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发表于 2008-3-3 17:12:05
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来自： 中国福建漳州
金相学(五)7 b, o! k8 d# L5 |
脱溶处理
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8 ]& R9 m1 c, C) q4 r/ Y* q 对力学性能有影响的析出颗粒来自于脱溶处理(直接铸造后和固溶处理后得到)。这些粒子对于光学显微镜来说，是亚显微尺寸而只能由电子显微镜分辨。所以，对于许多合金，脱溶处理之前和之后的光学显微组织是不可能区分的。
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" e: S7 b+ B) k) J7 E5 p0 ]# O 对于含铜合金，脱溶处理由于Keller‘s腐蚀后颗粒对比下降，而经过，17的较高温度处理的稳定化的析出颗粒可能是可以检测的。这些影响是定性的，不能作出关于析出程度是否足够的判据。3 B) W( n0 G3 G; {+ V* c
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A1-Si合金的变质, Q, a: s$ f( O: {- {% a
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含硅量从约5％到共晶成分(12.6％Si)的A1-Si合金，通常使用金属添加剂或通过含钠或锶的碱性稀土的盐溶剂来处理，调整Al—Si共晶中的Si颗粒，称之为“变质”，显微组织为“变质组织”(图16-30和16-31)。需要更多的资料请参见第3章，熔融铝合金的化学和物理特征。
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# h+ Q/ | [# B$ T6 C http://www.wwfoundry.com/upload/2007_8_0/6_10_19_31_75145446.jpg# j5 \5 L+ o9 U5 O G6 j+ L
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, k& Q8 M! f) G) Z: h8 l. c 变质除了可通过促进铸件的补缩性能而增强完整性外，还通过显微组织的细化而增强力学性能。这些益处对铸件或以相对较慢冷却速率凝固的部分铸件最为显著，因为以非常快的速度凝固而没有通过化学添加剂变质对组织和完整l生也会产生虽不完全一样但也是类似的影响(图16—32)。
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对于在生产铸造合金锭及在铸造生产过程中实际应用，经常会使用金相检验或断口分析作为质量控制工序的一部分，来确定是否进行合适的变质。7 g0 T; m- ~0 D7 p$ k
( U" R- O1 W0 b8 P http://www.wwfoundry.com/upload/2007_8_0/6_10_19_50_94952879.jpg! W, ^3 H2 `8 h9 o5 y
* X F9 f a( v- [/ W 过共晶A1-Si合金中初生硅的细化
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/ \. A [/ G: j! ~* t# b 在过共晶A1-Si合金中，如390.0，A390.0，392.0或393.0合金中，用含少量磷的添加剂处理熔体，可产生显著的显微组织的变化(详见第3章)。这种处理细化了初生硅颗粒(图16-33和16-34)，降低了Si的偏析并改进加工性能。" k/ K3 x+ i+ R! B
5 k, b+ v. V S! P 其他的A1-Si-Mg和A1-Si-Cu-Mg合金$ W+ n' H+ Z0 u" ~" L
( r1 a, k+ V0 s, D4 c 可利用砂型、金属型、复合型生产的一些其它成分的3XX系合金，及优质铸件含硅量从中等到上文所述的量，在标准含Cu和／或Mg量和允许杂质含量方面存在一些不同。这些合金的基本的显微组织和前文所述很类似，虽然在某些情况下会形成另外的且更复杂的相。图16-35和16-36显示了合金308.0-F和512.0-F。; x, t! w$ @7 W) c- E# W" k, s
" B" }' W# [. }, r7 G: U3 C http://www.wwfoundry.com/upload/2007_8_0/6_10_20_4_98923936.jpg
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0 _# E5 J( K7 s9 H: l0 i; q7 O 压铸5 R( T7 d1 {! D" H# C5 `
) G4 O. v U6 P% g4 s/ ? 对制作压铸件应用最广泛的合金是3xx Al-Si-Mg、Mg．Al-Si-Cu类合金和4XX A1-Si类合金，这些合金都有类似于应用于其它铸造工艺的类似成分合金的基本的组成和结构。1 o; t: e8 g$ ?: H7 I3 C
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因为压铸件通常有较快的凝固速度，显微组织更细小，而较小尺寸的第二相组元颗粒通常会增加在相间区分及识别相的难度(图16-37)。同样因为合金通常含较高的铁，铁有利减小粘模性，也因为其它金属夹杂物的量的增加，由这些元素形成的相的量和复杂性也常常会增加(图16-38)。
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除了Al-Mg合金515.0(图16-39)和518.0，这两种合金含有基本的固溶体组织并常有中等量的第二相组元，压铸合金都含5％或更多的Si。量为3％或更多的压铸合金，有亚共晶到过共晶结构。在易溶质成分中，结构是细致的、相对一致的(即使形状表面不一样)，硅颗粒的尺寸和间距都会出现。
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不连续性6 C! I1 p4 o; i! w% A. c' X
8 `- p3 [) \) [: h 在铝合金铸件中可能会碰到各种类型和大小的不连续性，这些不连续性对产生功能损伤的潜力大小的严重性有所不同。可以分类并通过金相检验来识别可能的原因或源头。
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& ?. U1 b4 C( X7 ^! F$ \! X! |% M( H& L 孔洞和孔隙可能是由于空气截留(图16-40)(可能经常发生于压铸)、在固化过程中气体(氢气)放出或收缩而造成的。由捕获空气而得到的孔洞常常被隔离、分立，并且趋于大约的球形。
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# ?9 f! n! Y+ X2 [5 r 当气孔出现的量比较大时也可能是球形的，但通常是更细小且量更大，通常分布于铸件中。它经常假装成枝晶问的形状，因为它是在合金开始凝固后形成的。因此，它与疏松中的气体区别起来是有点困难的(图16-41)，疏松常常呈现枝晶间形状。[注：疏松只在孤立的共晶体中产生，而不在枝晶中。它是圆的，就如lxx合金。]
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在两种形式之间最好的辨别依据是他们的分布，对于气孔的这种分布趋于全面(图16-42)，而疏松集中分布于补缩不充分的区域(图1643)。对于确定孔洞的类型，x射线检查可能比进一步金相分析更有效，因为x射线检查可提供有关分布更直接、更完整的信息。
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http://www.wwfoundry.com/upload/2007_8_0/8_15_3_9_71406286.jpg5 R6 C% P+ a6 s6 @9 H1 m' V1 A3 x
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}! K% E S8 b4 _! y 夹杂物可能呈现为粗大的、不连续的颗粒，不规则薄层或非金属材料薄片束。颗粒性的夹杂物经常比合金硬，而且在抛光的金相试样上是肉眼可见的，因为这些夹杂物很明显呈现出来，并在抛光时产生拖痕。透明或半透明的非金属在垂直光线下显出黑色。" B3 Y2 v9 n" \6 @/ {5 \7 q" R: G8 I; c
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当在斜的光线下时，一些材料之间可以通过颜色或透明度的不同而加以区别。举个例子，A14C在自然条件下为黄褐色，与黑褐色的尖晶石(Mg3Al2O4)或黑色的金刚砂(A12O3)成对比。
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在铸造期间和热处理之前会遇到裂纹，经常是热裂型。这些是枝晶问的或晶间的，并且有时局部填满了共晶体。在固溶处理或淬火期间由于机械损坏或不正常条件也会产生裂纹。
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8 k9 \+ }$ Z" j6 f/ i7 U2 D. x 在这些条件下产生的裂纹会显出相似的热裂纹，但是他们一般都不能证明是共晶体再填充，除非铸件过热。在裂纹一边的特征也趋于配合那些在另外一边的。不连续性，就如缺肉或冷闭，一般都不要求为鉴定进行金相检验。
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% b: q9 {/ h& J+ } 在由于现存的比正常合金成分浓度更高的金相样品中可以查出分离。这可能与热裂纹、收缩、孔洞或液化有关。# k2 F' K. O5 {) h
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表面涂层, @" n& v* P9 b5 R+ o% \
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可能应用于铸件表面涂层——如电解氧化物涂层、电镀涂层或涂料——通过在塑料上增加一个交叉切面来检查。厚度的测量可以直接从可见显微镜中读数或通过涂层的投影，并且测量放大映像。
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) l M8 n( q! } 电解氧化物(阳极氧化)涂层(图16-44)在暗场下是半透明的，它的特点在于合金成分突出到涂层中，因此成分也形成小的涂层，或它的形成速度低于铝合金基体的形成速度。9 ?! b, ?, g$ V
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电解沉积金属涂层的特点在于金属性的外观，经常呈现为垂直于平面的柱状组织(图16—45)。特征颜色的不同可用于识别电镀系统产生的镀层。涂料涂层在暗场照明下显现出无光泽的，彩色的和薄片状形态。
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! K6 o3 v* c8 v3 w) ^0 M: U! [ 与工作有关影响9 c; O1 K$ P& L7 D" J U+ @
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腐蚀$ |& O) H$ m/ f/ J( e$ t, G
# o8 Z' f' M# j( M7 ?8 e$ C1 B 对于大多数处于正常工作寿命内的铝合金铸件，腐蚀不是一个重要因素，由于截面厚度足够厚，腐蚀深度不足以引起结构失效或穿透铸件。当然，腐蚀可能在外观上引起不希望有的改变，是对在外观和功能因素都需要最强的抵抗力的应用场合选用合金时应考虑的一个因素。7 G+ ~8 v/ J& t3 W$ u; Z! L- }# E
$ b8 |, r" c4 I1 U$ R" x1 q9 W 腐蚀可以是不同类型的，这在与显微组织特征的关系方面有所区别。点蚀呈现出直接与显微组织相关的很少的腐蚀部位和腐蚀速率的区别，并导致产生简单的、相对较光滑的孔洞。局部晶间腐蚀可能是由于Al固溶体枝晶的择优腐蚀或在晶粒内在合金组元和基体之间的电化学腐蚀引起的。晶间腐蚀理论上是沿晶界进行，而且如果进一步发展，可能形成一个腐蚀网格，包围整个晶粒。
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4 [5 q) c- n) Q4 c2 B. e( R9 v3 V 晶间腐蚀和应力腐蚀开裂不经常遇到，经常只限于热处理的、高强2xx合金，不合理热处理的520.0-T4和7xx系列合金。利用良好的工艺、良好的设计和对环境条件和应力的仔细考虑，可以避免应力腐蚀开裂。在这些敏感合金中，优先产生晶间断裂，可以避免应力腐蚀开裂。在这些敏感合金中，优先产生晶间断裂。然而，当涉及到产生持续高的拉伸应力条件时，产生应力腐蚀开裂的敏感性可能增加。) u$ y: o; K3 `0 L$ w
4 |* i. B4 {) y; \" X 过载/ O1 i' U' d) G
2 `. {+ S6 a+ B+ }5 q+ n* h8 h, h 铸件有时是欠安全的设计，或合金的强度／选择的热处理状态不充分。这在发展阶段或工作早期很有可能变得很明显，并需要调整。这种条件或工作中异常高载荷的出现都可能导致拉伸或弯曲失效。7 k+ A; L% `9 K% @5 S
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过载和超强度产生的断裂并没有展示出优先的显微组织路径，是随机的或无规律的，可能部分穿过铝合金基体，同时部分沿枝晶网络和晶界断裂。+ w" h( i& R$ }$ S
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疲劳/ r$ i* q! K0 o4 ]9 o/ _
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疲劳断裂通过显示出和过载导致的断裂不同的断口形貌和金相组织特征，断口表面可提供渐进扩展的证据。通常起源于一个辨认得出的源点或一个内涵不连续点。早期部分可能是光滑的或由相对表面的运动产生的小刻面，并显示出特征的海滩的痕迹或以源点为中心的贝纹线。
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