊含义。从数学的角度看有三种情况：

（1） ρ一定，m和V 成正比；

（2）m 一定时，ρ与 V 成反比 ；

（3）V 一定时，ρ与 m 成正比。

结合物理意义，三种情况只有（1）的说法正确，(2)(3) 都是错误的。因为同种物质的密度是一定的，它不随体积和质量的变化而变化，所以在理解物理公式时，不可能脱离物理事实，不能单纯地从数学的角度理解物理公式中各量的关系

5 国际单位制中密度的单位是 : 千克 / 米³。 正确读法为千克每立方米，符号kg/m³, 常用的单位是克/厘米³, 正确读法是克每立方厘米 , 符号为 g/cm³。

它们之间的换算关系 ：

l g/cm3=1000kg/m³

例如水的密度是1000kg/m，也就是1g/cm

6 水的密度值为 1000kg/m³

它的物理意义是体积为1立方米水的质量为1000kg

7 根据密度公式的变形式：m=vρ或 ，v=m/ρ可以计算出物体的质量和体积，特别是一些质量和体积不便直接测量的问题，如计算不规则形状物体的体积、纪念碑的质量等。密度是物质的特性之一，每种物质都有一定的密度，不同物质的密度一般是不同。因此我们可以利用密度来鉴别物质。其办法是是测定待测物质的密度，把测得的密度和密度表中各种物质的密度进行比较，就可以鉴别物体是什么物质做成的。

8 利用密度知识解决简单问题，如判断物体是否空心，用“分析法”解决一些较为复杂的问题。

判定物体是空心的还是实心的，一般有以下三种方法 ：

（1）提据公式 , 求出其密度 ，再与该物质密度ρ比较 ,若 < ρ , 则为空心 , 若 ＝ρ，为实心。

（2）已知质量，由公式V＝m/ρ ，求出V ，再与V物比较，若V物 > V ，则为空心，若V=V物 ，则该物体为实心。

（3） 把物体当作实心物体对待，利用 , 求出体积为v的实心物体的质量， 然后将m 与物体实际质量m物比较, 若m>m物时，则该物体为空心，若m=m物, 则该物体为实心 。

9 人体的密度仅有107 g/cm³，竟然只比水的密度多出一些，所以学游泳应该不会太难吧！ 汽油的密度比水小，所以你知道为什么在路上看到的油渍，都会浮在水面上了吧。 海水的密度大于水，人体在海水中比较容易浮起来。

水的密度竟然大于冰，你现在就去冰箱里拿一些冰块，把它丢在半杯水中，看看冰块是浮着呢？还是沉下。物质的密度会受温度的影响而改变。一般而言，物质的质量不受温度影响，但是体积会热胀冷缩。所以温度上升时体积膨胀，密度相对就变小了。相反的，物质在温度下降时体积缩小，密度会变大。不过水是例外，因为水的密度在4℃时最大，水温只要从4℃上升或下降，密度都会变小。也就是说4℃的水，体积在受热时也膨胀、冷却时也膨胀。所以水总是由表面开始结冰，密度最大的4℃的水会沉入最底层。这个性质非常重要，在严寒的冬天，虽然水的表面已结冰，但在湖泊的底层仍维持4℃左右，使水中的生物可安然度过冬天。

10密度是物质的一种重要特性。根据密度的大小，人们可以鉴别物质；选择密度不同的物质，可以满足制造的不同需要；通过测定密度，科学研究中还可能发现其他新物质。

11密度在国际单位制中的主单位是“kg／m³”，这是绝大多数同学都能够掌握的，但是要换算单位，不少同学却感到困难了。例如：铁的密度是78×10^3kg／m³＝g／cm³。这个问题可以利用单位换算中的基本方法来解决，那就是分子里的单位变小多少倍，换算后的数值就变大多少倍：1千克＝10^3克；分母中的单位变小多少倍，换算后的数值要变小多少倍：1m³＝10^6cm³，因此，7．8×10^3kg／m³＝7．8×10^3×（10^3／10^6）g／cm³＝7．8g／cm³；根据这种换算方法；分析一下可以得出密度的单位有一个规律，即：对于某种物质的密度，在分别用“g／cm³”，“kg／dm³”和“t／m³”来做单位时，它们的数值是相同的。例如，铁的密度，按照这个规律可知：ρ水＝7．8g／cm³＝7．8kg／dm³＝7．8t／m³。这个“7．8”就是课本上密度表中铁的密度值去掉10^3得到的。记住这个规律，不但给密度单位的换算带来很大的方便，而且使一些涉及密度计算的问题变得简单。例如用这种方法来记算水的质量，就是1厘米³（毫升）水的质量是1克，1分米³（升）水的质量是1千克，1米³水的质量是1吨。

[编辑本段]密度的应用

密度在生产技术上的应用，可从以下几个方面反映出来。

1可鉴别组成物体的材料。

密度是物质的特性之一，每种物质都有一定的密度，不同物质的密度一般是不同。因此我们可以利用密度来鉴别物质。其办法是是测定待测物质的密度，把测得的密度和密度表中各种物质的密度进行比较，就可以鉴别物体是什么物质做成的。

2可计算物体中所含各种物质的成分。

3可计算某些很难称量的物体的质量或形状比较复杂的物体的体积。

根据密度公式的变形式：m=vρ或 ，v=m/ρ可以计算出物体的质量和体积，特别是一些质量和体积不便直接测量的问题，如计算不规则形状物体的体积、纪念碑的质量等。

4可判定物体是实心还是空心。

利用密度知识解决简单问题，如判断物体是否空心，用“分析法”解决一些较为复杂的问题。

判定物体是空心的还是实心的，一般有以下三种方法 ：

（1）提据公式 , 求出其密度 ，再与该物质密度ρ比较 ,若 > ρ , 则为空心 , 若 ＝ρ，为实心。

（2）已知质量，由公式V＝m/ρ ，求出V ，再与V物比较，若V物 > V ，则为空心，若V=V物 ，则该物体为实心。

（3） 把物体当作实心物体对待，利用 , 求出体积为v的实心物体的质量， 然后将m 与物体实际质量m物比较, 若m>m物时，则该物体为空心，若m=m物, 则该物体为实心 。

5可计算液体内部压强以及浮力等。

综上所述，可见密度在科学研究和生产生活中有着广泛的应用。对于鉴别未知物质，密度是一个重要的依据。“氩”就是通过计算未知气体的密度发现的。经多次实验后又经光谱分析，确认空气中含有一种以前不知道的新气体，把它命名为氩。在农业上可用来判断土壤的肥力，含腐殖质多的土壤肥沃，其密度一般为23×103千克/米3。根据密度即可判断土壤的肥力。在选种时可根据种子在水中的沉、浮情况进行选种：饱满健壮的种子因密度大而下沉；瘪壳和其他杂草种子由于密度小而浮在水面。在工业生产上如淀粉的生产以土豆为原料，一般来说含淀粉多的土豆密度较大，故通过测定土豆的密度可估计淀粉的产量。又如，工厂在铸造金属物之前，需估计熔化多少金属，可根据模子的容积和金属的密度算出需要的金属量。

[编辑本段]测物体密度的方法

测量物体密度的方法多种多样，可开发学生思维，本人归纳总结出以下几种测量方法：

首先使用天平测出质量，然后使用量筒测出体积，最后使用公式得出密度。

[编辑本段]一、测固体密度

基本原理:ρ=m/V：

1、 称量法：

器材：天平、量筒、水、金属块、细绳

步骤：

1、用天平称出金属块的质量；

2、往量筒中注入适量水，读出体积为V1，

3、用细绳系住金属块放入量筒中，浸没，读出体积为V2。

计算表达式：ρ=m/(V2-V1)

2、 比重杯法：

器材：烧杯、水、金属块、天平、

步骤：

1、往烧杯装满水，放在天平上称出质量为 m1；

2、将金属块轻轻放入水中，溢出部分水，再将烧杯放在天平上称出质量为m2;

3、将金属块取出，把烧杯放在天平上称出烧杯和剩下水的质量m3。

计算表达式：ρ=ρ水(m2-m3)/(m1-m3)

3、 阿基米德定律法：

器材：弹簧秤、金属块、水、细绳

步骤：

1、用细绳系住金属块，用弹簧秤称出金属块的重力G；

2、将金属块完全浸入水中，用弹簧秤称出金属块在水中的视重G/；

计算表达式：ρ=Gρ水/(G-G)

4、 浮力法(一)：

器材：木块、水、细针、量筒

步骤：

1、往量筒中注入适量水，读出体积为V1；

2、将木块放入水中，漂浮，静止后读出体积 V2；

3、用细针插入木块，将木块完全浸入水中，读出体积为V3。

计算表达式：ρ=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)

5、 浮力法（二）：

器材：刻度尺、圆筒杯、水、小塑料杯、小石块

步骤：

1、在圆筒杯内放入适量水，再将塑料杯杯口朝上轻轻放入，让其漂浮，用刻度尺测出杯中水的高度h1;

2、将小石块轻轻放入杯中，漂浮，用刻度尺测出水的高度h2;

3、将小石块从杯中取出，放入水中，下沉，用刻度尺测出水的高度h3

计算表达式：ρ=ρ水(h2-h1)/(h3-h1)

6、 密度计法：

器材：鸡蛋、密度计、水、盐、玻璃杯

步骤：

1、在玻璃杯中倒入适量水，将鸡蛋轻轻放入，鸡蛋下沉；

2、往水中逐渐加盐，边加边用密度计搅拌，直至鸡蛋漂浮，用密度计测出盐水的密度即等到于鸡蛋的密度；

[编辑本段]二、测液体密度

1、 称量法：

器材：烧杯、量筒 、天平、待测液体

步骤：

1、用调好的天平称出烧杯和待测液体的总质量M1；

2、将烧杯中的液体（适量）倒入量筒中，用天平测出剩余液体和烧杯的总质量M2；

3、读出量筒中液体的体积V。

计算表达：ρ=(M1-M2)/V

2、 比重杯法

器材：烧杯、水、待液体、天平

步骤：

1、用天平称出烧的质量M1；

2、往烧杯内倒满水，称出总质量M2；

3、倒去烧杯中的水，擦干，往烧杯中倒满待测液体，称出总质量M3。

计算表达：ρ=ρ水(M3-M1)/(M2-M1)

3、 阿基米德定律法：

器材：弹簧秤、水、待测液体、小石块或金属块、细绳子

步骤：

1、用细绳系住小石块金属块，用弹簧秤称出小石块或金属块的重力G；

2、将小石块或金属块浸没入水中，用弹簧秤称出小石块或金属块的视重G1；

3、将小石块浸没入待测液体中，用弹簧秤称出小石块的视重G2。

计算表达：ρ=ρ水(G-G2)/(G-G1)

(注意:用此种方法的条件是:小石块或金属块不溶于待测液体，或与之发生反应，待测液体的密度小于小石块或金属块的密度)

4、 密度计法：

器材：密度计、待测液体

方法：将密度计放入待测液体中，直接读出密度。

[编辑本段]对于实物微粒，密度ρ的含义

量子力学明确指出，对于实物微粒，密度ρ的含义是该粒子在空间任一微小区域（数学术语是“体积元”）里出现的概率，即概率密度。

[编辑本段]密度与浮力的关系

一、物体在水中

ρ物体＜ρ水，物体漂浮（或上浮）

ρ物体= ρ水，物体悬浮

ρ物体＞ρ水，物体沉底（或下沉）

二、对于任何液体

ρ物体＜ρ液，物体漂浮（或上浮）

ρ物体= ρ液，物体悬浮

ρ物体＞ρ液，物体沉底（或下沉）

三、当ρ物体≤ρ液时（物体漂浮或悬浮）

物体在水中的体积：物体的体积=ρ物体：ρ液

当ρ物体= ρ水（物体悬）浮时，物体在水中的体积：物体的体积=1：1

[编辑本段]常见物质的密度(单位：千克/米^3)

水银 136×10³

铅 113×10³

铜89×10³

铁 79×10³

常用物质密度表（1g/cm³=1000kg/m³=1吨/m³）

材料名称 密度(g/cm3) 材料名称 密度(g/cm³)

水 100 玻璃 260

冰 092 铅 1140

银 1050 酒精 079

水银(汞) 1360 汽油 075

灰口铸铁 660-740 软木 025

白口铸铁 740-770 锌 710

可锻铸铁 720-740 纯铜材 890

铜 890 59、62、65、68黄铜 850

铁 786 80、85、90黄铜 870

铸钢 780 96黄铜 880

工业纯铁 787 59-1、63-3铅黄铜 850

普通碳素钢 785 74-3铅黄铜 870

优质碳素钢 785 90-1锡黄铜 880

碳素工具钢 785 70-1锡黄铜 854

易切钢 785 60-1和62-1锡黄铜 850

锰钢 781 77-2 铝黄铜 860

15CrA铬钢 774 67-25、66-6-3-2、60-1-1铝黄铜 850

20Cr、30Cr、40Cr铬钢 782 镍黄铜 850

38CrA铬钢 780 锰黄铜 850

铬、钒、镍、钼、锰、硅钢 785 7-02、65-04、65-01、4-3锡青铜 880

纯铝 270 5-5-5铸锡青铜 880

铬镍钨钢 780 3-12-5铸锡青铜 869

铬钼铝钢 765 铸镁 180

含钨9高速工具钢 830 工业纯钛（TA1、TA2、TA3） 450

含钨18高速工具钢 870 超硬铝 285

05镉青铜 890 LT1特殊铝 275

05铬青铜 890 工业纯镁 174

19-2铝青铜 760 6-6-3铸锡青铜 882

9-4、10-3-15铝青铜 750 硅黄铜、镍黄铜、铁黄铜 850

10-4-4铝青铜 746 纯镍、阳极镍、电真空镍 885

高强度合金钢 ` 782 镍铜、镍镁、镍硅合金 885

轴承钢 781 镍铬合金 872

7铝青铜 780 锌锭（Zn01、Zn1、Zn2、Zn3） 715

铍青铜 830 铸锌 686

3-1硅青铜 847 4-1铸造锌铝合金 690

1-3硅青铜 860 4-05铸造锌铝合金 675

1铍青铜 880 铅和铅锑合金 1137

15锰青铜 880 铅阳极板 1133

5锰青铜 860 4-4-25 锡青铜 875

金 1930 5铝青铜 820

4-03、4-4-4锡青铜 890 变形镁 MB1 176

不锈钢 0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13 、Cr17Ni2、Cr18、9Cr18、Cr25、Cr28 775 MB2、MB8 178

Cr14、Cr17 770 MB3 179

0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、2Cr18Ni9 785 MB5、MB6、MB7、MB15 180

1Cr18Ni11Si4A1Ti 752 锻铝 LD8 277

不锈钢 1Crl8NillNb、Cr23Ni18 790 LD7、LD9、LD10 280

2Cr13Ni4Mn9 850 钛合金 TA4、TA5、TC6 445

3Cr13Ni7Si2 800 TA6 440

白铜 B5、B19、B30、BMn40-15 890 TA7、TC5 446

BMn3-12 840 TA8 456

BZN15-20 860 TB1、TB2 489

BA16-15 870 TC1、TC2 455

BA113-3 850 TC3、TC4 443

锻铝 LD2、LD30 270 TC7 440

LD4 265 TC8 448

LD5 275 TC9 452

防锈铝 LF2、LF43 268 TC10 453

LF3 267

硬铝 LY1、LY2、LY4、LY6 276

LF5、LF10、LF11 265 LY3 273

LF6 264 LY7、LY8、LY10、LY11、LY14 280

LF21 273 LY9、LY12 278

LY16、LY17 284

气体的密度 （单位：103千克/米3）

氢气

0 00009

氦气

0 00018

氖气

0 00090

氮气

0 00125

氧气

0 00143

氟气

0 001696

氩气

0 00178

臭氧（O3）

0 00214

氨气

0 00077

氙气

0 00589

氡气

0 00973

煤气

0 00060

一氧化碳

0 00125

氯气

0 00321

溴

0 00714

空气

0 00129

氯化氢

0 00164

甲烷

0 00078

氧化氮

0 00134

硫化氢

0 00154

乙炔

0 00117

乙烷

0 00136

二氧化碳

0 00198

固溶体的性质：

（1）固溶强化：当溶质元素含量很少时，固溶体性能与溶剂金属性能基本相同。但随溶质元素含量的增多，会使金属的强度和硬度升高，而塑性和韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。置换固溶体和间隙固溶体都会产生固溶强化现象。

适当控制溶质含量，可明显提高强度和硬度，同时仍能保证足够高的塑性和韧性，所以说固溶体一般具有较好的综合力学性能。因此要求有综合力学性能的结构材料，几乎都以固溶体作为基本相。这就是固溶强化成为一种重要强化方法，在工业生产中得以广泛应用的原因。

（2）固溶度：是金属在固体状态下的溶解度，合金元素要溶解在固态的钢中，前提是将钢加热到奥氏体化后，奥氏体晶格间的间隙教大，能够溶解更多的合金元素。

（3）固溶热处理:将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。时效处理可分为自然时效和人工时效两种。自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，使其缓缓地发生形变，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底

　　根据合金本性和用途确定采用何种时效方法。高温下工作的铝合金适宜用人工时效，室温下工作的铝合金有些采用自然时效，有些必须人工时效。从合金强化相上来分析，含有S相和CuAl2等相的合金，一般采用自然时效，而需要在高温下使用或为了提高合金的屈服强度时，就需要采用人工时效来强化。比如LY11和LY12，40度以下自然时效可以得到高的强度和耐蚀性，对于150度以上工作的LY12和125-250度工作的LY6铆钉用合金则需要人时效。含有主要强化相为MgSi，MgZn2的T相的合金，只有采用人工时效强化，才能达到它的最高强度。

（4）固溶体的电性能：固溶体的电性能随着杂质(溶质)浓度的变化，一般出现连续的甚至是线性的变化；然而，在相界上往往出现突变。例如PbTiO3和PbZrO3都不是性能优良的压电陶瓷。PbTiO3是铁电体，相变时伴随着晶胞参数的剧烈变化，冷却至室温时，一般会发生开裂，所以没有纯的PbTiO3陶瓷。PbZrO3是反铁电体。这两个化合物结构相同，Zr4+和Ti4+尺寸差不多，可生成连续固溶体Pb(ZryTi1–y)O3,其中y=0～1。随着固溶体组成的不同，常温下有不同的晶体结构。在PbZrO3–PbTiO3系统中发生的是等价置换，形成的固溶体结构完整，电场基本均衡，电导没有显著变化，一般情况下，介电性能也改变不大。但在三方(rhombohedral)结构和四方(tetragonal)结构的晶型边界(MPB)处，获得的固溶体PZT的介电常数和压电性能皆优于纯粹的PbTiO3和PbZrO3其烧结性能也很好。异价置换会产生离子性缺陷，引起材料导电性能的重大变化，而且，这个改变是与杂质缺陷浓度成比例的。

铝的硬度在HB60-150不等。主合金成分不同，硬度差别很大的。1系列以1100 10501060为代表的工业纯铝，也叫铝锌合金硬度在25-32之间！2系列以2024 2A12LY122017为代表的硬铝或锻铝，也叫铝铜合金硬度在95-135之间！3系列以3003 3A12为代表的防锈铝也叫铝锰合金硬度在45-70之间！4系列的4043 4045为代表的，这个系列的很少用的到，厂里也不以这个做现货的，基本都是要订做的。也叫铝硅合金。

5系列的以505250835082为代表的防锈铝，也叫铝镁合金硬度在50-90之间！6系列的以606160636082为代表的铝镁硅合金，硬度在60-100之间！（这个应用最广泛，价格也是比较便宜的）7系列的以70757A04为代表的超硬铝也叫航空铝或铝锌铜合金，硬度普遍在150左右的。