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粗晶缺陷是铝合金模锻件常见缺陷之一,它降低锻件的强度。在锻件中的粗晶组织以及由粗晶组织向细晶组织急剧变化的过渡区,锻件的疲劳强度降低[1 - 2 ] 。本文主要讨论在铝合金模锻件生产过程中避免和减少粗晶缺陷的措施。 1 粗晶出现机制 金属经过塑性变形后自由能提高,组织处于不稳定状态,当将其加热到适当温度时重新形成晶核 并长大,由新晶粒构成的显微组织叫做再结晶。再结晶之后一般可得到细而均匀的等轴晶粒,但是如 果加热温度正利于晶粒长大或加热保温时间过长,再结晶晶粒会长大成为粗大晶粒[3 - 4 ] 。晶粒长大的过程可以分为两种类型:一种是逐渐地长大,表现为各个晶粒之间的相对大小基本接近;另一种是反常的长大,表现为各个晶粒之间的相对大小极为悬殊,有的晶粒长得非常粗大。在铝合金模锻件粗晶缺陷废品中,出现再结晶晶粒反常长大的几率要较大。 2 避免或减少模锻件的粗晶缺陷 铝合合金模锻件的粗晶缺陷与锻件的材质、锻造工艺参数、锻件形状、模具温度、热处理工艺参数等有关。 2. 1 锻件的材质 制造模锻件的铝合金牌号不同,其产品出现粗晶的几率有很大差别。铝2锌2镁2铜系合金的锻件较少出现粗晶缺陷,而铝2铜2镁系、铝2镁2硅系合金,锻件出现粗晶缺陷的几率相对较多。 2. 2 锻造工艺参数和模具温度 (1) 选择合理的终锻温度 终锻温度过低则锻件很容易出现粗晶,特别是铝2铜2镁系、铝2镁2硅系合金一定要严格控制终锻温度,如2A11 (LY11) 合金桨叶模锻件终锻温度必须高于390 ℃,否则很容易出现粗晶。锻件的材质不同对终锻温度的要求也不同,但所有的铝合金模锻件均要求其终锻温度不低于370 ℃。 (2) 模具预热温度不宜过低 模具温度过低会加速型腔内金属冷却速度,从而使金属的变形温度过低,令金属难以充满型腔且可能在锻件表面形成粗晶。模具的预热温度与锻件的形状和铝合金牌号等因素有关,一般要求控制在 300 ℃～400 ℃。 (3) 变形程度不宜过小 尤其是最后一火的变形程度不宜过小,若变形程度很小,再结晶晶核较少,孕育期又很长,模锻件再次加热(或热处理) 后将会形成粗大的晶粒。如果变形程度小到临界变形程度(大约3 %～15 %左右)的范围内,再结晶晶粒会急剧长大,使锻件会出现粗晶缺陷。在生产中要严格控制模锻件的模锻火次及每火压下量,避免因为模锻火次过多,一次压下量过小而使锻件处于临界变形状态。在保证金属能最终充满模具型腔及低倍流线要求的情况下,尽量减少模锻火次。形状简单易于成形的锻件可以一火成形,形状复杂不易成形的锻件模锻火次尽量不要超过3 次。 (4) 毛料余量不宜过大 尤其是对于带高筋的锻件,如果当金属已充满型腔后仍剩有多余金属,上下模若继续靠拢,腹板处 的多余金属就会沿着筋条根部以最近的路线直接流入毛边槽, 可能使此处因变形量过大而出现局部 粗晶。 2. 3 热处理参数的选择 热处理时淬火温度过高、保温时间过长都容易使铝合金锻件出现粗晶。特别是对于铝2镁2硅系、铝2铜2镁系合金一定要严格控制淬火温度及保温时间。 3 结束语 综上所述,要避免铝合金模锻件出现粗晶,应从选材、控制模锻工艺参数和热处理工艺参数多方面 着手才能奏效。 |