A356鋁合金顯微組織及斷口分析報告

目 錄\l“_TOC_250017“緒論 1\l“_TOC_250016“斷口分析的意義 1\l“_TOC_250015“對顯微組織及斷口缺陷的理論分析 1\l“_TOC_250014“爭論方法和試驗設計 3\l“_TOC_250013“預期結果和意義 3\l“_TOC_250012“試驗過程 3\l“_TOC_250011“生產工藝 4\l“_TOC_250010“2．1.1加料 4\l“_TOC_250009“精煉 4\l“_TOC_250008“保溫、扒渣和放料 4\l“_TOC_250007“4單線除氣和單線過濾 5\l“_TOC_250006“2.1.5連鑄 6\l“_TOC_250005“試驗過程 6\l“_TOC_250004“1試樣的選取 6\l“_TOC_250003“金相試樣的制取 8\l“_TOC_250002“用顯微鏡觀看 9\l“_TOC_250001“觀看方法 10\l“_TOC_250000“顯微組織的觀看 10對斷口形貌的觀看 11試驗結果及分析 11對所取K模試樣的觀看 11金相試樣的觀看及分析 12對顯微組織的觀看 12斷口缺陷 15結論 23致 24參考文獻 25附錄 27緒論斷口分析的意義21能[2-3]，與鋼輪轂相比，鋁合金輪轂具有質量輕、安全、舒適、節(jié)能等，在汽車和航空工業(yè)上得到了日益廣泛的應用[4]。下很簡潔溶入氫，因此鑄造鋁合金不行避開地包含確定數(shù)量的缺陷比方空隙氧化物孔洞和非金屬夾雜物等[5-7]。這些缺陷對構件的力學性能影響較大，如含 1%體積分數(shù)的空隙將導致其疲乏50%，疲乏極限降20%[8-9]。所以爭論構件中缺陷的性質、數(shù)量、尺寸和分布位置對力學性能的影響具有重要意義[10]。而這些缺陷往往是通過顯微組織和斷口分析來爭論的。另外，通過顯微組織和斷口分析所得到的結果可以分析這些缺陷產生的緣由確定的有效措施，確定較好的生產工藝，以提高鋁合金鑄錠的性能。金的斷口缺陷有一個較為全面的爭論。對顯微組織及斷口缺陷的理論分析鑄件的力學性能與其微觀組織有親熱聯(lián)系[11]。A356合金是一個典型的Al-Si-Mg系三元合金，它是Al-Si二元合金中添加鎂、形成強化相Mg2Si，通A356Mg2Si1-1，在冷卻時，由液相先析出α-Al液相成分變至二元共晶線，發(fā)生共晶反響，反響式為：L→α-Al＋Si (1)1-1鋁硅鎂三元共晶圖由于由于A356的含Si量僅為7％，所以，液相成分在到達三元共晶點之前，液相消逝，凝固完全。凝固后的組織為初生α-Al基體＋〔α-Al＋Si〕共晶。凝固后鋁固溶體含有Si液相消逝，凝固完全。凝固后的組織為初生α-Al基體＋〔α-Al＋Si〕共晶。凝固后鋁固溶體含有SiMgSiMg2Si(如圖1-1)。室溫下的組織為初生α-Al〔α-Al＋Si〕共晶和Mg2Si。冷卻速度較快時，次生〔α-Al＋Si〕共晶。在實際鑄造條件下〔非平衡凝固〕，除根本相外，還可消滅少量＋gi＋i共晶體和雜質鐵等構成的雜質相和一些簡潔的多元共晶相[13]。率[14]。A356鋁合金部缺陷主要有偏析、縮松、縮孔、氣孔、針孔、非金屬夾雜由于生產鋁錠的鋁水是電解鋁液，電解鋁液的溫度一般在930℃以上，是過熱金屬[15]電解過程產生的H2和AL2O3夾雜直接進入鋁液中，會造成H2含量高和夾雜多3易形成夾渣；電解鋁液中的雜質元素Fe、Si與合金中的Mn、Mg等元素作用形成Al-FeMnSi、Mg2Si等其次相，分布于晶粒以及晶界處，影響基體連續(xù)性；鑄造過程中由于清；α-Al枝晶二次枝晶臂之間板片狀共晶體是材料中最薄弱的區(qū)域，該區(qū)域中尺寸最大的Si顆粒首先發(fā)生斷裂形成裂紋源。由于以上因素的影響，A356鋁合Si呈灰色針狀和片狀，雜亂無章地分布在α-Al鋁基體上，用光學顯微鏡可以看到鑄造過程中的鑄造縮孔、鑄造氣孔、氧化膜等缺陷。爭論方法和試驗設計〔存在區(qū)域〕和晶粒細化效果?！骋约皧A雜物本身的形貌和大小，并結合冶煉工藝分析其來源；檢測雜質凈化效果和晶粒細化效果。A356熔液倒入樣餅模和K模得到樣餅和K模試樣，用上述取樣方法選取不同工藝參數(shù)、不同生產階段的試樣。將取得的試樣通過切、車、銑、磨、拋等步驟制成金相顯微鏡觀看并記錄觀看到的缺陷，分析缺陷產生的緣由。預期結果和意義A356在初生α-Al基體上的共晶硅相、雜質相及氣孔等進展觀看，分析其分布特征、形貌及影響。用掃描電鏡觀看鋁合金斷口形貌，并爭論其斷裂過程及機理。將所觀看的斷口形貌進展分類。試驗過程此次試驗分為三個步驟：1〕生產工藝，主要是了解生產的概況，記錄生產把握所需的參數(shù)；3〕觀看方法，是對試樣進展觀看的總結。生產工藝A3561#爐、2#爐、3#爐和4932．1.1加料6g%，Mg20%-0.40%，Cu≦0.20%，Zn≦0.10%，Mn≦0.10%，Ti≦0.20%，其他元素每種≦0.05%，其余是鋁。該廠主要生產A356.2鋁合金，加料方法為：向和料爐中加鋁水分為兩次，真空包〔最大鋁量為9000㎏〕運來鋁水后用天車吊到爐前，翻開和料爐爐門開頭倒鋁水，此時鋁液溫度在840℃-880℃，5min完，開頭熔煉。依據(jù)不同工藝設定熔煉溫度和所要加的成及其用量計算加料量，A356.2表2.1 A356.2鋁合金化學成份〔%〕Si Ti Mg Fe Cu Mn ZnP6.5-7.5 ≤0.2 0.30-0.45 ≤0.12 ≤0.1 ≤0.05 ≤0.05痕跡精煉加料后為了快速均勻成分和溫度，在和料爐中進展電磁攪拌。攪拌時間在15-20min，依據(jù)不同工藝攪拌溫度在690℃-740℃；爐精煉是通過噴吹以氮氣作為載體將精煉劑和清渣劑參與爐的，氮氣純度大于等于99.995%，噴吹時間5min-10min0.1%-0.2%〔Al。礦石。保溫、扒渣和放料精煉完畢后保溫一段時間〔一般在n，待溫度均勻后開頭扒渣。該廠運用人工扒渣，扒渣時間在15min-30min，時間可長達40min，費時5min，使成分和溫度均勻。待成分和溫度符合放料條件時，翻開和料爐爐門開頭放料。2.14單線除氣和單線過濾鋁液出和料爐后先進展在線除氣，在經(jīng)過過濾，之后進入結晶器開頭連鑄。單線除氣ALPUR-552-1墨轉子，最大金屬流量為55t/h。ALPUR凈化工藝是基于吸附凈化原理，通過體。2-1ALPUR單線過濾CFF255t/h30/50ppiCFF20um752-2沫瓷過濾裝置工作示意圖。圖2-2CFF5過濾后的鋁液通過溜槽流入結晶器，澆鑄機轉速為863rpm-864rpm，開頭0.137m/s、、401.1m3883.1m3。剪切后的鋁錠通過機械手堆垛，最終捆扎。試驗過程個步驟：1)試樣的選??；2)金相試樣的制備；3)觀看記錄。1試樣的選取13#、4#爐取樣時按下表取樣。表格如下。表2-2 1#爐參數(shù)表階段時間取樣溫度熔煉精煉過濾8h0.5h724℃737℃699℃693℃2-334#爐參數(shù)表階段 時間 取樣溫度3#爐熔煉 8 h747℃3#爐精煉0.5h737℃4#爐熔煉702℃4#爐精煉699℃爐取樣：爐取樣用長柄樣勺〔3，取樣前先給樣勺和模具刷一層心取樣，先用樣勺扒開浮渣，然后將樣勺深入液面100mm以下，防止帶入渣〔2-2-1〕K〔KK裂楔塊〕中得到K模試樣。在取K但凡其中一個不合格的要同時澆鑄一對。2-3長柄樣勺取樣時要逆著鋁液流盛取。圖2-4短柄取樣勺和樣餅模，1-樣餅模，2-短柄樣勺措施保護斷口防止斷口被氧化。金相試樣的制取用金相分析的方法來觀看檢驗金屬部的組織構造是工業(yè)生產中的一種重要對鑄造材料的鑄造疏松、氣孔、夾渣組織均勻性檢查；對鍛造件的外表脫碳、過熱、過燒、裂紋、變形等狀況檢查。金相試樣的制取是格外關鍵的一步[18]，假設[19]。金相試樣的制備包括：切樣、銑樣、磨樣、拋光和浸蝕。切樣和銑樣：所取成品斷口試樣橫截面大小不適宜難以放進磨樣機固定磨樣：磨光過程是試樣制備最重要的階段，除使試樣外表平坦外，主要砂紙上的殘留。磨樣過程中連續(xù)供水噴在磨樣處。磨樣時參數(shù)如下。2：磨樣參數(shù)磨樣方式轉速〔rpm〕時間(s)壓力〔N〕水砂紙型號冷卻水流量粗磨150903080大中細磨150180501200小將拋光布上的剩余洗凈。拋光過程參數(shù)設置如下。3：拋光參數(shù)拋樣方式別轉速〔rpm〕時間(s)〕壓力〔N〕拋光液型號〔um〕劑量/級粗拋1503306090/9中拋1502706030/0細拋150240600.040/0的金相試樣都必需浸蝕，顯微組織可以很清楚顯示，便于觀看。所用浸蝕劑為 0.5%氫氟酸水溶液(HF0.5mL+蒸餾水100mL)，浸蝕時間為10s-15s。浸蝕后用清水沖洗，然后用酒精擦拭，最終用電吹風吹干。用顯微鏡觀看所利用的金相顯微鏡〔如圖2-5〕型號為Fegrapol-31，是丹麥生產的。顯鏡對全部試樣進展顯微組織觀看和斷口缺陷分析后可獲得顯微組織圖像和斷口缺陷圖像。2-5觀看方法斷口觀看主要是觀看斷口的缺陷、數(shù)量、形態(tài)和大小。顯微組織的觀看1〕α-Al基體和共晶Si相的觀看：對視野中所呈現(xiàn)形態(tài)要首先生疏組織的種類、顏色和數(shù)量等特征。對共晶Si相晶粒大小的測量首先要選定具有代表性Image-ProPlus間距的測量方法為截線法[20]。2-4晶的平均間距。只取與一次枝晶相連且二次枝晶臂完整的枝晶進展測量。圖2-4二次枝晶測量方法次枝晶間距，為了準確獲得二次枝晶間距，選取金相圖E處測量位置，并將所獲得的二次枝晶間距再次求平均值。近似計算DCS如下：DCS=L/n (2)為圖像中任意截線的長度，n為截線所截胞界的總數(shù)或截線與共晶區(qū)域交點的總數(shù)。對斷口形貌的觀看1〕肉眼觀看：對于KK〔即小黑點數(shù)。將數(shù)出的黑10KK2.4各階段KKK級別<0.1A0.1-0.5B0.5-1.0C1.0-5.0D5.0-10E>10F其中，對于澆包A級為合格，靜置爐B級合格，和料爐E級合格。金相觀看：對于顯微缺陷的觀看只能借助于顯微鏡，要不斷移動物鏡盡所呈現(xiàn)的形態(tài)。試驗結果及分析KK夾渣數(shù)；金相試樣主要觀看鋁基體和共晶硅的形態(tài)以及斷口缺陷形貌。對所取K粗略地觀看和分析鋁水純潔度以及精煉、除氣和過濾效果。3-1KKK：3.1各階段所得K階段K〔加精煉劑〕K值〔加清渣劑〕熔煉3.53.6精煉2.31.2除氣0.50.4過濾0.10.1通過上述表格所得數(shù)值與標。表2.4均有除渣效果。金相試樣的觀看及分析枝晶進展測量；對斷口缺陷類型及形態(tài)、大小及數(shù)量和分布進展觀測。對顯微組織的觀看主要觀看鋁合金中α-Al〔3-2a3-3b3-3c3-3dA〕SiAl-Si，A356亞共晶合金，其凝固過程先析出初生Al枝晶，然后Al-Si共晶體在枝晶臂之間形成。未經(jīng)變質處理未經(jīng)變質處理的共晶Si一般呈針狀〔如圖3-2a和圖3-3b、圖3-3c、圖d中B〕，顏色比l基體深。裂紋的萌生與i相有親熱關系〔1〕共SiAlil〔2〕il不同，Si相為脆性相，而Al基體為塑性相；在應力作用下直徑最大的Si相[22]優(yōu)先發(fā)生斷裂，成為裂紋源。共晶Si呈灰色針狀雜亂無章地分布在α-Al鋁基體晶界上(如圖3-2a中方使硅粒子發(fā)生斷裂[23]，即穿晶斷裂。變質處理后5-8小時。變質后的共晶硅顆粒大局部呈點球狀或短纖維狀〔5-8小時。變質后的共晶硅顆粒大局部呈點球狀或短纖維狀〔3-2b3-2dc2。由于變質后共晶硅形態(tài)的轉變，可使得合金性能有所提高。3-2a未變質無缺陷3-2b典型縮松〔變質后〕3-2c典型氣孔+渣〔變質后〕圖3-2d典型縮孔〔變質后〕二次枝晶二次枝晶〔3-2b3-2cB3〕是在一次枝晶臂上生出來的，外形如樹枝狀，比一次枝晶要細。二次枝晶間距的大小是微觀組織中一個重要數(shù)據(jù)，是衡量組織優(yōu)劣的重要參數(shù)。二次枝晶間距大小是評判凝固組織優(yōu)劣的重要特A356[25]。3-2b3-2cmmLmm。n：53。這個成果在國同類行業(yè)中是比較先進的。斷口缺陷〔表現(xiàn)為混皮、渣皮等?？s松和縮孔中的C和圖3-2中的d〕是鑄錠在凝固過程中，由于合金在液態(tài)和固態(tài)的體積界較規(guī)章的圖形，多近似為圓形，顏色單一且比基體深。3-3a典型縮松〔變質后〕3-3b典型縮孔〔未變質〕而形成空腔，這種空腔即為收縮縮松。一般尺寸很小，難以避開。即為氣體縮松。當體積收縮大而液體金屬補縮嚴峻缺乏時就會形成縮孔。危害：縮松使鑄錠密度減小，致密性降低特別是降低高強鋁合金的沖擊影響工藝性能，截取鑄錠坯料時必需去掉。施：各種材料的水含量、防止熔體在爐時間過長、防止熔體過熱等。度和凝固終了溫度差。氣孔和渣孔形態(tài)：氣孔〔3-2cD〕是鑄件組織中的圓形空洞，它是外表光呈規(guī)章的圓形，但是析出位置不固定；渣孔〔3-3cD〕是氣孔中卷入不全都。3-3c典型渣孔〔未變質〕臨界尺寸的氣泡核。在實際鑄造條件下由于熔體中總是存在大量的非金屬夾雜結晶前沿造成的氫含量的過飽和對氣泡的形成造成有利條件。影響氣孔和渣孔形成的主要因素：a〕熔體原始含氣量高。熔體原始含氣形成氣泡的過飽和區(qū)域愈寬；時間愈長，則愈促使氣孔的形成。冷卻速度。鑄錠冷卻速度愈快，氣體集中愈不充分，且來不及析出，因數(shù)以及結晶區(qū)間的大小都會不同程度的影響氣孔的形成及分布。及分布。4)預防措施：1〕2〕適當提高鑄造溫度、降低鑄造速度，建立良好的析氣條件便于氣泡上浮。3〕提高鑄錠冷卻速度阻擋氣體以氣泡形式析出。非金屬夾雜物形態(tài)：非金屬夾雜(如圖3-3d中E)沒有固定的外形，多為塊狀，與基體顏色不同。圖3-3d典型非金屬夾雜〔變質缺乏〕3-3e典型夾渣〔未變質〕非金屬夾雜產生緣由：在熔煉和鑄造過程中，來自熔劑、爐渣、爐襯、則產生夾雜。防治措施：b〕爐子、溜槽和澆道處理干凈。d〕提高鑄造溫度以增加金屬流淌性，促進渣子上浮。夾渣大的顆黑色?；蚣毿〕扇捍貭罴毩??；驂K度較大的氧化物所造成的。防止措施：認真精煉，保證靜置時間，實行過濾措施。保持金屬液面安靜，最好承受同水平鑄造。工具。使用清潔的爐料。氧化膜和渣皮形態(tài)：氧化膜(如圖3-3d和3-3f中的F)是氧化鋁形成的非金屬夾雜用中有渣子時就為渣皮〔g。圖3-3f典型氧化膜〔變質后〕圖3-3g典型氧化膜〔未變質〕形成緣由：氧化膜形成的機理主要有兩個：一是在熔煉和鑄造過程中熔參與確定數(shù)量的廢料〔碎屑、廢鋁錠等。廢料成分簡潔，尺寸小、質量差、存氧化膜。預防措施：a〕將原關心材料的油污、腐蝕產物、灰塵、泥沙和水分等去除干凈。成為碎塊掉入爐。e〕使用的各種工具要預熱。f〕鑄造溫度不能過低，要保證熔體的良好流淌性。結論1〕斷口缺陷主要有縮松、縮孔、氣孔、針孔、氧化鋁膜、非金屬夾雜和夾金的斷裂有不良影響。加精煉劑比加清渣劑的斷口夾渣要少，在溫度為724℃-737℃，參與精50Kg28min-30min20min變質后共晶硅的形態(tài)由針狀變成點球狀或短纖維狀，測得兩種二次枝晶mm響。致關注和教育，我在此謹表示誠意地感。意。中提出的貴重意見，愿您們平安安康歡快!參考文獻[1]朱正峰.AI-Ti-B中間合金的制備及其細化性能的爭論 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