铝合金铸锭缺陷分析——过烧

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铝合金铸锭缺陷分析——过烧
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当加热温度高于低熔点共晶的熔点，使低熔点共晶和晶界复熔的现象叫过烧。

　　（1）过烧的宏观组织特征。过烧严重时铸锭和加工制品表面色泽变暗、变黑，有时产生表面起泡。

　　（2）过烧的显微组织典型特征。检查铸锭及加工制品是否过烧，只以显微组织特征为依据，其他方法只能作为旁证。对变形铝合金，根据国家标准，过烧的判定特征有3个，即复熔共晶球、晶界局部复熔加宽和3个晶粒交叉处形成复熔三角形。

　　用电子显微镜对复熔三角形处组织的研究发现，与复熔产物相接触的基体有梯田花样。梯田花样是枝晶露头的结晶台阶，与疏松内壁表面上的枝晶露头一样，表明该处的组织已发生过复熔。
　　一般将过烧程度分为轻微过烧、过烧和严重过烧。轻微过烧指过烧特征轻微，过烧指过烧特征明显，严重过烧指过烧特征多，晶界严重复熔粗化和平直，低熔点共晶大量熔化和聚集。轻微过烧判断较难，要判断准确必须有丰富的经验。   

　　(3)过烧形成机理。变形铝合金中，除α(A1)基体外一般都有几种共晶，根据合金的不同，含有共晶的种类和多少也不同。如果在一种合金里有几种共晶，每种共晶的熔化温度不尽相同，当把合金从低温升到高温时，熔点最低的共晶必首先熔化，这个共晶熔化的温度称为过烧温度，而这种共晶被称为低熔点共晶，即熔点最低的共晶。
  
　　例如2A12合金主要有两种共晶：
  　　α(Al)+CuAl2   　　　　熔点548℃
  　　α(Al)+CuAl2+Al2CuMg(S相)
　　熔点507℃

　　三元共晶的熔点比二元共晶低得多，当合金在较高温度热处理时，三元共晶必首先熔化，其熔化温度(507℃)即为2A12合金的过烧温度。

　　对铸锭的热差分析得出主要变形铝合金的过烧温度见表1：
表1：主要变形铝合金的过烧温度
合金 过烧温度/℃
2A12 507
2A11 522
6A02 555
2A50 548
2A14 518
2A70 548
2A06 510
2A16 548
2011 552
6063 591
4A11 540
7A04 489



　　 (4)防止措施：
  
　　1)严格控制热处理的温度和保温时间；

　　2)高温仪表定期检定，不允许使用检定不合格或超期仪表；
  
　　3)热处理炉内温度要均匀，炉料不能有油污，摆放要合理；

　　4)操作时要看对合金和卡片。

　　(5)过烧对性能的影响。合金过烧后，低熔点共晶在晶界上和基体内复熔又凝固，改变了过烧前该处组织紧密相联的状态，对合金的连续性造成了普遍损害，对合金的力学性能、疲劳和腐蚀性能等都产生严重影响。因为合金过烧不能用热处理或加工变形消除，任何铸锭和制品发生过烧都为绝对废品。特别是用于航天工业的合金，更加不能允许。
  
　　需要指出的是，当合金轻微过烧时，由于第二相固溶更加充分，过烧复熔产物很小，晶界没有遭到普遍损坏，有些合金例如2A12合金，其力学性能不但没有降低反而升高，但应力腐蚀和疲劳性能明显下降。当过烧严重时，各项性能都明显下降。
  
　　以7A04和6063合金铸锭为例，随着均火温度的升高，铸锭的强度和塑性都逐渐升高，当铸锭过烧后(7A04合金489℃，6063合金591℃)，性能开始下降，其中塑性下降最严重，见表2、表3。
表2：7A04合金不同均火温度铸锭的力学性能（保温24h）

铸锭规格/mm 性能 均 火 温 度
400℃ 420℃ 440℃ 460℃ 470℃ 475℃ 480℃ 500℃
φ172 σ0.2/MPa 308.7 316.5 352.8 355.7 348.9 359.7 354.8 342.0
        σb/MPa 315.6 335.2 388.1 425.3 427.3 426.3 415.5 295.0
              δ/% 4.1     4.7     4.8     9.2     9.3     9.5   10.0   7.3
φ200 σ0.2/MPa 304.8 322.4 341.0 352.8 356.7 357.7 357.7 352.3
        σb/MPa 304.4 323.4 342.0 372.4 378.3 375.3 373.4 364.6
              δ/% 0.7     0.8     1.3   2.0     2.5     3.3   3.5     3.3
φ300 σ0.2/MPa 308.7   307.7   340.1   351.8   356.3   355.7   365.5   344.9
        σb/MPa 307.7   308.7   345.7   353.7   363.7   373.4   370.4   346.9
              δ/% 1.3         1.2     1.5     2.7     3.5       3.5     4.0     2.7
φ420 σ0.2/MPa 225.4 266.6   294.9   294.8 340.9   343.0   338.9   320.5
          σb/MPa 225.9 267.6   296.0 303.8   342.9   343.0   340.2   323.5
              δ/% 2.3     2.2     2.7     2.7       3.7       3.8     4       3.3

表3：6063合金均火铸锭性能（保温12h）

均火温度/℃ σb/MPa σ0.2/MPa δ/%
510 147.0 105.8 27.3
530 156.8 98.0 31.3
540 152.9 103.9 32.1
550 152.9 100.9 32.4
560 163.7 104.9 33.7
570 166.6 124.5 33.2
580 164.6 117.6 34.3
590 167.6 119.6 34.2
600 157.8 112.7 29.3
620 129.4 90.0 22.9