Aluminum Alloys for Casting: A Practical Guide to Grades, Properties, and Selection

"알루미늄 합금"이라고만 쓰여 있는 재료 블록과 함께 그림이 책상 위에 놓여 있습니다. 이 단일 라인은 구조용 브래킷의 경우 A356, 대용량 다이캐스트 하우징의 경우 A380, 수년간의 슬라이딩 접촉을 견뎌야 하는 압축기 실린더의 경우 B390을 의미할 수 있습니다. 등급을 잘못 선택하면 첫 번째 프로토타입이 완벽해 보일 수 있습니다. 가공 후에 균열이 나타나거나, 2,000개 부품 배치에서 압력 테스트를 통해 표면이 누출되거나, 양극 처리된 마감이 고르지 못하고 어둡게 나타날 수 있습니다.

세부 사항 이전에 직접적인 답변은 다음과 같습니다. 고압 다이 캐스팅의 경우 실제 기본값은 다음과 같습니다. A380 그리고 A383 , ADC12는 유사한 합금에 대한 아시아 명칭입니다. 저압, 중력 및 모래 주조의 경우 표준 선택은 다음과 같습니다. A356 그리고 356 . 슬라이딩 마모가 설계(실린더 라이너, 압축기 실린더, 베어링 표면)를 지배하는 경우 B390 평가받을 만하다. 내식성과 외관 마감이 원래의 강도보다 중요한 경우, 518 테스트할 합금입니다. 이 기사의 나머지 부분에서는 공급업체 대화에 가져올 수 있는 숫자를 통해 이러한 결론을 설명합니다.

주조 알루미늄 합금 명칭의 작동 원리

북미의 주조 알루미늄 합금은 소수점이 포함된 알루미늄 협회 4자리 시스템을 따릅니다. 첫 번째 숫자는 주요 합금 원소를 식별하며, 그 숫자만으로도 금형 및 사용 시 합금의 거동에 대해 알아야 할 대부분의 정보를 알 수 있습니다.

• 1xx.x — 알루미늄 함량이 99.0% 이상이며 주로 전기 도체 및 화학 장비에 사용됩니다.
• 2xx.x - 구리를 주성분으로 한다. 이 제품군은 열처리 후 모든 주조 알루미늄 합금 중 가장 높은 강도를 생성하지만 내식성은 저하됩니다.
• 3xx.x - 구리 및/또는 마그네슘이 첨가된 실리콘. 이것은 다이 캐스팅과 중력 주조 모두에 사용되는 주력 제품입니다.
• 4xx.x — 실리콘을 주요 요소로 사용하여 누출이 중요한 부품에 탁월한 유동성과 압력 견고성을 제공합니다.
• 5xx.x — 마그네슘은 최고의 내식성과 가장 일관된 양극산화 처리 마감을 제공합니다.
• 7xx.x - 아연은 주조 강도가 높지만 시효경화성이 있지만 상업용 주조 작업에서는 덜 일반적입니다.

숫자, 문자, 소수의 실제 의미

두 번째 숫자는 기본 합금의 수정을 나타냅니다. 마지막 두 자리는 제품군 내의 특정 합금을 식별합니다. 소수점도 중요합니다. x.x는 주조 형태이고 x.xx는 주괴 형태입니다. A356의 A와 같은 문자 접두사는 문자가 없는 기본 합금보다 불순물 제한이 더 엄격하다는 것을 의미합니다. 실제로 A356-T6과 같은 사양은 합금 계열 3xx.x, 수정된 356 구성, 더 엄격한 불순물 및 T6 열처리를 포함하는 완전한 지침입니다.

템퍼 명칭을 간략하게 설명했습니다.

Temper는 합금 뒤에 하이픈으로 구분하여 표기합니다. T6은 용체화 열처리 후 인공 시효를 의미합니다. 이는 구조적 주물이 하중을 견뎌야 할 때 가장 자주 지정되는 템퍼입니다. T5는 부품이 주조 과정에서 냉각된 다음 인위적으로 노화되어 뒤틀림과 기포 발생을 방지하기 위해 다이캐스팅에 일반적으로 사용되는 용액 단계를 건너뛰는 것을 의미합니다. F는 조립된 상태(as-fabricated)를 의미하며, 이는 대부분의 다이캐스팅이 공급되는 방식입니다. 이러한 구별은 항복 강도에 직접적인 영향을 미칩니다. A356-T6은 대략적으로 도달합니다. 186MPa 항복강도 , A356이 그대로 앉아 있는 동안 125MPa .

주조에 사용되는 가장 일반적인 알루미늄 합금

금속 주조 연구소(Metal Casting Institute)에 따르면 모래 주조, 중력 주조 및 저압 주조에 사용되는 가장 일반적인 합금은 다음과 같습니다. 356 및 357 , 각각 약 6%와 7%의 실리콘을 함유하고 있습니다. ScienceDirect에 게시된 재료 과학 개요에서는 A319(Al-6Si-3Cu-1Fe-1Zn) 및 A356(Al-7Si-0.25Cu-0.2Fe-0.4Mg)이 중력 주조에서 대부분의 산업 응용 분야를 차지한다는 점을 지적하면서 패턴을 확인했습니다. 고압 다이 캐스팅의 경우 합금 선택 지침에 따르면 3xx.x 시리즈가 우세하고 그 뒤를 4xx.x, 5xx.x 및 2xx.x가 따릅니다.

위의 속성 값은 별도로 주조된 테스트 바에 대해 게시된 ASM International 데이터를 따릅니다. 이를 특정 부품 형상에 대한 보증이 아닌 엔지니어링 평가의 출발점으로 간주하십시오.

주조 공정이 합금 선택을 제한하는 방법

주조 공정은 합금 선택의 첫 번째 필터입니다. 각 공정은 금형을 다르게 채우며 합금은 충전 조건을 견뎌야 합니다.

고압 다이캐스팅: 속도와 얇은 벽

는 알루미늄 다이캐스팅 공정 10~175MPa의 압력으로 용융 금속을 경화된 강철 다이에 주입합니다. 충전 시간은 밀리초 단위로 측정되므로 합금은 주조 온도에서 매우 유동적이어야 합니다. A380과 A383은 실리콘 함량이 얇은 벽과 복잡한 리브에 필요한 유동성을 제공하기 때문에 지배적인 선택입니다. A356은 다이캐스트가 가능하지만 실리콘 함량이 낮으면 얇은 부분을 깨끗하게 채우기가 어렵고 다이 납땜의 위험이 높아집니다.

저압 주조: 깨끗한 충진 및 적은 기공

저압 주조는 아래 용광로에서 다이를 채우고 제어된 가스 압력 하에서 상승관을 통해 용융물을 위쪽으로 밀어냅니다. 고압 주입에 비해 흐름이 일정하고 층류입니다. 다공성 수준은 더 낮은 경향이 있고 기계적 특성은 더 반복 가능합니다. 이것이 바로 휠, 서스펜션 암 및 구조용 브래킷이 이런 방식으로 만들어지는 이유입니다. T6의 A356은 이러한 구성 요소의 표준 조합입니다. 다공성이 주요 거부 이유인 경우 공급업체에 확인하는 것이 좋습니다. 저압 다이 캐스팅으로 가스 구멍을 줄일 수 있습니다 누출 테스트 표준을 충족하기에 충분합니다.

중력 및 모래 주조: 두꺼운 단면에 대한 다양성

중력 영구 주형 주조는 단순한 바닥 채우기 또는 경사 주입 형상을 사용하는 반면 모래 주조는 가장 넓은 형태 자유를 제공합니다. 두 공정 모두 낮은 유동성을 더 관대하므로 A356, 356, 319 및 357이 가장 많이 사용됩니다. 다이캐스팅보다 냉각 속도가 느리기 때문에 미세 구조가 더 거칠어지며, 주조 특성을 단단하게 유지하려고 하기보다는 열처리를 지정하여 보상합니다.

실제 부품에 중요한 합금 특성

인장 강도 외에도 주조 합금은 주조 공정 자체에서 살아남아 최종 환경에서 성능을 발휘해야 합니다. 이 6가지 속성은 대부분의 실제 선택을 결정합니다.

고온 균열 저항

합금의 동결 범위가 넓고 수상돌기 사이에 액체 금속 공급이 불충분할 때 응고 중에 균열이 형성됩니다. 구리가 풍부한 2xx.x 합금은 여기서 최악의 범죄자입니다. A356은 좁은 범위에서 응고되어 강력한 열간 균열 저항성을 제공하고 구조적 중력 주조를 지배하는 이유를 설명합니다.

다이 솔더링 경향

용융된 알루미늄은 강철 다이 표면과 반응하여 툴링에 용접될 수 있습니다. 합금의 철은 습윤을 감소시키는 철이 풍부한 금속간 상을 형성하여 이를 완화합니다. 따라서 다이캐스팅 합금은 철을 최대 1.3%까지 지정하는 반면, A356과 같은 중력 주조 합금은 납땜할 다이가 없기 때문에 철을 0.20%까지 낮게 유지합니다. 중력 주조 합금을 다이캐스팅하려고 하면 납땜 문제가 발생할 수 있습니다.

압력 견고성

유압 밸브 본체, 펌프 하우징 및 변속기 케이스는 모두 누출 테스트 요구 사항에 직면해 있습니다. 약 12%의 실리콘을 함유한 A413은 내압성이 뛰어납니다. A356과 A380도 좋은 성능을 발휘합니다. 16~18% 실리콘을 함유한 B390은 1차 실리콘 입자가 매트릭스의 연속성을 방해하고 미세 다공성 네트워크를 생성할 수 있기 때문에 압력 밀폐 주조에 대한 신뢰성이 떨어집니다.

내식성

518은 마그네슘 함량이 7.5~8.5%로 다이캐스팅 합금 중 대부분의 실외 또는 해수 환경에서 가장 강력한 후보입니다. A380 및 319와 같은 구리 함유 합금은 염분이 함유된 공기에서 더 빨리 부식됩니다. A356은 중간에 위치하며 적절한 표면 보호가 적용되는 경우 대부분의 기계 및 자동차 엔진룸 애플리케이션에 허용됩니다.

가공성

A380 및 319는 기계 가공성이 뛰어나 짧은 파손 칩을 생성하고 높은 절삭 속도에서 우수한 공구 수명을 제공합니다. 518의 높은 마그네슘 함량으로 인해 툴링 주위에 엉킬 수 있는 끈끈한 칩이 생성되므로 더 날카로운 인서트와 칩 브레이커 형상이 필요합니다. 부품에 광범위한 드릴링 및 태핑이 필요한 경우 합금 결정에 이를 고려하십시오.

는rmal conductivity

는rmal management parts such as heat sinks and motor housings depend on how quickly heat spreads through the metal. A356 in T6 reaches roughly 151W/(m·K) , A380은 다음을 측정합니다. 96W/(m·K) . 부품이 전기 모터 또는 전력 전자 장치에서 열을 제거하는 경우 약 55W/(m·K)의 차이로 접합 온도가 크게 변경됩니다.

용도에 따른 합금 선택

합금 선택은 일반적으로 구조적 요구 사항과 주조 공정의 경제성이 교차하는 과정에서 이루어집니다. 아래 표는 일반적인 구성 요소를 주조 공장에서 실제로 실행하는 등급에 매핑합니다.

파워트레인 및 구조적 응용 분야의 경우 공급업체는 일반적으로 알루미늄 다이캐스트 기어박스 하우징 A380 또는 A383에서는 이러한 합금이 변속기 서비스에 필요한 강성과 압력 견고성을 제공하기 때문입니다. 기어박스 하우징도 진동 피로를 견뎌야 하는 경우 사이클 시간이 더 길더라도 T6 템퍼의 A356을 고려해 볼 가치가 있습니다.

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자동차 엔진 부문에서는 알루미늄 자동 엔진 실린더 부품 일반적으로 구조적 무결성과 냉각 성능이 중요한 경우 A356-T6에 지정되고, 생산량이 부품당 가장 낮은 비용을 요구하는 경우 A380에 지정됩니다. B390은 실린더 보어 영역에 별도의 라이너 없이 미끄럼 마모에 대한 높은 저항이 필요할 때 선택됩니다.

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유체 동력 부품의 경우, 알루미늄 다이캐스트 유압 밸브 몸체는 일반적으로 A380으로 주조되는데, 그 이유는 평평한 밀봉면으로 깔끔하게 가공되고 거대 다공성 없이 압력을 유지하기 때문입니다. 피로 수요가 더 높은 중간 시리즈의 경우 T6의 A356이 벤치마크로 남아 있습니다.

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Design Considerations That Affect Alloy Choice

는 alloy is only half the decision. Part geometry, tolerance expectations, and downstream surface treatment all influence which grade is realistic to produce at the quoted price.

Wall thickness

• Die casting — minimum walls of 0.8–1.5 mm for small components; 2–3 mm is the practical floor for medium housings with ribs and bosses.
• Low-pressure casting — minimum walls of 2.5–4 mm depending on the alloy's freezing range.
• Gravity and sand casting — minimum walls of 3–5 mm to avoid misruns and shrinkage defects.

Dimensional tolerances

• Die casting holds about ±0.1 mm on small dimensions and ±0.3–0.5 mm across 100 mm. This is why most precision housings and brackets are die-cast.
• Low-pressure and gravity casting typically run ±0.5 mm over 100 mm. A356-T6 structural parts are machined after heat treatment if tighter accuracy is required.
• Sand casting gives ±0.8 mm or more, and machining is almost always necessary on functional faces.

Draft angle

Die casting needs at least 1–2 degrees of draft on external walls and 1.5–2.5 degrees on internal cores to extract the part cleanly. Low-pressure and gravity tools also need draft, but slightly less because filling and ejection forces are lower. If your design allows zero draft because of assembly requirements, expect a conversation about machining allowances or slide actions that add cost.

Heat treatment and distortion

T6 heat treatment raises yield strength substantially, but it also leads to distortion from the quench step. On thin-walled castings, a straightening operation is often required after T6. Die-cast aluminum alloys are usually used in the F temper because the gas content trapped by high-pressure injection can cause surface blistering during solution heat treatment. Confirm whether your part really needs T6; upgrading from F to T6 can add both process cost and scrap rate.

Surface treatment compatibility

Powder coating and painting work on every alloy in this article. Anodizing is the exception. Silicon levels above about 7% produce a darker, patchy anodic coating, and die-cast skins often contain a fine porosity layer that looks bad after anodizing. If you need a decorative anodized finish, either specify a low-silicon alloy like 518, or plan to machine off the as-cast surface before anodizing. The example references for a clean production finish show how aluminum die-casting applications increasingly rely on surface-prep steps to meet cosmetic standards.

Frequently Asked Questions About Aluminum Alloys for Casting

What grade of aluminum is best for casting?

는re is no single best grade. Use A356 or 356 for low-pressure, gravity, and sand casting when strength and ductility matter. Use A380 or A383 for high-pressure die casting when production volume, thin walls, and cost efficiency dominate the decision. The best grade is the one that matches your process first, then your load case and surface requirements.

Is ADC12 the same as A383?

는y are close but not identical. ADC12 is the Japanese JIS designation for a die-casting alloy with roughly 9.5–11.5% silicon and 1.5–3.5% copper. A383 is the Aluminum Association designation for a similar alloy with tight iron and manganese limits. In practice, many Asian die casters use ADC12 nomenclature even when exporting parts drawn to A383, so confirm the exact chemistry on the material certificate rather than assuming they are interchangeable.

Can die-cast aluminum parts be anodized?

Yes, but the result depends on silicon content. A380 and A383 anodize to a dark, patchy finish that does not match architectural specifications. Low-silicon die-casting alloys such as 518 produce a much better anodic coating. For consistent appearance, machine or grind the surface before anodizing, and test pre-production samples from the actual die before committing to a finish spec.

What does T6 mean in A356-T6?

T6 is the temper designation for solution heat treatment, quenching, and artificial ageing. For A356, this raises yield strength from roughly 125 MPa in the as-cast condition to about 186 MPa, while retaining 5–10% elongation. It is the default temper for structural castings that will face significant mechanical load.

Which aluminum casting alloy has the best pressure tightness?

A413, with around 12% silicon, is widely cited as the most pressure-tight die-casting alloy. A356 also performs well for gravity and low-pressure castings that need to hold oil or hydraulic fluid. Avoid 2xx.x copper alloys for pressure-tight applications, and design the part with uniform wall thickness to prevent shrinkage porosity regardless of alloy.

Why is B390 used for compressor and engine cylinder applications?

B390 contains 16–18% silicon and 4–5% copper. The high silicon content forms hard primary silicon particles that give exceptional sliding wear resistance, which is essential in cylinder bores and compressor cylinders. The trade-offs are lower ductility, more difficult machining, and poorer pressure tightness, so it is selected only when wear is the dominant failure mode.

A Practical Closing Recommendation

Put the alloy decision on the table before the die is cut. Ask your casting supplier which alloys they run regularly on their equipment—a foundry that produces A380 parts every day will quote them with tight cycle times and predictable scrap rates, while a first-time A356 die-cast part carries development risk that the buyer eventually pays for. On the other hand, if your part gets certified for fatigue or leak-tightness, shifting from your supplier's preferred alloy to a closer fit for the application could reduce field failures enough to justify the higher piece price. Verify the chemical composition through a certified material test report, machine a test batch under production conditions, and check that the mechanical properties from the actual part geometry meet the drawing requirements. That sequence will always be cheaper than discovering an alloy mismatch during a customer audit.