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粗晶缺陷是鋁合金模鍛件常見缺陷之一,它降低鍛件的強(qiáng)度。在鍛件中的粗晶組織以及由粗晶組織向細(xì)晶組織急劇變化的過渡區(qū),鍛件的疲勞強(qiáng)度降低[1 - 2 ] 。本文主要討論在鋁合金模鍛件生產(chǎn)過程中避免和減少粗晶缺陷的措施。 1 粗晶出現(xiàn)機(jī)制 金屬經(jīng)過塑性變形后自由能提高,組織處于不穩(wěn)定狀態(tài),當(dāng)將其加熱到適當(dāng)溫度時重新形成晶核 并長大,由新晶粒構(gòu)成的顯微組織叫做再結(jié)晶。再結(jié)晶之后一般可得到細(xì)而均勻的等軸晶粒,但是如 果加熱溫度正利于晶粒長大或加熱保溫時間過長,再結(jié)晶晶粒會長大成為粗大晶粒[3 - 4 ] 。晶粒長大的過程可以分為兩種類型:一種是逐漸地長大,表現(xiàn)為各個晶粒之間的相對大小基本接近;另一種是反常的長大,表現(xiàn)為各個晶粒之間的相對大小極為懸殊,有的晶粒長得非常粗大。在鋁合金模鍛件粗晶缺陷廢品中,出現(xiàn)再結(jié)晶晶粒反常長大的幾率要較大。 2 避免或減少模鍛件的粗晶缺陷 鋁合合金模鍛件的粗晶缺陷與鍛件的材質(zhì)、鍛造工藝參數(shù)、鍛件形狀、模具溫度、熱處理工藝參數(shù)等有關(guān)。 2. 1 鍛件的材質(zhì) 制造模鍛件的鋁合金牌號不同,其產(chǎn)品出現(xiàn)粗晶的幾率有很大差別。鋁2鋅2鎂2銅系合金的鍛件較少出現(xiàn)粗晶缺陷,而鋁2銅2鎂系、鋁2鎂2硅系合金,鍛件出現(xiàn)粗晶缺陷的幾率相對較多。 2. 2 鍛造工藝參數(shù)和模具溫度 (1) 選擇合理的終鍛溫度 終鍛溫度過低則鍛件很容易出現(xiàn)粗晶,特別是鋁2銅2鎂系、鋁2鎂2硅系合金一定要嚴(yán)格控制終鍛溫度,如2A11 (LY11) 合金槳葉模鍛件終鍛溫度必須高于390 ℃,否則很容易出現(xiàn)粗晶。鍛件的材質(zhì)不同對終鍛溫度的要求也不同,但所有的鋁合金模鍛件均要求其終鍛溫度不低于370 ℃。 (2) 模具預(yù)熱溫度不宜過低 模具溫度過低會加速型腔內(nèi)金屬冷卻速度,從而使金屬的變形溫度過低,令金屬難以充滿型腔且可能在鍛件表面形成粗晶。模具的預(yù)熱溫度與鍛件的形狀和鋁合金牌號等因素有關(guān),一般要求控制在 300 ℃～400 ℃。 (3) 變形程度不宜過小 尤其是最后一火的變形程度不宜過小,若變形程度很小,再結(jié)晶晶核較少,孕育期又很長,模鍛件再次加熱(或熱處理) 后將會形成粗大的晶粒。如果變形程度小到臨界變形程度(大約3 %～15 %左右)的范圍內(nèi),再結(jié)晶晶粒會急劇長大,使鍛件會出現(xiàn)粗晶缺陷。在生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制模鍛件的模鍛火次及每火壓下量,避免因?yàn)槟ｅ懟鸫芜^多,一次壓下量過小而使鍛件處于臨界變形狀態(tài)。在保證金屬能最終充滿模具型腔及低倍流線要求的情況下,盡量減少模鍛火次。形狀簡單易于成形的鍛件可以一火成形,形狀復(fù)雜不易成形的鍛件模鍛火次盡量不要超過3 次。 (4) 毛料余量不宜過大 尤其是對于帶高筋的鍛件,如果當(dāng)金屬已充滿型腔后仍剩有多余金屬,上下模若繼續(xù)靠攏,腹板處 的多余金屬就會沿著筋條根部以最近的路線直接流入毛邊槽, 可能使此處因變形量過大而出現(xiàn)局部 粗晶。 2. 3 熱處理參數(shù)的選擇 熱處理時淬火溫度過高、保溫時間過長都容易使鋁合金鍛件出現(xiàn)粗晶。特別是對于鋁2鎂2硅系、鋁2銅2鎂系合金一定要嚴(yán)格控制淬火溫度及保溫時間。 3 結(jié)束語 綜上所述,要避免鋁合金模鍛件出現(xiàn)粗晶,應(yīng)從選材、控制模鍛工藝參數(shù)和熱處理工藝參數(shù)多方面 著手才能奏效。 |