常用有色金屬材料的組織與檢驗

1、常用有色金屬材料的組織與檢驗丁惠麟1常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗 眾所周知，目前有色金屬材料在航空工業(yè)中占有重要地位。據(jù)報道，目前鋁合金在現(xiàn)代先進的軍用及民航飛機的結構材料中仍保持統(tǒng)治地位（約占結構用材的5080%）。這主要有兩方面原因：一是通過改進熱處理狀態(tài)，充分發(fā)揮原有合金的潛力；另一方面是通過降低合金中的雜質(zhì)含量，研制出一系列高純、高強、高韌的新型鋁合金，提高了合金的疲勞強度、斷裂韌性，降低裂紋擴展速率，改善抗應力腐蝕性能。 另外，鎳基高溫合金、鈦合金和鋁、鎂合金有色金屬在航空發(fā)動機用材中約占7090%。近年來，隨著發(fā)動機推動比的提高，高壓壓氣機葉片和盤也開始

2、采用高溫合金，使其在發(fā)動機上的用量也有所增加，最高可達60%左右。且在民用工業(yè)上也逐漸增多。 為確保有色金屬材料的性能符合有關技術條件的要求，以保證產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，應根據(jù)有關標準之規(guī)定，加強合金的金相組織檢驗工作。為此，本意主要介紹常用鋁合金及銅合金的組織及其檢驗方法。2常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金一、鋁合金一、鋁合金（一）概述 鋁合金具有質(zhì)輕、抗蝕、導電、導熱、比強度高等特點，而且無低溫脆性，易加工成型等優(yōu)點，可通過固溶強化、時效強化和冷加工強化等工藝來提高其力學性能，因此，在航空、航天及許多國防部門都是不可缺少的材料，在機械制造、化工、電力、儀表及輕

3、工部門等也得到了廣泛的應用。 鋁合金通常按熱處理特性、性能、用途、或合金系列來分類（圖1），合金元素量低于最大熔點D時，合金加熱到一定溫度后可成為單相固溶體，塑性好，便于加工，故稱為“形變鋁合金”。合金元素量大于D點后，由于出現(xiàn)共晶組織，其塑性差，流動性好，適用于鑄造，故稱為“鑄造合金”。在變形鋁合金中，按合金成分又可分為熱處理可強化鋁合金及熱處理不可強化鋁合金。按性質(zhì)和用途還可分為防銹鋁、硬鋁、鍛鋁和超硬鋁等合金。而鑄造鋁合金通常根據(jù)主要添加元素分成各種不同合金系列，如鋁硅、鋁銅、鋁鎂和鋁鋅等系列合金。 鋁合金在鑄、鍛和熱處理等各種生產(chǎn)工藝不同，相應的組織和性能不同，還會出現(xiàn)變質(zhì)不良、過燒、

4、粗晶與穿流等各種組織缺陷和廢品。所以各種鋁制件在其制造過程中，必須進行高低倍組織檢查來確保產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。圖1 鋁合金分類狀態(tài)示意圖3常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金（二）鑄造鋁合金 1.鑄造鋁合金的組織特點 鑄造是高溫液體金屬在澆注前進行必要的處理后，在各種類型的鑄型中凝固成型的過程。在此過程中金屬液的結晶有它特定的規(guī)律，它不同于軋制型材的固相形變組織。澆注后的各相形成有先后之分，先生成相的成長一般不受到空間阻礙或較少受到阻礙，當先生成相的核心形成后，其周圍都是它成長的空間，因而先生成相具有特定的無拘束的形態(tài)。后生成的其它相只能在先生成相的殘留空間生成，

5、故受到先生成相的阻礙，其分布也受到約束。 另外，液體金屬將與空氣、造型材料和熔煉澆注工具等發(fā)生機械的、物理和化學的相互作用，對凝固后的鑄件內(nèi)部會產(chǎn)生氣孔和夾雜等各種不利影響，所以鑄組織有它固有特點。 1）鑄件凝固冷卻較慢，組織較粗大，各種初晶、共晶形成的相結晶成較粗大的片狀、塊狀、針狀或骨骼狀等，而鋁固溶體晶粒生長成明顯的樹枝狀。 2）由于鑄造合金中有較高的合金元素，就易形成粗大而數(shù)量較多的共晶組織，分布在(Al)固溶體晶粒邊界和枝晶間，構成枝晶網(wǎng)絡。 3）鑄件形狀不同，各部位冷速不同，形成結晶的不平衡而產(chǎn)生成分和組織的不均勻，以及初晶和共晶的偏析等，各種相組織變化較大，給金相組織的鑒別帶來很

6、多困難。 鑄造組織中還存在較多的鑄造缺陷，如氧化物夾雜、縮孔、疏松、針孔、氣泡和裂紋等。 2.鑄造工藝對組織的影響 合金熔煉和鑄造成型工藝對鑄造組織的影響是明顯的，主要的因素有以下幾個4常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金方面： 1）冷卻速度的影響 在鑄造成型過程中，提高冷卻速度，使固溶體晶粒由粗大的樹枝狀結晶變成細小的等軸晶粒，還引起初生相和共晶相的細化，分布更為均勻。由于組織的細化，增加了熱處理效果，明顯地提高了機械性能，同時可以減輕和防止某些鑄缺陷的形成，改善鑄件的致密性，抵制針孔的產(chǎn)生，消除粗大脆性相，使之成細小均勻分布，減小其有害作用。 2）凝固壓力的

7、影響 澆注后增加凝固壓力可加速模具和鑄件間的熱交換，使冷速加快，縮短凝固時間，細化晶粒，減少成分偏析，而且增加氫在金屬液中的固溶度，防止氣泡成核，因而減輕了氣孔和針孔等缺陷，提高了補縮能力，可消除縮孔和疏松。在高壓下凝固時可提高Al-Si合金中硅的溶解度，增加共晶體中硅的數(shù)量，使枝晶改變?yōu)榈容S晶組織和共晶硅細化，因而提高了強度塑性和抗疲勞能力。 3）變質(zhì)處理對組織與性能的影響 金屬液的變質(zhì)處理是細化鑄造組織的方法之一，它可使固溶體、共晶組織和初晶組織細化。 在合金中添加少量的Ti、Zr、B、V等合金元素，以增加合金液中Al3Ti、Al3Zr、AlB2、TiB2等高熔點化合物作為固溶體結晶核心，

8、而使固溶體細化。在含硅較高的鋁合金液中添加磷和金屬鋼或氟化鈉、氯化鈉等混合鹽，增加硅的結晶核心，使共晶硅細化呈小顆粒狀，消除粗大的針狀和片狀硅，從而提高了機械性能。在過共晶型鋁硅合金中添加少量的磷或磷復合物，以形成AlP化合物作為初生硅的晶核，使初晶硅細化至1080m之間的顆粒狀硅晶體，消除粗大板狀、塊狀和針狀硅晶體，改善加工性能和機械性能，以獲得高耐磨的鑄鋁合金。 3.鑄鋁合金的組織及其形態(tài) 根據(jù)合金中主要元素含量的不同，可分為五類鑄造鋁合金。合金成分不同，性5常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金能各異，主要是由于組成相及其形態(tài)不同所致。 1）鋁硅系合金 這類

9、合金中一般含有513%硅，屬于亞共晶和共晶型合金。它具有良好的鑄造性能、氣密性和抗蝕性等優(yōu)點，是工業(yè)中應用最廣泛的鑄造合金。 含硅量為1013%的簡單Al-Si二元合金（ZL102），具有良好的鑄造性能，但在熔融狀態(tài)下吸氣傾向大，鑄件易形成針孔，而且鋁與硅不形成任何化合物，僅形成有限固溶體。它的金相組織是由粗大的針條狀的共晶硅和塊狀初晶硅分布在(Al)基體上（圖2），由于硅的脆性大，機械性能和加工性能也很差，不能熱處理強化，只能通過變質(zhì)處理來細化硅晶體改善性能，所以一般只能用于負荷不大的、形狀復雜的儀表外殼的零件。 若合金中雜質(zhì)元素鐵含量過高，會形成粗大的條片狀鐵相（圖3），使鑄件晶粒粗大，脆

10、性增加。 圖2 ZL102合金(Al)基體上分布著條片狀共晶硅和塊狀初晶硅 100 圖3 ZL102合金經(jīng)NaOH水溶液 侵蝕后黑色鐵相 1006常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 為了進一步提高Al-Si合金的性能，通常在Al-Si合金中加入一些強化元素組成多元合金，使合金中形成Mg2Si、Al2Cu、S(Al2CuMg)、W(Al4Mg5Cu4Si4)等強化相，通過固溶沉淀來提高合金性能，根據(jù)加入合金元素量就形成了各種合金系列的牌號。為了達到鑄鋁合金規(guī)定的基本性能，一般加入合金元素含量較高，因此，可以形成相的各類較多，有的與基體形成共晶體，有的形成化合物相

11、，一般它們以固溶體類型的化合物或金屬間化合物存在。合金中相的形態(tài)、大小和澆注工藝及鑄件形狀有密切關系。通常組成相的形態(tài)有它固有特征，并可通過化學試劑和光學特性加以鑒別。 Si相：在Al-Si系合金中常以三種形態(tài)出現(xiàn)。 （1）初晶Si，呈邊界規(guī)則的多邊形塊狀，一般以獨立的形態(tài)存在。 （2）未變質(zhì)共晶Si，呈針狀或條片狀。 （3）變質(zhì)后共晶Si，呈短條狀或粒狀。 侵蝕前呈暗灰色有閃光，侵蝕后閃光消失變暗灰色。在偏光下有微紅反射，硬度達1380HV。 Mg2Si相：是Al-Si系中的強化相，在拋光態(tài)呈亮灰色，隨拋光時間延長變?yōu)樗{棕色。初晶為多角形，共晶多呈魚骨狀或分枝，實際生產(chǎn)中在鑄件偏析處均能見到

12、。它不受NaOH水溶液侵蝕，而混合酸、硝酸、氫氟酸和磷酸等水溶液均能使其強烈侵蝕（圖4）。 Al2Cu相：是主要強化相之一，在未侵蝕時為亮灰色略帶微弱的玫瑰紅，在高銅區(qū)呈網(wǎng)狀共晶。而低銅區(qū)常沿晶界呈橢圓狀共晶，當用0.5%HF水溶液侵蝕后為白亮色（圖5），用25%HNO3或10%NaOH水溶液熱蝕后變?yōu)殂~紅色或褐色。7常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 W(AlxCu4Mg5Si4)相：強化效果不明顯，在拋光狀態(tài)下為淺灰色，其形狀有骨骼狀和塊狀。經(jīng)0.5%HF侵蝕后變?yōu)樽丶t色，用25%HNO3侵蝕后為深褐色。 Al6Cu3Ni相：在組織中數(shù)量較少，在高溫下較穩(wěn)

13、定，可提高合金高溫性能。在拋光條件下，外形較圓滑，呈骨骼狀結晶，顏色較亮，侵蝕時易顯示相界。 Al3Ni相：亦稱相，常與(Al)組成二元共晶，以棒、片狀結晶出現(xiàn)，拋光態(tài)為明灰色，在0.5%HF水溶液侵蝕下發(fā)黑。 Al3Ti相：在耐熱鑄鋁合金中增加耐熱性，細化晶粒，拋光態(tài)下呈棒狀或長片狀，不受0.5%HF水溶液侵蝕，性脆，不受熱處理影響。圖4 顆粒狀共晶Si(變質(zhì))+(Al)+塊狀多角 形初晶Mg2Si和分枝狀共晶Mg2Si(黑色)， 混合酸侵蝕 100 圖5 灰色共晶Si+黑色針狀鐵相 +白亮色Al2Cu相 (黑色塊狀為顯微縮孔 ) 1008常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與

14、檢驗鋁合金鋁合金Al3Fe相：含雜質(zhì)Fe較高時，易出現(xiàn)Al3Fe相（硬度960HV）。拋光態(tài)呈灰色粗針狀為主，割裂基體，增加脆性，降低強度。適當加入一些錳元素，可改變鐵相的組織形態(tài)，從而降低其危害性。(Al9Fe2Si2)相：其形態(tài)為片狀或?qū)掅槧?，呈淺灰色，在偏光下有亮色外圈，用0.5%HF水溶液侵蝕后呈棕色。其硬度為578HV。(Al12Fe3Si)相：初晶(Al12Fe3Si)相為不定形片狀，但一般以共晶形式存在為骨骼狀，未侵蝕時呈亮灰色，與(Al)交界處有黑色外圈。用H2SO4或NaOH水溶液侵蝕變黑色，其硬度為330360HV。AlFeMnSi相：其形態(tài)以骨骼狀或“漢字”狀，隨合金中F

15、e含量增高而增多，用0.5%HF水溶液侵蝕后呈棕色或黑色，不受25%HNO3水溶液侵蝕，因此可與W(AlxCu4Mg5Si4)相加以區(qū)別。N(Al7Cu2Fe)相：呈針片狀，一般沿晶界分布，主要在Al-Cu合金中出現(xiàn)，Al-Si系中主要在ZL110合金中出現(xiàn)，以提高耐熱性，有時在ZL107合金中也可能出現(xiàn)少量N(Al7Cu2Fe)相。侵蝕前為亮灰色，用0.5%HF水溶液侵蝕后呈棕色，用混合酸侵蝕后變?yōu)楹稚酶呗人犭姃伖夂蟪屎稚蚝谏l8FeMg3Si6相：其形態(tài)呈骨骼狀或枝叉狀，不易侵蝕著色和顯現(xiàn)相界，為灰白色，在偏光下發(fā)生明顯的變色反應。9常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的

16、組織與檢驗鋁合金鋁合金表8 鋁合金中常見的主要相及其符號單元和二元化合物18(Al)、(Si)、(Al2Cu)、 (Mg2Si)、ZrAl3、VAl2、TiB2、TiAl3、Al7Cr、Al3Fe、Al3Ni、Al6Mn、(Al4Ce)、(Mg2Al3)或(Mg5Al8)、(MgZn2)、 Al4Ce等三元化合物19S(Al2CuMg)、(AlSiFe)、(Al9Si2Fe2)、N(Al2FeSi3)、Al3(CuNi)2、Al6Cu3Ni、Al10Mn2Si、T(Al2Mg3Zn3)、Al8Mn4Ce、Al8CuCe、(MnFe)Al6、(Al12MnSi)、(Al12Fe3Si)、 AlF

17、eSi、 T(Al6CuMg4)、AlMnSi、Al7Cu2Fe、Al9FeNi、T(Al12Mn2Cu）等四元化合物11W(AlxMg5Si4Cu4)也有寫成W(Al4Mg5Si4Cu4)、Al8FeMg3Si6、Al12Cu(MnFe)、Al6(CuFeMn)、Al12(CrFe)3Si、AlFeMnSi、AlCrFeSi、AlCuFeSi、T(AlZnMgCu)、AlFeSiNi、AlCeCuSi等五元化合物2AlMgSiFeNi、AlCeNiFeSi共計5010常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 2）Al-Cu系合金 Al-Cu系鑄鋁合金的主要強化相是

18、Al2Cu,可通過熱處理強化，具有高的強度和而熱性，但鑄造性能比Al-Si系差，氣密性低，比重大，抗蝕性差。為改善性能，合金中加入一定量的Si、Mn等元素，形成Al-Cu-Si、Al-Cu-Mn等合金。為細化組織還加入少量的Ti元素，另外，合金中還存在少量的有害雜質(zhì)Fe等元素。因此Al-Cu系合金在固態(tài)下存在的主要相(Al)、(Al2Cu)、(Al9Fe2Si2)、Al3Ti、及雜質(zhì)相N(Al7Cu2Fe)相形態(tài)和Al-Si系相同外，還存在著以下兩相： T(Al12CuMn2)相：它是高溫強化相，初生相分布在晶界上呈片狀或枝叉狀，經(jīng)0.5%HF侵蝕后呈棕黑色，淬火加熱不溶解而留在枝晶間。溶于(

19、Al)中的Cu、Mn分解析出的T相呈彌散細小的黑色質(zhì)點分布在基體中（圖6）。 Al6(CuFeMn)相：呈不規(guī)則的灰白色片狀和彎曲狀沿晶分布，數(shù)量很少，固溶處理時不溶入(Al)中。圖6 淬火后相溶入(Al)中，T相在枝晶間界上， (Al)中 彌散析出T相質(zhì)點 20011常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 3）Al-Mg系合金 這類合金的主要優(yōu)點是比重小，抗蝕性和加工性好，在造船、食品和化學工業(yè)等部門得到廣泛應用。ZL301是含Mg10%左右的Al-Mg二元合金，在長期使用過程中，會沿晶析出(Al8Mg5)相，并不斷聚集長大，使性能下降，出現(xiàn)應力腐蝕傾向，所以在

20、ZL301基礎上添加少量的Si、Cr、Mn、Ti和微量Be等元素來減輕高溫氧化并細化晶粒，提高耐熱性和抗蝕性。如果加入量過多，組織中會出現(xiàn)粗大的MnAl6或Cr2Al7，增加合金脆性，Mg2Si相不能完全固溶于(Al)中會降低機械性能。當ZL301、ZL302合金中存在雜質(zhì)Fe時，會出現(xiàn)Al3Fe相，以(Al)+Al3Fe、+(Al8Mg5)+Al3Fe、+(Al8Mg5)+Mg2Si+Al3Fe等共晶方式存在(圖7)。所以在Al-Mg系合金中除(Al)外，還有Mg2Si、(Al8Mg5)、Al3Fe、Al3Ti、和AlFeMnSi等相。(Al8Mg5)相是一種成分可變的化合物，有的稱為Al3

21、Mg2相，在拋光態(tài)呈澆灰色骨架狀分布，量少時呈片狀或針狀。從(Al)中析出的相為粒狀。與(Al)共晶時為魚骨狀，邊緣較光滑，用25%HNO3熱蝕可溶解出現(xiàn)黑色空洞，在0.5%HF水溶液作用下有輕微腐蝕，使輪廓清晰。圖7 白色不定形晶界顯示的為(Al8Mg5)黑色片狀或枝叉狀是Mg2Si灰色片狀或密集點狀物是Al3Fe 0.5%HF侵蝕 20012常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 4）Al-Zn系合金 工業(yè)上應用較廣的主要是Al-Zn-Si和Al-Zn-Mg合金，其優(yōu)點是Zn完全固溶在(Al)基體內(nèi)，鑄造冷卻過程中不發(fā)生分解，可獲得固溶強化效果，在鑄造冷卻后具

22、有淬火效應，通過人工或自然時效后即可獲得高的機械性能。 由于Zn在鋁中有很高的溶解度，所以合金中不出現(xiàn)Zn的化合物，而Mg較高時，除部分溶入(Al)外，還可能形成Mg2Si相，合金中存在雜質(zhì)Fe時，可形成(Al9Fe2Si2)或Al8FeMg3Si6相，所以鑄態(tài)下的Al-Zn-Si合金中主要組成相有(Al)、Si、Mg2Si、(Al9Fe2Si2)等相（圖8）。 當Al-Zn-Mg合金中添加少量的Cr和Ti時，可形成Al7Cr相和Al7Ti相，F(xiàn)e和Si是Al-Zn-Mg合金中的主要雜質(zhì)，可形成(Al12Fe3Si)相，而Cr可滲入相中取代部分Fe而成為Al12(CrFe)3Si相。所以ZL4

23、02合金在鑄態(tài)下還有Al7Cr、Al7Ti、 Al12(CrFe)3Si等相，其形態(tài)Al7Cr相呈淺灰色大塊組成物，經(jīng)0.5%HF侵蝕后稍呈灰色。而Al12(CrFe)3Si相呈淺灰色骨骼狀，當合金中雜質(zhì)含量高時Al12(CrFe)3Si相較多，對0.5%HF侵蝕影響不大，時間較長稍有腐蝕。圖8 (Al)基體上分布著Si晶體、少量(Al9Fe2Si2)和細小分散的Mg2Si和 Si不易分辨 10013常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 5）Al-稀土金屬為基的鑄造合金 該合金是近期發(fā)展的耐熱合金，它除了含有較高的Re外，還含有Cu、Ni、Mg、Mn、Zr等元素

24、。它的優(yōu)點是耐熱性好，不易產(chǎn)生熱裂和疏松，缺點是室溫機械性能差，成分復雜，其組成相沿未見系統(tǒng)研究。在合金組織中出現(xiàn)黑色六方塊的初生Al4Ce化合物。由于含Ce量高，比重大，易形成偏析，所以常發(fā)生局部堆集。還有較高Ce和Cu及少量Si、Fe、Ni的化合物(AlCeCuNiFeSi)，呈細小彎曲針狀和片狀分布于合金內(nèi)（圖9）。還可能存在含有Cu和Ce的細小分散呈點狀的AlFeMnSi相和細小白色塊狀的Al3Zr化合物。 4.鑄造鋁合金熱處理后的組織變化 為了消除偏析，改善組織，穩(wěn)定尺寸，進一步提高機械性能，增加耐蝕性，可根據(jù)合金牌號和要求采取不同形式的熱處理來達到（圖10），其中淬火固溶處理是提高

25、機械性能的主要手段。 鑄造鋁合金在熱處理加熱保溫過程中，一些可固溶強化相（如Al2Cu、 Mg2Si等）溶入(Al)中，淬火后使原來鑄造組織中一圖9 (Al)基體上分布著細小彎曲 針狀AlCeCuNiFeSi的復合化合物圖10 熱處理強化型合金的狀態(tài)圖（以Al-Cu為例）14常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金些強化相消失了。有時因鑄件凝固緩冷過程中形成的粗大強化相未完全固溶而沿有少量殘余存在。對于Al-Cu-Mn合金在淬火加熱過程中Al2Cu溶入(Al)中，T(Al12CuMn2)相不溶解仍留在枝晶間，而且含Cu、Mn的固溶體會分解析出黑色細小彌散的T相質(zhì)點散

26、布在固溶體晶粒內(nèi)部，鑄鋁合金中不固溶相在淬火加熱的高溫作用下，會發(fā)生球化、聚集和長大，溫度越高，保溫時間越長，則球化、聚集和長大現(xiàn)象也更明顯。如Al-Si和Al-Si-Mg系合金中的Si相，在淬火加熱后明顯變粗和球化（圖11）。由于不溶相的球化，使合金塑性增加。在Al-Si-Mg合金中的Mg2Si和Al-Cu-Mg合金中的T相也有聚集和球化現(xiàn)象，但不如Si相明顯，對于擴散系數(shù)小而穩(wěn)定的Al3Ti、 Al3Zr、 (Al12Fe3Si)、 (Al9Fe2Si2)和N(Al7Cu2Fe)等不溶相，淬火后和鑄態(tài)相似。 為了加速強化相的固溶和不溶相的球化和來改善和提高機械性能，淬火加熱溫度應盡可能提高

27、，但過高會促使Si的強烈聚集粗化和固溶體晶粒的長大，甚至出現(xiàn)低熔點共晶體的熔化，形成復熔球和晶界熔化，使機械性能惡化。圖11 ZL104經(jīng)淬火加熱共晶硅發(fā)生聚集和球化，強化相溶入 (Al)中 20015常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金（三）變形鋁合金 變形鋁合金所含合金元素總量（1.615.3%）比鑄鋁合金元素總量（521.3%）低，離合金共晶成分較遠。所以有良好的塑性，能承受冷熱加工變形，適用制造各種型材和構件。變形鋁合金根據(jù)用途可分為防銹鋁合金（LF系）、硬鋁（LY系）、鍛鋁（LD系）、超硬鋁（LC系）和特殊鋁合金（LT）等五類，除防銹鋁合金外，其余都可

28、通過熱處理強化來改善和充分發(fā)揮材料性能，是航空工業(yè)的主要結構材料（約占6090%），在民用工業(yè)上也得到了廣泛應用。 1.變形鋁合金的組織特點 1）組織呈明顯的方向性 合金經(jīng)熱態(tài)壓延、擠壓、鍛造或冷態(tài)拉伸、冷拔和冷軋等加工后，使鑄態(tài)晶粒、枝晶網(wǎng)狀化合物、粗大的強化相和雜質(zhì)相被破碎，沿變形方向延伸成條狀排列，具有明顯的方向性，而且變形越大，化合物破碎越嚴重，晶粒伸長越厲害，呈現(xiàn)出斷續(xù)的條狀化合物和纖維組織，失去了原有鑄態(tài)的特定形態(tài)，因而增加了相鑒定的困難。（1）熱變形終了溫度的影響 熱變形終了溫度處于再結晶溫度區(qū)間或再結晶溫度以下，組織中往往處于不完全再結晶狀態(tài)，則晶粒成扁平和纖維狀，基體上會分布

29、著大量彌散析出的強化相和雜質(zhì)相。若完全未再結晶，則出現(xiàn)變形方向的纖維組織和破碎的質(zhì)點化合物。（2）變形不均勻?qū)M織的影響 變形不均勻?qū)е陆M織的不均勻，變形大的部位枝晶網(wǎng)和粗大化合物被破碎，而變形小的區(qū)域仍殘留著鑄態(tài)組織。所以粗大棒材中心往往保持較多的雜質(zhì)相和殘留鑄態(tài)組織（圖12）。16常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 2）熱處理后組織特征 經(jīng)擠壓后由于強化相的破碎和細化，所以淬火固溶比鑄態(tài)充分，在固溶態(tài)下組織中只有不溶雜質(zhì)相存在。變形不充分合金中殘存鑄態(tài)組織時，固溶處理后除不溶雜質(zhì)相外，還可能存在少數(shù)呈橢圓形的強化相。 在退火狀態(tài)下，析出彌散狀的強化相呈質(zhì)點

30、狀和雜質(zhì)相均勻分布在(Al)基體上。 總述，變形后的半成品熱處理的顯微組織是由兩個過程構成，即原始組織的逐漸改變和由變形引起新的顯微組織成分的建立，這兩個過程疊加而成。第一個過程是改變晶粒和化合物的大小，第二個過程是形成新的晶界。變形越大，形成新晶界的過程越強烈，則原始組織遺留因素的影響程度越小，這就是形成變形鋁合金的固有特點。圖12 LY12（150mm）中心雜質(zhì)相和Al2Cu 相成堆集狀、枝叉分布，未充分破碎17常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 2.變形鋁合金的組織與形態(tài) 1）防銹鋁合金（LF）（1）Al-Mn系 3A21(LF21) 組成相除(Al)外

31、，主要由MnAl6和(FeMn)Al6及少量的(Al12Fe3Si2)、T(Al12Mn3Si2)等不溶雜質(zhì)相組成，經(jīng)擠壓后，基體(Al)晶粒伸長呈纖維狀，雜質(zhì)相破碎成質(zhì)點狀沿變形方向分布。經(jīng)退火后纖維狀消失，MnAl6呈彌散均勻分布在基體上，雜質(zhì)相方向性減少，晶粒得到恢復，但仍保持方向性伸長。 Al-Mn系合金制品容易出現(xiàn)粗晶，因為當連續(xù)鑄造時結晶速度快，枝晶內(nèi)形成嚴重的Mn偏析，在熱軋前加熱到400500并不能消除，熱軋后的組織仍不均勻，加上擠壓引起的變形不均勻，這就擴大了合金的再結晶開始和結束的溫度范圍，造成晶核少的區(qū)域內(nèi)在再結晶過程中優(yōu)先長大形成粗晶。若將鑄錠加熱到600以上進行均勻化

32、處理，有助于消除出現(xiàn)粗晶的根源。（2）Al-Mg系合金 5A02、5A03、5A06、5B05(LF1、LF2、LF3、LF6、LF7、LF10、LF11) Al-Mg系合金比重小，抗拉強度比Al-Mn系高。主要組成相除(Al)外，有(Al3Mg2)、MnAl6 、Al7Cr、TiAl3和雜質(zhì)相FeAl3，(FeMn)Al6和Mg2Si等相，經(jīng)熱變形后相被破碎，失去了原有形態(tài)，沿變形方向成行排列，從(Al)中析出大量的(Al3Mg2)等相的質(zhì)點分布在基體上。 2）硬鋁（LY） 2A012A20 硬鋁基本上是Al-Cu-Mg合金，還含有少量的Mn，加入Cu和Mg是為了形成相及S相起主要的沉淀硬化

33、作用。而Mn主要是為了改善合金的抗蝕性，也有一定的固溶強化作用，但Mn的析出傾向小，故不參與時效過程。18常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 根據(jù)Al-Cu-Mg系平衡結晶終了相圖鋁角部分（圖13）將包含+S、+T+S、+T+三個區(qū)域和四個兩相區(qū)與(Al)單相區(qū)，由于實際含Mg量較低，T相和相在均勻平衡態(tài)不會出現(xiàn)，而合金中的主要組成相取決于Cu/Mg之比值（表1）。合金中還存在雜質(zhì)元素組成不溶雜質(zhì)相。表1 Cu、Mg之比對組成主要相的影響合金牌號LY1LY2LY6LY10LY11LY12Cu/Mg7.41.32218.77.22.9主要強化相(S)SS(S)S

34、() 經(jīng)熱變形退火后，化合物保持方向性排列，在(Al)基體上析出大量的S及等強化相質(zhì)點和不溶雜質(zhì)相。淬火加熱時強化相固溶于(Al)中，經(jīng)淬火后獲得過飽和固溶體和不溶雜質(zhì)相，人工時效除含有Mn的T(CuMn2Al12)相從(Al)中析出呈點狀彌散分布在基體上外，光學顯微鏡下無變化。 3）超硬鋁（LC） 7A037A52（LC35、LC912、LC15、LC19 ） 合金中主要含有較高的鋅，有異常的沉淀硬化作用，使強度、斷裂韌性優(yōu)于硬圖13 Al-Cu-Mg三元相圖Al角部位19常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金鋁。該合金的最大特點是它有S(Al2CuMg)、T(

35、AlZnMg)和Mg2Si三種強化相，在淬火溫度（475）下有很大的溶解度，隨溫度的下降溶解度強烈地減小，所以可有效地提高合金強度。 在退火狀態(tài)下的組成相除(Al)外，有(MgZn2)、T(AlZnMg)、 S(Al2CuMg)、MnAl6、CrAl7和雜質(zhì)相Mg2Si、AlMnFeSi、(FeMn)Al6等淬火后晶界顯示清晰，在(Al)基體上除少量殘存S相和T相外，主要存在著仍保持方向性的難溶雜質(zhì)相。 4）鍛造鋁合金（LD） 6A02(LD2)、6B02(LD2-1)、6070(LD2-2)、2A50(LD5)、2A70(LD7)、2A80(LD8)、2A90(LD9)、2A14(LD10)

36、 鍛造鋁合金含有Cu、Mg、Si、Fe、Ni等元素，成分較復雜，組成相也較多，主要有Mg2Si、W(Al4CuMg5Si4)、Al2Cu、S(Al2CuMg)、TiAl3、Al9FeNi、AlCuNi等相，還存在著各種不溶雜質(zhì)相。經(jīng)固溶處理后，再結晶顆粒仍沿壓延方向伸長，強化相消失，破碎難溶的Al9FeNi相汪深色棱角狀，而AlCuNi相呈淺色圓形和其他不規(guī)則的不溶雜質(zhì)相彌散分布在(Al)基體上。粗型材中心和變形量較小的部位，尚可存在殘留鑄態(tài)組織，甚至仍可看到再結晶組織外的亞晶粒，使鍛造時易產(chǎn)生開裂。 （四）常見的組織缺陷 1.低倍缺陷 1）試樣制備 （1）切取部位 在具有代表性的部位或容易產(chǎn)

37、生缺陷處。鑄件一般應取自凝固較慢的厚大部位，擠壓件在切尾后沿發(fā)問橫向切取。 （2）切取方法 一般采用鋸切或銑割。變形鋁合金采用鋸切或剪切時，為防止淬火對切口附近影響粗晶組織的正確顯示，應該增加切取試樣的厚度，淬火后再車削或銑削去10mm左右。20常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 （3）加工方法 切削加工量要小，防止大切削量引起表層金屬的嚴重變形，導致組織假象和針孔堵塞。 （4）粗糙度的要求 表面粗糙度要低，一般經(jīng)粗刨，再小進刀量精刨，然后用200#和240#砂紙磨光。也可用刃口具有一定弧度的鋒利刀具精車，以保證而把平整光潔。加工粗糙度不超過16m。 （5）清

38、洗 試樣侵蝕前就用汽油或丙酮等清洗除油。 （6）試樣侵蝕 常用的侵蝕劑和試驗條件見表2。侵蝕時間和溫度有關，直接影響到缺陷暴露的效果和質(zhì)量的評級。鑄鋁合金可根據(jù)GB1085189鑄造鋁合金針孔和HB520182鑄造鋁合金低倍試驗方法與圖14選擇侵蝕時間和溫度。 表2 常用鋁合金低倍侵蝕劑序侵 蝕 劑 用 法 用 途1NaOH 1015%H2O 8590%6080，12min，（含Cu表面形成黑膜）或室溫延長侵蝕時間用于含Cu高的合金晶粒顯示和鑄件、變形鋁合金缺陷顯示2HCl 5mlHNO3 5mlHF 10mlH2O 380ml室溫315min（可重復侵蝕）一般鋁合金晶粒亞太缺陷顯示3HCl

39、75mlHNO3 25mlHF 5ml室溫110min含Cu、Mn、Si、Mg等元素的鋁合金和高Si鋁合金4H2SO4 5.5ml蒸餾水 100ml幾秒幾分鐘純鋁表面缺陷圖14 低倍侵蝕溫度-時間曲線21常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 注：經(jīng)上述試劑侵蝕后可用2530%HNO3水溶液中和去除氧化膜，然后用水沖洗吹干。 2）鑄造鋁合金低倍缺陷 （1）針孔 鑄造鋁合金中針孔是常見缺陷，是熔煉過程中高溫液態(tài)金屬溶有的部分氫氣在鑄件凝固時未完全逸出，而在金屬內(nèi)部析出形成的細小孔洞，一般分布在鋁液凝固緩慢處上部、形狀呈圓形和橢圓形針孔，也有成網(wǎng)狀分布的針孔，形成所謂

40、蒼蠅腳和多角形，輪廓清晰，內(nèi)壁光滑，互不連通，容易和疏松區(qū)別。在斷口上為白色圓形凹坑或片狀白斑。針孔嚴重時使強度和塑性下降，承受液壓或氣壓的零件會產(chǎn)生滲液和漏氣。 GB1085189將針孔度分為五級，一般不超過三級。但對有氣密性要求的鑄件，要從嚴控制。 （2）疏松 它屬于鋁液冷卻凝固的結晶過程中缺陷。一般產(chǎn)生在鑄件晶粒度粗大，組織不致密的厚大熱節(jié)部位，呈不均勻分布，其形狀不規(guī)則，經(jīng)淬火處理后，疏松孔洞的邊緣變鈍。疏松割裂晶粒間的，危害較大，GB350883內(nèi)燃機鑄造活塞金相檢驗標準中，把針孔和疏松統(tǒng)稱為孔洞，分為分散性和集中性兩類評級對照圖。目前尚無通用的統(tǒng)一評級標準，應根據(jù)零件使用要求在相應

41、的文件中規(guī)定。 （3）縮孔 在金屬液凝固過程中收縮得不到充分補縮時，在鑄件最后凝固部位形成管狀或枝叉狀孔洞。其形狀不規(guī)則，呈封閉或敞露于表面的孔洞，孔壁粗糙帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固的熱節(jié)部位。 Al-Si系共晶型合金易形成管狀集中縮孔，有時因有共晶成分的液體填充縮孔的結果，會出現(xiàn)粗大的共晶偏析區(qū)或偏析層。 （4）裂紋 a.鑄造裂紋 一般可分為兩種：合金在凝固范圍內(nèi)結晶和收縮過程中所形成的22常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 裂紋，稱為“熱裂紋”； 在合金完全凝固后的低溫下，具有彈性時所形成的裂紋稱為“冷裂紋”。 鑄造裂紋有透裂和不透裂兩種形態(tài)。透裂外

42、觀呈直線或不規(guī)則的曲線。多發(fā)生在鑄件內(nèi)尖角處、厚薄斷面交接處和澆冒口與鑄件連接的熱節(jié)區(qū)等部位。熱裂斷面被氧化呈褐色或暗黑色，無金屬光澤，斷面可見相互分開的晶體。顯微觀察時熱裂紋沿晶和枝晶網(wǎng)狀發(fā)展，裂紋區(qū)可能有共晶偏析產(chǎn)生（圖15）。冷裂紋一般較細小，斷口表面清潔或僅有輕微的氧化色，顯微觀察時裂紋呈穿晶和沿晶或穿過枝晶網(wǎng)的混合型。 b.淬火裂紋 由于加熱或冷速太快，零件壁厚差大引起溫差應力導致裂紋，或由疏松和顯微裂紋擴大至宏觀裂紋，則在高倍下可見裂紋與疏松相聯(lián)系。熱處理溫度過高引起組織過燒，使晶粒間結合強度降低，在淬火激冷過程中引起開裂，則表面呈暗灰色或起泡，甚至出現(xiàn)“汗珠”現(xiàn)象（圖16），顯微

43、觀察裂紋沿晶界或枝晶分布，嚴重時形成網(wǎng)狀與復熔相并存，組織粗大，斷口呈黃色或黑色。圖15 熱裂紋的前端共晶體較多 100圖16 ZL301加熱溫度過高引起表面 “汗珠”，組織過燒 1123常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 （5）夾雜（渣） 鑄造鋁合金中的非金屬夾雜夾雜（渣）是常見的缺陷之一，主要是由于高溫液體金屬表面氧化成氧化膜遭到破裂形成碎片，或造型材料等不易上浮入渣和熔劑夾渣所引起（圖17），其中以氧化夾雜最為普遍。在含Mg鋁合金中是以氧化鋁和氧化鎂的混合物存在。有氧化夾雜的斷口呈暗褐色或灰色和金黃色等斑狀。 3）變形鋁合金低倍缺陷 （GB/T3246.

44、22000變形鋁及鋁合金制品低倍組織檢驗方法） （1）粗晶環(huán) 粗晶為變形鋁合金制品及各種型材表層經(jīng)常出現(xiàn)的組織缺陷，由于粗晶常出現(xiàn)在棒材外圓，故稱“粗晶環(huán)”。形成原因，一般認為與擠壓過程引起金屬強烈變形帶有關。擠壓強烈變形區(qū)處于再結晶不完善狀態(tài)，當淬火或退火加熱和保溫過程產(chǎn)生的少量再結晶核心吞并已再結晶的小晶粒，并迅速長大，結果造成表層粗晶和內(nèi)層細晶的兩個組織區(qū)域（圖18）。其形成還和擠壓溫度、合金中Cu、Mg、Mn的含量、淬火加熱溫度、保溫時間及第二相的在等因素有關。它不僅明顯地降低圖17 ZL105壓鑄件中的熔渣 100圖18 LY12(460mm)粗晶環(huán) 1124常用有色金屬材料的組織與

45、檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金強度和工藝性能，而且在鍛造和淬火時易沿粗晶開裂。 擠壓狀態(tài)下侵蝕檢查時，試樣周邊出現(xiàn)無光澤的非常模糊的陰影細晶區(qū)（有少量粗晶粒），稱為“潛在粗晶區(qū)”，必須進行淬火后才能清晰地顯示粗晶組織。 （2）非金屬夾雜 一般可分為兩類： a.外來夾雜 主要指混入鑄錠的溶渣或落入鑄錠內(nèi)的非金屬物質(zhì)，經(jīng)侵蝕后呈褐色或凹陷黑色點狀和不規(guī)則狀存在（圖19），分布無規(guī)律，易和化合物、疏松混淆，可借助拋光高倍檢查確定。 b.氧化膜夾雜 主要是在熔煉和轉注過程中金屬液發(fā)生湍流、翻滾、飛濺等引起金屬氧化，以及粘在工具上的氧化膜落入鑄錠內(nèi)所造成。 氧化膜與夾雜物不同，一般不經(jīng)變形

46、很難看到，而且隨變形量增加，氧化膜出現(xiàn)機率愈大，直到變形量為80%以上才緩和出現(xiàn)，所以氧化膜往往都集中在變形量最大部位，這是和夾雜物的主要區(qū)別。經(jīng)堿溶液侵蝕后，氧化膜呈短線狀的黑色裂縫，一般長度不超過10mm，寬約0.10.2mm左右。氧化膜易使擠壓和模鍛件發(fā)生局部分層，降低材質(zhì)機械性能。 （3）縮尾 擠壓過程中的速度、方式、潤滑條件、?？着帕械纫蛩厥棺冃渭?nèi)外層金屬流動不均勻，中心層金屬流動超前于周邊層所致。一般出現(xiàn)在擠壓末端中心，形成漏斗狀或不連續(xù)狀。也有位于周邊附近或呈年輪狀線條，成為縮尾痕跡，圖19 LY12(50mm)非金屬夾雜25常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與

47、檢驗鋁合金鋁合金并未破壞金屬連續(xù)性，可不作報廢處理。 （4）分層 這是存在型材內(nèi)部的線狀開裂。由于板材切尾不夠，或因鑄件內(nèi)存在夾渣、氣泡等缺陷在加工時被壓延而成。它破壞了金屬連續(xù)性，是不允許存在的缺陷。 擠壓件有時表面層與內(nèi)層金屬分離，使橫向試樣邊緣處呈圓弧狀、環(huán)狀裂紋或；黑色線條狀缺陷，也稱為“成層”。成層常存在于粗細晶料交界處或粗晶區(qū)。存在這種缺陷時淬火后表面易出現(xiàn)“鼓泡”。這種缺陷在加工范圍內(nèi)是允許的。 2.顯微缺陷 1）金相試樣的制備 試樣的切取部位和切取方法同宏觀試樣或相關技術條件規(guī)定的部位。試樣的磨制必須防止金屬表層嚴重變形，不能采用砂輪磨制。試樣拋光有機械拋光、電解拋光和化學拋光

48、三種方法。試樣制備程序和方法如下表：鋁合金試樣制備磨制粗磨用中等粗細的銼刀銼平細磨用由粗到細的碳化硅水砂紙在預磨機磨制或蠟盤上拋制拋 光機械拋光粗拋拋光織物：細帆布或毛呢；磨料：大于6m的氧化鋁粉，合成鉆石研磨膏；轉速：500600轉/分（由于設備有限，在Ni)525535545LD10(Al)+Mg2Si+CuAl2495505510LY6(Al)+S(Al2CuMg)503507518LY11(Al)+S(Al2CuMg)495505518(Al)+Mg2Si+(CuAl2)517LY12(Al)+CuAl2+S(Al2CuMg)490504507(Al)+CuAl2+S(Al2CuMg)

49、 +Mg2Si500LY16(Al)+Al20Cu2Mn2+CuAl2530540545LY7(Al)+Al20Cu2Mn2+CuAl2520530545LC4(Al)+T(Al2Mg2Zn)46547549031常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金量不夠，低熔點共晶體不能充分破碎，加熱時容易造成局部熔化（故大件加熱溫度應取下限）。鍛造時加熱溫度過高或模鍛速度過快，會引起金屬的激烈變形和高速流動，使金屬流與模壁產(chǎn)生外摩擦，而且金屬內(nèi)部變形流速不同也會產(chǎn)生內(nèi)摩擦，因而使鍛件局部溫度升高，所以分模面的毛邊處變形大，溫度高，冷卻快，晶粒細容易產(chǎn)生小球狀復熔和開裂。 淬

50、火加熱溫度過高，保溫時間過長，爐內(nèi)溫度不均勻和儀表精度不夠或失靈，都可能使加熱溫度超過低熔點共晶體的復熔溫度而出現(xiàn)液相，發(fā)生合金過燒而報廢。 a.過燒特征 宏觀 過燒零件由于合金元素（如Mg、Zn等）燒損，使表面失去光澤呈暗灰色，還會出現(xiàn)表面起泡、金屬疤和裂紋等。但不是所有起泡都是過燒引起，合金表面和包鋁層結合不良或有成層缺陷時，在加熱過程中也可能引起鼓泡，但往往出現(xiàn)有規(guī)律的排列。圖25是LY12板材中混入LC4合金，熱處理后都出現(xiàn)鼓泡，而LY12并未發(fā)現(xiàn)組織過燒，而是包鋁層和基體結合不好而引起。 微觀 發(fā)生過燒時，化合物大量固溶，僅有難溶相存在，或偶有殘留少量的尚未完全固溶的化合物，晶粒粗化

51、，晶界平直出現(xiàn)共晶復熔小球。隨溫度的升高，32常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金過燒復熔球增多長大，晶界局部地區(qū)低熔點共晶體熔化侵蝕固溶體，使晶界加粗。過燒嚴重時，出現(xiàn)三角晶界（圖26）。這是變形鋁合金過燒組織的三大特征。加熱溫度過高引起過燒，在淬火時容易產(chǎn)生變形和沿晶開裂（圖27）。 合金成分不同，過燒特征不同，如LY12、LD10等合金過燒時首先出現(xiàn)復熔球，而LD7、LD8耐熱鋁合金發(fā)生過燒時，容易出現(xiàn)晶界的局部復熔加粗和相界面的復熔（難熔相界面出現(xiàn)不均勻的復熔加粗也是過燒特征之一）。復熔共晶體在高倍下可看到內(nèi)部的復雜結構。在生產(chǎn)檢驗中發(fā)現(xiàn)上述特征這一，即

52、為過燒。圖26 LD10嚴重過燒組織 400圖27 過燒引起沿晶開裂33常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 b.過燒對性能的影響 熱加工過程中出現(xiàn)過燒會降低機械性能。但輕微過燒，僅在晶內(nèi)出現(xiàn)較少的復熔球，相當于點缺陷，對靜強度和塑性影響不敏感。相反，由于加熱溫度的提高，促使強化相溶解更加充分，固溶體內(nèi)合金化程度比較高(表4),從而使淬火、時效后的性能提高，比輕微過燒引起抗拉強度降低的作用更大，只有當過燒較重時才能引起靜力強度和塑性的下降（圖28）。 表4 合金元素在(Al)中的熔解度 過燒對腐蝕性能影響較大，尤其是晶間腐蝕隨過燒程度的加重而加速，抗拉強度和延伸

53、率損失也越大。所以對過燒組織必須嚴格控制。 航標HB520182中將淬火后的組織分為正常組織、過燒組織和嚴重過燒組織三類。除LY12合金薄材淬火后組織中僅有共晶復熔球可不作報廢依據(jù)外，其余合金在一般情況下，凡具有過燒特征的零件或制品均應報廢。但檢查時制備樣品必須細致認真，在放大400500倍觀察復熔組織結構和形態(tài)特征，避免和假相混淆。溫 度（）(Al)中的熔解度（%）CuMg3000.40.134001.90.74502.41.105003.81.655804.051.75圖28 LD8鍛件(活塞)淬火溫度 對機械性能的影響34常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合

54、金 （2）銅元素等擴散至包鋁層 帶有包鋁層的鋁合金，含有銅等合金元素時，經(jīng)多次退火、淬火后，合金元素特別是銅原子會在高溫下沿晶界向包鋁層擴散。嚴重時，在包鋁層表面上出現(xiàn)灰黃色的斑點或長條，大大降低合金的抗腐蝕能力。為防止這種缺陷，應嚴格控制熱處理加熱溫度、保溫時間，盡量減少加熱次數(shù)。 （3）晶界腐蝕 含銅量大于4%的鋁合金，在人工時效狀態(tài)下對晶界腐蝕很敏感。淬火溫度過低、淬火轉移時間太長、冷卻介質(zhì)溫度太高等，都會使Al2Cu等強化相沿晶界析出，而使材料在介質(zhì)作用下，產(chǎn)生晶界腐蝕。 檢查晶界腐蝕時，可直接在拋光態(tài)下用顯微鏡觀察晶界，或侵蝕后沿表面層呈現(xiàn)出局部晶界特別粗。晶界腐蝕破壞了金屬的連續(xù)性

55、，嚴重降低零件的機械性能，甚至會造成突然的意想不到的災難性嚴重事故。35常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金表5 鑄造鋁合金牌號與代號對照表合 金 牌 號代 號合 金 牌 號代 號合 金 牌 號代 號ZAlSi7MgZL101ZAlSi5Cu6MgZL110ZAlCu5MnCdAZL204AZAlSi7MgAZL101AZAlSi9Cu2MgZL111ZAlCu5MnCdVAZL205AZAlSi12ZL102ZAlSi7Mg1AZL114AZAlRe5Cu3Si2ZL207ZAlSi9MgZL104ZAlSi5Zn1MgZL115ZAlMg5Si1ZL303Z

56、AlSi5Cu1MgZL105ZAlSi8MgBeZL116ZAlMg10ZL301ZAlSi5Cu1MgZL106ZAlCu5MnZL201ZAlMg8Zn1ZL305ZAlSi7Cu4ZL107ZAlCu5MnAZL201AZAlZn11Si7ZL401ZAlSi12Cu1Mg1ZL108ZAlCu4ZL203ZAlZn6MgZL402ZAlSi12Cu1Mg1NiZL109ZAlCu10ZL20236常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金表6 鑄造鋁合金的鑄造方法、變質(zhì)和狀態(tài)代號合 金 狀 態(tài)鑄 造 方 法 和 變 質(zhì) 處 理代號狀 態(tài)代號狀 態(tài)F鑄態(tài)S砂型

57、鑄造T1人工時效J金屬型鑄造T2退火R熔模鑄造T4固溶處理加自然時效K殼型鑄造T5固溶處理加不完全人工時效Y壓力鑄造T6固溶處理加完全人工時效B變質(zhì)處理T7固溶處理加穩(wěn)定化處理T8固溶處理加軟化處理37常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗鋁合金鋁合金 變形鋁合金牌號的表示方法 采用四位數(shù)字符號，第1、3、4為阿拉伯數(shù)字，第2位為數(shù)字或英文大寫字母。第一位數(shù)字表示鋁合金組別，如2表示Al-Cu系，3表示Al-Mn系，4表示Al-Si系，5表示Al-Mg系，6表示Al-Mg-Si系， 7表示Al-Zn系，8表示Al-其他元素的鋁合金。表7 部分變形鋁及鋁合金新舊牌號對照表（GB

58、/T31901996）新牌號舊牌號新牌號舊牌號新牌號舊牌號新牌號舊牌號新牌號舊牌號1070A代L15056LF5-12B12LY96070LD2-27A09LC91060代L25A06LF62A10LY102A50LD57A10LC101050A代L35B05LF102A11LY112A70LD77003LC121030L4-15A12LF122A12LY122A80LD87A15LC151035代L45A13LF132A13LY132A90LD97A19LC191200代L55A30LF162A16LY162A14LD107A31183-11100代L5-13A21LF212B16LY16-

59、12A11LD117A33LB7338A06L62A01LY12A17LY176061LD307A52LC525A02LF22A02LY22A19LY196063LD312B50LD65A03LF32A04LY42A20LY207A03LC35083LF42A06LY66A02LD27A04LC45A05LF52B11LY86B02LD2-17A05LC538常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗銅及銅合金銅及銅合金二、銅及銅合金的金相檢驗二、銅及銅合金的金相檢驗 概述： 銅是使用最早、最廣泛的金屬之一，它具有優(yōu)異的導電性、導熱性和良好的抗蝕性與無磁性等特性，是國民經(jīng)濟和國防

60、建設中不可缺少的重要金屬材料。它在電氣儀表、化工、造船、機械等行業(yè)中廣泛用作導電元件、彈性元件、管道、抗磨零件如軸承、襯套、小齒輪等。（一）銅合金的宏觀檢驗 1.試片要求 試片應在具有代表性的部位切取。試片厚度一般不超過20mm，受檢面的加工粗糙度不得小于1.6m，表層不得有嚴重的取樣變形。 2.侵蝕步驟 1）試面清洗干凈； 2）浸入試劑中，當合金組織或缺陷顯示后，要立即用清水沖洗，再用稀鹽酸溶液去除黑膜，再經(jīng)經(jīng)流水沖洗，吹干，檢查。 3.各種宏觀侵蝕劑 銅及銅合金的各種宏觀侵蝕劑見表9。39常用有色金屬材料的組織與檢驗常用有色金屬材料的組織與檢驗銅及銅合金銅及銅合金 表9 銅及銅合金各種宏觀