| 7A04-T6合金Φ30mmx5mm管材是制造某軍工產(chǎn)品的毛料，對其性能和表面質(zhì)量要求嚴格。我公司供給用戶的這種管材，在用戶車削加工過程中，發(fā)現(xiàn)沿管材的縱向存在一條顏色比周圍部位的淺、長短不一的挾窄區(qū)域，管材經(jīng)陽極氧化后更加明顯，稱之為“亮線”。此現(xiàn)象在以往的7A04-T6金管材上從未出現(xiàn)過，對組織特征、形成原因及其對管材力學(xué)性能的影響尚未做過研究 本次試驗從幾個方面對有“亮線”的7A04-T6合金Φ30mmx 5 mm管材進行分析，確定“亮線”的本質(zhì)，找出產(chǎn)生此類缺陷的原因，為生產(chǎn)中進行上藝改進提供依據(jù)。 1 試驗及結(jié)果 1．1 組織分析 �。�1）宏觀組織 取有“亮線”的7A04-T6合金管料長200mm，表面纖機械加廠成楔形，“亮線”沿著管材的縱向分布，觀察發(fā)現(xiàn)“亮線”呈兩種形態(tài)：一種基本上與管料表面平齊，另一種略低于管料表面，呈凹陷狀：“亮線”寬度為1mm左右，第一種形式的“亮線”出現(xiàn)得較多。 (2)顯微組織 將有“亮線”的金相試樣置于光學(xué)顯微鏡廠觀察，它們的顯微組織見圖1a 、1b和圖2a、2b 所示；從圖中可見，“亮線”與基體組織之間完全融合，未見夾雜和裂紋等缺陷，其中與表面平齊的“亮線”處的化合物與基體其他部位相比，其大小未見差異，但化合物的數(shù)量略少一些，纖混合酸侵蝕后呈現(xiàn)的晶粒的尺寸相差不明顯；而凹陷入表面的“亮線”處的組織與基體其他部位相差明顯；只能看到零星少量化合物，該處品粒的尺寸比基體其他部位的大得多。 1．2 定量金相分析 “亮線”和基體其他部位處組織參數(shù)的定量測量結(jié)果見表1所示。從表1可以看出，“亮線”處的第二相體積分數(shù)明顯低于正常部位的，其中與表面平齊的“亮線”處的第二相體積分數(shù)少30％，而凹陷人表面的“亮線”處的第二相體積分數(shù)少92％。 表1 7A04-T6合金管材“亮線”處與正常基體部位的第二相體積分數(shù) % | 試樣種類 | “亮線”處 | 正�；w部位 | | 與表面平齊的“亮線”試樣 | 3．9 | 5．6 | | 凹陷入表面的“亮線”試樣 | 0．35 | 4．6 | 1.3 掃描電鏡能譜分析 對7A04-T6合金管材“亮線”處進行能譜分析表明凹陷入表面的“亮線”處的第二相基本上是含有Fe、SI元素的化合物組成，與純鋁中的相似；而與表面平齊的“亮線”處的化合物與正常部位的化合物相同，且該處合金元素的含量偏低。 1．4 顯微硬度試驗 由于7A04-T6合金管材的“亮線”寬度僅為1mm，只能測定“亮線”處與基體其他部位的顯微硬度值，見表2所示。可以看出，與表面平齊的“亮線”處的顯微硬度值比正常部位的略低，而凹陷入表面的“亮線”處的顯微硬度值比正常部位的低得多，接近于純鋁的。 
1 討 論 從上述組織特征，掃描電鏡能譜分析結(jié)果和顯微硬度值可以看出，凹陷入表面的“亮線”與純鋁相似，屬于白斑缺陷；而與表面平齊的“亮線”則符合光亮晶粒缺陷的特征，在半連續(xù)鑄造的過程中。當熔體進入結(jié)晶槽與其底座接觸時，冷卻速度特別大，如2A12、7A04、 7075等鋁合金易在鑄錠底部人而形成裂紋，最后引起大面積開裂，產(chǎn)生廢品，因此，在鑄造這些鋁合金時，需使用純鋁預(yù)先鋪底，將避免小現(xiàn)裂紋。如果鑄造操作不當，引入鋁合金熔體過快，猛烈沖擊鋪底的純鋁，使鍆液飛濺，或者漏斗放入過早其底部粘結(jié)少量純鋁，它們落入鑄錠中形成白斑．前者勢必出現(xiàn)在鑄錠的底部，而后者就難以斷定其存在位置。 光亮晶粒的形成，通常分為兩個途徑：其一是在不平衡結(jié)晶過程中，由于鑄造漏斗不平穩(wěn)又預(yù)熱不足，或鑄造溫度低、結(jié)晶速度慢，與此相應(yīng)的在分配漏斗的底部和液穴底部存在著濃度梯度和溫度梯度，易在漏斗的下方表面掛有先期結(jié)晶的樹枝狀晶體，該晶體不斷被固定成分的金屬熔體沖刷，在較高的溫度下幾乎總是按照同一成分的條件結(jié)晶長大成為貧乏合金成分的固溶體，隨著鑄造過程的進行，在漏斗下方逐漸形成較大的底結(jié)物，由于重量的不斷增加或機械振動等原因，使底結(jié)物落入液穴中，與基體金屬一起凝固形成光亮晶粒；其二是當熔體溫度更低時，在結(jié)晶器液穴表層，溶體溫度接近結(jié)晶溫度，以某些質(zhì)點為核心，首先結(jié)晶出少量晶粒懸浮在液穴內(nèi)，隨著結(jié)晶過程的進行，這些先期結(jié)晶出來的晶粒不斷長大，并落入液穴底部，形成分散顆粒狀的光亮晶粒。 7A06-T6合金Φ30mmX5mm管材的生產(chǎn)工藝是將空心錠經(jīng)兩次擠壓后成管材，中間經(jīng)過400℃加熱兩次和最終成品淬火與時效。在從Φ305mm錠壞→Φ30mm管材如此大的變形量下，鑄錠中存在的白斑和光亮晶粒將沿著擠壓方向被拉長成線狀。而幾次高溫加熱過程，勢必造成基體中的合金元素向缺陷處擴散，使缺陷處的硬度和合金元素含量略有升高，但是這也改變不了白斑和光亮晶粒的組織特征，尤其對白斑缺陷來說，由于它的本質(zhì)是純鋁，化合物含量少，再結(jié)晶溫度低，在400℃以上的溫度下，已完全再結(jié)晶并且晶粒已經(jīng)長大，晶界稀少。白斑和光亮晶粒缺陷處的化合物稀少，使得缺陷處的顏色比其他正常部位的亮一些，形成所謂的“亮線”。 2 結(jié)論 7A04-T6鋁合金管材表面上的“亮線”實質(zhì)是白斑和光亮晶粒缺陷。 白斑和光亮晶粒缺陷都是鑄造坯錠過程中造成的。 嚴格執(zhí)行生產(chǎn)工藝操作規(guī)程可以杜絕此類缺陷。 |
