“過燒”現(xiàn)象是鋁合金制品熱處理工藝不當(dāng)后產(chǎn)生的主要缺陷,對熱處理可強化的合金應(yīng)特別重視的質(zhì)量指標(biāo),必須經(jīng)金相顯微鏡檢驗才能控制,以確保制品質(zhì)量。過燒的本質(zhì)是低熔點共晶組織復(fù)熔后在凝固的結(jié)果。
1.過燒產(chǎn)生的原因
(1)低熔點金屬或形成低熔點共晶相的元素含量偏高,如Al-Cu合金中的Si和Mg含量偏高;
(2)不均勻加熱或加熱過快,使鑄錠或鑄件局部加熱溫度超過過燒溫度;
(3)爐內(nèi)工作區(qū)的溫度局部超過過燒溫度;
(4)測量和控溫儀表失靈,使?fàn)t溫過高。
在光學(xué)顯微鏡下觀察:合金過燒的組織中出現(xiàn)共晶球體、晶界粗化,并局部呈紡錘形及晶界發(fā)毛,在三晶交界處呈三角形及菱形和沿晶淬火裂紋等過燒組織特征,有時在產(chǎn)品表面還出現(xiàn)氣泡。如下圖所示:
3.過燒狀態(tài)下組織復(fù)熔物的形態(tài)
(1)復(fù)熔共晶球體:雖然稱為球體,但形態(tài)復(fù)雜,球內(nèi)各相間顏色反差很大,球體與α(Al)基體界限明顯,依其形態(tài)可分為以下幾個特征:
(2)粗晶界:晶界上共晶組織復(fù)熔所致,具有液流帶狀和棗核形串狀特征;
(3)晶界不光滑:晶界復(fù)熔象征之一,多產(chǎn)生在變形量大的產(chǎn)品中,過燒晶界呈沿晶界出現(xiàn)的點狀細(xì)帶,并略具棱角。
(4)晶界三角形:這種組織和處于三晶交界處的化合物不同,其邊界彎曲,類似弧形,其共晶組織復(fù)熔的象征。
(5)晶界氧化:出現(xiàn)在淬火裂紋的頂端或附近,特征為邊界似羽毛的網(wǎng)狀。
鑒賞圖:
4.各合金加工制品過燒組織的鑒定
(1)合金輕微過燒,雖然弱化了晶界強度,但由于合金中共晶組織固溶引起的固溶強化效應(yīng),可提高晶粒內(nèi)部強度,從而提高合金的整體強度,但延伸率、疲勞性能下降,耐腐蝕能力降低,這不但和過燒引起的組織粗化有關(guān),而且和晶界氧化劑吸附氫氣引起的晶間脆化現(xiàn)象有關(guān);(2)合金嚴(yán)重過燒后,拉伸斷裂方式由穿晶斷裂變?yōu)檠鼐嗔?合金性能顯著下降。
(1)對拋光的金相試樣,必須用 Keller試劑或其他混合酸浸蝕。因為晶界是“過燒”的主要象征,此晶界是合金變形后的再結(jié)晶晶界,與鑄造產(chǎn)品不同。
(2)制品在淬火時,如淬火介質(zhì)溫度過高或在空氣中停留時間過長,冷卻速度更,慢時,都會引起叫α(Al)固溶體分解,析出物首先沿晶界析出,使晶界粗化,如下圖,往往造成“過燒”的錯覺。遇此問題,可將試樣在稍低于淬火溫度進(jìn)行二次重溶后迅速冷卻再檢驗。
(1)合金開始輕微過燒時,除擠壓棒材的力學(xué)性能Rm、RP0.2未降低外.板材的伸長率A和棒、板、管材的其他性能均降低,尤其以疲勞和耐腐蝕性最明顯.過燒越嚴(yán)重,性能降低越多,所以制品“過燒”必須作廢。詳見各加工制品國標(biāo)( GB )和國軍標(biāo)( GJB)。(2)雖然合金固溶最佳溫度為502℃,但是熱處理爐總有溫差,一般約在±2.5℃,所以生產(chǎn)檢驗和資料均指出,2A12合金固溶處理溫度的下限為488℃,上限為499℃。(3)熱處理爐必須完整,爐氣循環(huán)正常,爐門封閉嚴(yán)密。爐子工作時必須保證爐內(nèi)為正壓狀態(tài)。定期檢查維護(hù),保證爐子正常工作。 (4)熱處理爐測溫儀表要定期檢查維修,大爐子應(yīng)多點測溫,熱電偶應(yīng)按期校對,防止儀表和測溫系統(tǒng)失靈。(5)同一合金不同規(guī)格不同品種對合金制品出現(xiàn)過燒均有影響,所以必須從控制合金成分上下限、雜質(zhì)含量以及每爐裝料上通過試驗來確定爐子工作室定溫溫度和裝料量。例如,為了防止2A12合金壁厚1.0 mm 二次擠壓型材性能降低現(xiàn)象,將其成分調(diào)整到按近上限,定溫溫度為(498±2)℃,嚴(yán)格按國標(biāo)( GB )、國軍標(biāo)( GJB )規(guī)定檢查“過燒”、保證產(chǎn)品質(zhì)量。(6)熱處理操作人員必須經(jīng)過培訓(xùn)合格,才可上崗工作。
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文章來源:機械裝備缺陷與失效分析
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