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鋁學(xué)院
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  • 變形鋁合金過燒

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    2008-05-19 15:56:33
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      當(dāng)加熱溫度高于低熔點(diǎn)共晶的熔點(diǎn),使低熔點(diǎn)共晶和晶界復(fù)熔的現(xiàn)象叫過燒。

     ?。?)過燒的宏觀組織特征。過燒嚴(yán)重時(shí)鑄錠和加工制品表面色澤變暗、變黑,有時(shí)產(chǎn)生表面起泡。

      (2)過燒的顯微組織典型特征。檢查鑄錠及加工制品是否過燒,只以顯微組織特征為依據(jù),其他方法只能作為旁證。對(duì)變形鋁合金,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),過燒的判定特征有3個(gè),即復(fù)熔共晶球、晶界局部復(fù)熔加寬和3個(gè)晶粒交叉處形成復(fù)熔三角形。

      用電子顯微鏡對(duì)復(fù)熔三角形處組織的研究發(fā)現(xiàn),與復(fù)熔產(chǎn)物相接觸的基體有梯田花樣。梯田花樣是枝晶露頭的結(jié)晶臺(tái)階,與疏松內(nèi)壁表面上的枝晶露頭一樣,表明該處的組織已發(fā)生過復(fù)熔。
      一般將過燒程度分為輕微過燒、過燒和嚴(yán)重過燒。輕微過燒指過燒特征輕微,過燒指過燒特征明顯,嚴(yán)重過燒指過燒特征多,晶界嚴(yán)重復(fù)熔粗化和平直,低熔點(diǎn)共晶大量熔化和聚集。輕微過燒判斷較難,要判斷準(zhǔn)確必須有豐富的經(jīng)驗(yàn)。   

      (3)過燒形成機(jī)理。變形鋁合金中,除α(A1)基體外一般都有幾種共晶,根據(jù)合金的不同,含有共晶的種類和多少也不同。如果在一種合金里有幾種共晶,每種共晶的熔化溫度不盡相同,當(dāng)把合金從低溫升到高溫時(shí),熔點(diǎn)最低的共晶必首先熔化,這個(gè)共晶熔化的溫度稱為過燒溫度,而這種共晶被稱為低熔點(diǎn)共晶,即熔點(diǎn)最低的共晶。
      
      例如2A12合金主要有兩種共晶:
        α(Al)+CuAl2        熔點(diǎn)548℃
        α(Al)+CuAl2+Al2CuMg(S相)
      熔點(diǎn)507℃

      三元共晶的熔點(diǎn)比二元共晶低得多,當(dāng)合金在較高溫度熱處理時(shí),三元共晶必首先熔化,其熔化溫度(507℃)即為2A12合金的過燒溫度。

      對(duì)鑄錠的熱差分析得出主要變形鋁合金的過燒溫度見表1:
    表1:主要變形鋁合金的過燒溫度


     

    合金

    過燒溫度/℃

    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)嚴(yán)格控制熱處理的溫度和保溫時(shí)間;
     
      2)高溫儀表定期檢定,不允許使用檢定不合格或超期儀表;
       
      3)熱處理爐內(nèi)溫度要均勻,爐料不能有油污,擺放要合理;
     
      4)操作時(shí)要看對(duì)合金和卡片。
     
      (5)過燒對(duì)性能的影響。合金過燒后,低熔點(diǎn)共晶在晶界上和基體內(nèi)復(fù)熔又凝固,改變了過燒前該處組織緊密相聯(lián)的狀態(tài),對(duì)合金的連續(xù)性造成了普遍損害,對(duì)合金的力學(xué)性能、疲勞和腐蝕性能等都產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因?yàn)楹辖疬^燒不能用熱處理或加工變形消除,任何鑄錠和制品發(fā)生過燒都為絕對(duì)廢品。特別是用于航天工業(yè)的合金,更加不能允許。
       
      需要指出的是,當(dāng)合金輕微過燒時(shí),由于第二相固溶更加充分,過燒復(fù)熔產(chǎn)物很小,晶界沒有遭到普遍損壞,有些合金例如2A12合金,其力學(xué)性能不但沒有降低反而升高,但應(yīng)力腐蝕和疲勞性能明顯下降。當(dāng)過燒嚴(yán)重時(shí),各項(xiàng)性能都明顯下降。
       
      以7A04和6063合金鑄錠為例,隨著均火溫度的升高,鑄錠的強(qiáng)度和塑性都逐漸升高,當(dāng)鑄錠過燒后(7A04合金489℃,6063合金591℃),性能開始下降,其中塑性下降最嚴(yán)重,見表2、表3。
    表2:7A04合金不同均火溫度鑄錠的力學(xué)性能(保溫24h)

    鑄錠規(guī)格/mm

    性能

    均 火 溫 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合金均火鑄錠性能(保溫12h)

    均火溫度/℃

    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

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